当一个.NET托管程序运行时都发生了什么，关闭时发生了什么

在解释托管程序运行前，我们需要简单的知道以下知识：

1、程序集的组成：一个manifest（清单）、一些托管模块、一些资源文件；

2、托管模块的组成：PE32或PE32(+)文件头、CLR头、元数据、IL（托管代码）；

3、manifest的组成：AssemblyDef表（引用表）、FileDef（PE文件、资源文件表）、ManifestResourceDef（资源表）、ExportTypesDef（所有PE文件导出的public类型表）；

在大多数情况下程序集一般只有一个托管模块。

当一个.NET可执行应用程序执行时（控制台UI程序、NT Service应用程序、WinFrom程序、WFP程序）会按一下步骤执行：

1、Window用一个托管EXE文件初始化一个进程

Windows操作系统提供的PE Loader会将该exe文件载入内存，并检查PE文件头；顺便解释一下PE文件头（包含Dos签名、PE签名、基本PE信息、特殊PE信息、包含相对虚拟地址RVA的块信息）

2、加载垫片（MSCorEE.dll），垫片会检查包含在应用程序集中的CLR头信息，从而决定使用哪个CLR版本

PE loader通过查找CLR头发现该目录不为空，则自动将MSCorEE.dll载入进程地址空间中，MSCorEE.dll是唯一的，且总是处于系统目录的system32下，PE loader接着会找到entry point(在PE.特殊信息中记录的)，并通过记录的RVA来查找.text section的原始数据表，找到入口内存地址所引用的mscoree.dll的_CorExeMain（_CorExeMain为mscoree.dll的入口方法）方法，所有的托管应用都会通过上述过程找到并执行_CorExeMain方法，它会帮助程序找到并载入适当的CLR版本；

3、CLR加载并初始化

分配一块内存空间，建立托管堆及其它必要的堆，由GC监控整个托管堆；创建线程池；创建AppDomain（一般包括System Domain、Shared Domain和当前程序运行的默认Domain）

向默认AppDomain中载入mscorlib.dll（任何托管代码，CLR在创建好默认AppDomain后，第一个载入的组件一定是mscorlib.dll，这个组件包含了System.Object、所有基元类型），之后当托管EXE文件被载入后，默认AppDomain的friendname会改变为托管文件名。

4、CLR检查程序集CLR头，判断入口方法

包含在mscorwks.dll中的_CorExeMain2方法接管主线程，它将调用System Domain中的SystemDomain::ExecuteMainMethod方法，然后由此方法调用类型加载器的ClassLoader::LoadTypeHandleFromToken方法，该方法会读取程序集中的元数据表，并在里面查找包含.entrypoint的类型，并返回由EECLASS结构表示的该类型的实例（EECLASS结构中包含重要信息有：指向当前类型父类的指针、指向方法表的指针、实例字段和静态字段等，详细的可以研究一下Object的内核结构）。

5、CLR调用入口方法，程序开始执行

当入口方法被执行前，CLR会检测方法中引用的所有类型并生成一个内部数据结构，其中有两个部分：

第一部分是m_CodeOrIL，在当前方法没有被JIT的时候，m_CodeOrIL存的是这个方法的IL的RVA（通过RVA可以找到方法的IL代码）；

第二部分是对JIT编译器的一个Stub(存根)；

当方法是第一次被调用的时候，CLR会通过Stub调用mscorjit.dll组件中的JITCompiler函数，这个函数通过m_CodeOrIL里存储的RVA，找到这个方法对应的IL代码（也会通过托管模块的元数据查看方法中的引用类型），动态分配内存块，并将其编译为本地CPU指令并存放在动态分配的内存块中，之后将m_CodeOrIL和Stub的值都修改为新的RVA（指向的是本地CPU指令），最后跳转到内存块中的代码中开始执行（当这个方法第二次被调用的时候会通过新的RVA寻找本地代码）。

6、当过程中引用其他程序集的类型时，CLR会定位所需的程序集，并将其加载到同一个AppDomain中

通过上述过程可以知道：

1、.NET的几个核心组件执行顺序mscoree.dll、mscorwks.dll(mscorsvr.dll)、 mscorlib.dll、mscorjit.dll。

2、一个方法在首次调用时会造成一些性能损失，之后会全速运行，但是CPU指令存储在动态内存中，这意味着当程序关闭或启动一个新的程序，JIT编译器将重新编译IL。

当一个.NET关闭可执行应用程序时会按一下步骤执行：

1、当程序被确定关闭时，会停止所有正在执行程序的线程，并调用托管堆上所有对象的Finalize方法（来自freachable队列），回收对象内存；

2、释放CLR所持有的非托管COM对象；

3、调用Win32的ExitProcess函数，卸载CLR，关闭程序。