.NET9 Linux-x64下Console.WriteLine原理

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1.前言

之前聊过Windows下面Console.WriteLine的运行过程常用Console.WriteLine原理，你知道吗？本篇看下它在Linu-x64下面最新.NET9运行过程

2.托管代码：

.NET里面流读写数据一般都是通过StreamReader和StreamWriter这两个类操作。它们命名空间在：System.IO。托管库：System.Runtime.dll，比如以下简单的操作小例子：

using (StreamWriter writer = File.CreateText("newfile.txt"))
{
    await writer.WriteLineAsync("First line of example");
    await writer.WriteLineAsync("and second line");
}

StreamWriter和StreamReader分别派生自TextWriter和TextReader。Console.WriteLine打印出的字符串，则是在CLR库里面直接通过TextWriter写入到的数据流/设备。

比如例子：

static void Main(string[] args)
{
   Console.WriteLine("Call Main");
}

Console.WriteLine会调用Out.EnsureInitialized函数，Out即是TextWriter类型，代码如下：

源码地址：https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/System.Console/src/System/Console.cs
  
      public static TextWriter Out
        {
            get
            {
                static TextWriter EnsureInitialized()
                {
                    lock (s_syncObject)
                    {
                        if (s_out == null)
                        {
                            Volatile.Write(ref s_out, CreateOutputWriter(ConsolePal.OpenStandardOutput()));
                        }
                        return s_out;
                    }
                }
            }
        }

EnsureInitialized函数里面调用了Volatile.Write函数，Volatile.Write函数的意思是，把参数二的值写入到参数一字段里面去。这里的解释就是把CreateOutputWriter(ConsolePal.OpenStandardOutput())返回的值写入s_out字段，s_out也是TextWriter类型。

这里看下CreateOutputWriter(ConsolePal.OpenStandardOutput())返回的值是啥。CreateOutputWriter函数如下：

源码地址：https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/System.Console/src/System/Console.cs


private static TextWriter CreateOutputWriter(Stream outputStream)
{
    return outputStream == Stream.Null ?
        TextWriter.Null :
        TextWriter.Synchronized(new StreamWriter(
            stream: outputStream,
            encoding: OutputEncoding.RemovePreamble(), 
            bufferSize: WriteBufferSize,
            leaveOpen: true)
            {
                AutoFlush = true
            });
}

可以看到CreateOutputWriter返回的依旧是TextWriter，也就是说Volatile.Write把流数据写入到流数据，然后从设备上打印出来。

这里写入的流数据值到底是什么呢？继续看ConsolePal.OpenStandardOutput()函数，它返回的是Stream类型。

源码地址：
https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Unix.cs


public static Stream OpenStandardOutput()
{
    return new UnixConsoleStream(Interop.CheckIo(Interop.Sys.Dup(Interop.Sys.FileDescriptors.STDOUT_FILENO)), FileAccess.Write);
}

这里是Linux/Unix下面的操作，OpenStandardOutput里面实例化了一个UnixConsoleStream类，UnixConsoleStream的构造函数里面，第一个参数是Interop.CheckIo(Interop.Sys.Dup(Interop.Sys.FileDescriptors.STDOUT_FILENO))。Interop.Sys.Dup是Linux下面进行文件表项操作的函数。CheckIo则是个检查函数，此处可以忽略。

举个例子，一般的来说Linux下面在终端打印一个hello World通常通过printf("hello Word")

printf -> stdout(标准输出) -> Dup(STDOUT_FILENO) ->终端输出

可见Linux下面是通过Dup函数传递参数STDOUT_FILENO进行终端操作的，UnixConsoleStream第二个参数是FileAccess.Write，表示写入字符串。然后把这个Stream封装后返回，通过Volatile.Write写入到终端流里面打印出来。

那么其实很清晰了,流程大致如下：

Console.WriteLine ->Out.EnsureInitialized -> ConsolePal.OpenStandardOutput() -> Interop.Sys.Dup ->Volatile.Write

这里面有很多可以讨论和深入的细节点,了解更多可以加入我的.NET9核心CLR/JIT学习圈,一起学习，一起进步。

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