重磅：.NET 6 發(fā)布首個(gè)預(yù)覽版
前言
2021 年 2 月 17 日微軟發(fā)布了 .NET 6 的 Preview 1 版本，那么來看看都有什么新特性和改進(jìn)吧，由于內(nèi)容太多了因此只介紹一些較為重點(diǎn)的項(xiàng)目。ASP.NET Core 6 Preview 1 和 EF Core 6 Preview 1 同樣有很多的更新內(nèi)容，但是限于篇幅就不在這里介紹了。
統(tǒng)一和擴(kuò)展
.NET 6 在 .NET 5 的統(tǒng)一的基礎(chǔ)之上，繼續(xù)借助 Xamarin 擴(kuò)展到 Android、iOS 和 macOS。此外，.NET 6 還擴(kuò)展了 Blazor 的適用范圍，開發(fā)者可以通過 Blazor Hybrid 開發(fā)混合的跨平臺(tái)客戶端應(yīng)用。
對于 Andriod、iOS 和 WebAssembly 將使用 mono 作為 runtime，但是基礎(chǔ)庫將全面與 .NET 統(tǒng)一。
安裝了 .NET 6 的 SDK 之后，將能構(gòu)建移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)用，例如對于安卓來說，運(yùn)行 dotnet new andriod 就能創(chuàng)建一個(gè)安卓應(yīng)用的項(xiàng)目，然后運(yùn)行 dotnet run 便能直接啟動(dòng)安卓模擬器運(yùn)行。
另外，為了統(tǒng)一、簡化并擴(kuò)展構(gòu)建 Xamarin.Forms 應(yīng)用，也將推出 MAUI 提供諸多改進(jìn)和功能，允許開發(fā)者直接使用 .NET 開發(fā)桌面和移動(dòng)客戶端程序。
主題
微軟利用 Blazor Server 開發(fā)了 themesof.net 用于展示和跟蹤主題，用戶可以通過查看該網(wǎng)站中列出的各項(xiàng)目內(nèi)容來跟蹤 .NET 目前的狀態(tài)和未來的發(fā)展計(jì)劃。
平臺(tái)支持
.NET 6 LTS 將在 2021 年 11 月正式發(fā)布，除了目前支持的平臺(tái)之外，還將支持以下平臺(tái)：
Android
iOS
Mac 和 Mac Catalyst（x64 和 M1）
Windows Desktop 的 ARM64
MAUI
.NET MAUI (Multi-platform App UI) 是一組現(xiàn)代 UI 框架，在 Xamarin.Forms 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展并集成到 .NET 6 中，利用 MAUI 將能夠面向 Android、iOS、macOS 和 Windows 等構(gòu)建應(yīng)用。
在統(tǒng)一的過程中，將會(huì)把 Xamarin.Essentials 庫集成到 MAUI 當(dāng)中，除此之外你將還能容易地利用設(shè)備機(jī)能，例如傳感器、照片庫、聯(lián)系人和存儲(chǔ)等等。
.NET 6 Preview 1 中首先包含了 Android 和 iOS 兩個(gè)平臺(tái)的 MAUI，可以在此處查看示例項(xiàng)目和安裝說明：https://github.com/dotnet/net6-mobile-samples。
未來還將添加 macOS 和 Windows 桌面支持，以及除了 XAML 熱重載之外，還將支持 C# 代碼的熱重載。
對于今天已經(jīng)在使用 Xamarin 構(gòu)建應(yīng)用的開發(fā)者，將會(huì)提供轉(zhuǎn)換工具和遷移指導(dǎo)幫助遷移到 .NET 6，
上圖中，Android 和 iOS 應(yīng)用直接通過 dotnet 的命令從命令行中啟動(dòng)，分別運(yùn)行在模擬器中，代碼利用了 dotnet-runtimeinfo 在控制臺(tái)中輸出了運(yùn)行時(shí)的信息：應(yīng)用是利用 .NET 的 SDK 開發(fā)，在 mono 的運(yùn)行時(shí)之上使用 .NET 的類庫。
Blazor 桌面應(yīng)用
Blazor Desktop 將允許開發(fā)者利用 Blazor 技術(shù)開發(fā)混合客戶端程序，將原生 UI 和 Web 技術(shù)混合起來構(gòu)建原生的客戶端應(yīng)用。
例如你可以直接將 Blazor 作為組件集成到現(xiàn)有的 WPF 應(yīng)用當(dāng)中，下面是幾個(gè)例子：
在 macOS 運(yùn)行的 Blazor 桌面客戶端應(yīng)用：
在 WPF 中集成 Blazor 的混合應(yīng)用：
快速內(nèi)部循環(huán)
快速迭代開發(fā)是任何高效且令人愉悅的平臺(tái)的標(biāo)志，為此微軟啟動(dòng)了一個(gè)新項(xiàng)目：快速內(nèi)部循環(huán)（fast inner loop）。該項(xiàng)目旨在讓應(yīng)用的構(gòu)建速度大幅度提高，并提供在運(yùn)行時(shí)修改代碼無需重新編譯和重啟應(yīng)用，直接熱重載代碼并應(yīng)用的功能。
幾年來 .NET 一直具有 XAML 熱重載功能，這一次，熱重載功能將不僅局限于 XAML，而是擴(kuò)展到 C# 和 IL。微軟將定義代碼熱重載模型以讓該功能支持所有類型的 app，這其中的一些功能需要通過改進(jìn)運(yùn)行時(shí)來做到，屆時(shí) CoreCLR 和 Mono 將一起受益。
最終通過該項(xiàng)目，開發(fā)者將能夠非?？斓臉?gòu)建項(xiàng)目，并且在調(diào)試運(yùn)行時(shí)直接跳過編譯，通過熱重載功能完成代碼的修改，而無需重新啟動(dòng)。
ARM64
.NET 將持續(xù)改進(jìn) ARM64 的支持。
ARM64 的性能改進(jìn)計(jì)劃
.NET 將持續(xù)改善在 ARM64 架構(gòu)上的性能表現(xiàn)，具體可以去這里查看 .NET 6 在此方面的計(jì)劃：https://github.com/dotnet/runtime/issues/43629
WPF 支持
WPF 現(xiàn)在支持 Windows ARM64 了，如需反饋相關(guān)問題可以前去：https://github.com/dotnet/wpf/issues/4117
macOS ARM64 支持
.NET 5 提供對 macOS ARM64 的 x86_64 模擬器支持，而 .NET 6 將提供對 macOS ARM64 的原生支持，下圖中展示了在 macOS 原生運(yùn)行 ARM64 的 .NET：
容器
容器是 .NET 團(tuán)隊(duì)的日常工作，既是構(gòu)建基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，又是產(chǎn)品方案，.NET 性能測試也在容器中完成。
在 .NET 6 中將針對如下項(xiàng)目改進(jìn)容器支持：
改善容器的縮放支持，并更好地支持 Windows 進(jìn)程隔離的容器。我們還計(jì)劃了一種針對密度和累加機(jī)器性能的新型容器性能測試。
使用 PGO 減小容器鏡像的大小
通過使用 R2R 版本氣泡來提高啟動(dòng)和吞吐量性能。
默認(rèn)情況下，通過使用現(xiàn)代向量指令來提高啟動(dòng)和吞吐量性能。
[高級方案] 為 R2R 合成鏡像啟用大頁面支持
除了第一條之外，上述所有特性都依賴 crossgen2 完成。雖然很多特性和容器沒太多關(guān)系，但是 .NET 將會(huì)在容器中使用他們。
在某些情況下，例如版本氣泡，容器可能是唯一默認(rèn)啟用功能的分發(fā)工具。
容器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，與更通用的 .tar.gz，.deb 或 .msi 交付方式相比，可以以更“自以為是”的配置提供 .NET，例如提供性能更高配置的容器，但可能無法在所有情況下都可用（例如在舊硬件上）。
.NET 6 鏡像將分別在 Alpine 3.13（或更高）、Debian 11（bullseye）和 Ubuntu 20.04 上構(gòu)建。
主題：PGO - 利用運(yùn)行時(shí)信息提升啟動(dòng)速度和吞吐量性能
本次來介紹一下 PGO 這個(gè)主題，后續(xù)每個(gè) Preview 都將會(huì)介紹一些主題。
PGO（Profile-Guided Optimization） 的目標(biāo)是優(yōu)化二進(jìn)制內(nèi)的原生代碼，讓其在 CPU 和其他方面的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的效率更高。優(yōu)化代碼可以讓程序速度更快，并能減少內(nèi)存使用和硬盤使用?，F(xiàn)在微軟已經(jīng)在 native runtime 上面使用了 PGO，這是由在 Windows、macOS 和 Linux 上使用的 C++ 編譯器提供，雖然這部分內(nèi)容很相關(guān)并重要，但是并不是這里的 PGO 所說的東西。
這里的 PGO 是指優(yōu)化 RyuJIT（.NET 的 JIT）產(chǎn)生的本機(jī)代碼。Crossgen 和 RyuJIT 已經(jīng)支持了 PGO，但是在 .NET 6 中將在可用度和性能上大幅改善該特性。
其中一個(gè) PGO 技術(shù)是冷熱分離：將最常調(diào)用的代碼放在一起（熱），不常調(diào)用的代碼放到另一邊（冷）。理性情況下，由于已處于從磁盤加載的頁面的相同物理順序中，接下來一連串的方法調(diào)用或者基本塊訪問需要的代碼已經(jīng)被載入到了 CPU 的緩存中。這種情況下方法或者塊的調(diào)用將非?？臁３松鲜龅睦錈嶂?，還引入了 “非常冷” 這一組，這一組代碼將不會(huì)預(yù)編譯任何的原生代碼，只會(huì)在需要的時(shí)候被 JIT 編譯，這么做將能在不犧牲主要性能的情況下減小程序體積。
PGO 這項(xiàng)技術(shù)雖然不僅僅只在 .NET 中有所應(yīng)用，但是該項(xiàng)技術(shù)非常不流行，因?yàn)樽銎饋矸浅Ｓ须y度，而且這類工具通常很笨重，并且在處理過程中需要非常注意細(xì)節(jié)：開發(fā)者必須定期進(jìn)行“訓(xùn)練”，在此過程中，需要在各種情況下運(yùn)行程序，同時(shí)工具會(huì)收集程序的運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后把這些數(shù)據(jù)提供給編譯器，編譯器根據(jù)這些數(shù)據(jù)改善編譯結(jié)果，開發(fā)者接著去驗(yàn)證結(jié)果。這一系列的過程非常麻煩且令人沮喪。
在 .NET 6 中，將計(jì)劃做以下 PGO 相關(guān)的支持：
提供一組容易使用的工具用于 PGO 訓(xùn)練和數(shù)據(jù)分析
為 .NET 庫公開發(fā)布分享訓(xùn)練數(shù)據(jù)，以讓其他人能夠使用這些數(shù)據(jù)
在生產(chǎn)環(huán)境中啟用訓(xùn)練數(shù)據(jù)收集
在運(yùn)行時(shí)允許 JIT 使用靜態(tài)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)
在運(yùn)行時(shí)允許 JIT 生成和使用動(dòng)態(tài)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)（不需要手動(dòng)訓(xùn)練）
PGO 將期望能得到 10% 的啟動(dòng)速度提升和吞吐量性能提升，對于計(jì)算不敏感的工作負(fù)載，提升將更為顯著。
.NET 期望用兩個(gè)大版本的時(shí)間完成此方面完整的企劃。
TFM
完整的 .NET TFM 將包含如下：
net6.0
net6.0-android
net6.0-ios
net6.0-maccatalyst
net6.0-macos
net6.0-tvos
net6.0-windows
通過類似?<TargetFramework>net6.0</TargetFramework>?的方式可以適配到不同的平臺(tái)上。
命令行
在 .NET 6 中，對 CLI 也有不少改進(jìn)。
響應(yīng)文件
命令行支持響應(yīng)文件，通過響應(yīng)文件可以繞過控制臺(tái)對于字符數(shù)量的限制，同時(shí)也能減少用戶反復(fù)輸入相同命令的麻煩。
響應(yīng)文件的支持已經(jīng)被添加到 .NET CLI 中，語法是?@file.rsp。而該文件本身就是簡單的一行文本，會(huì)在命令行中被結(jié)構(gòu)化，例如下圖使用響應(yīng)文件進(jìn)行?dotnet build：
新指令
添加了兩個(gè)新的指令：
dotnet suggest：用于搜索命令，例如?dotnet suggest buil?將返回?build、build-server?和?msbuild?等搜索結(jié)果dotnet parse：用于解析命令，可用來分析為什么輸入的命令有誤等問題
庫
.NET 6 Preview 1 的類庫新增了一些 API。
System.Numerics 的新數(shù)學(xué) API
SinCos：用于同時(shí)計(jì)算?sin?和?cosReciprocalEstimate：用于估算?1 / xReciprocalSqrtEstimate：用于估算 `1 / Sqrt(x)``Clamp,?DivRem,?Min?和?Max?支持?nint?和?nuintAbs?和?Sign?支持?nuintDivRem?返回元組的多態(tài)
Windows 訪問控制列表的支持改進(jìn)
用于操作 Windows ACLs 的包System.Threading.AccessControl 已經(jīng)被改進(jìn)，為?EventWaitHandle,?Mutex?和?Semaphore?加入了新的?OpenExisting和?TryOpenExisting?方法，允許打開現(xiàn)有的通過特殊 Windows 安全描述符創(chuàng)建的線程同步對象。
運(yùn)行時(shí)
.NET 6 Preview 1 的新運(yùn)行時(shí)特性包含 Apple Silicon 支持、crossgen2 以及部分 PGO 改進(jìn)等等。
可移植線程池
.NET 6 通過托管實(shí)現(xiàn)，重新實(shí)現(xiàn)了 .NET 的線程池，并且作為 .NET 默認(rèn)的線程池。
該線程池可以在不同平臺(tái)（CoreCLR、Mono 等）上提供相同的行為。
如果想要恢復(fù)以前用非托管代碼實(shí)現(xiàn)的線程池，可以指定環(huán)境變量?COMPlus_ThreadPool_UsePortableThreadPool=0，不過后續(xù)原來的線程池實(shí)現(xiàn)可能會(huì)被移除。
Apple Silicon 支持
.NET 6 Preview 1 開始原生支持 Apple Silicon，但是目前還處于 alpha 狀態(tài)。
對于 .NET 6，將同時(shí)支持 macOS ARM64 的原生運(yùn)行以及通過羅塞塔 2 模擬運(yùn)行 x64 版本的 .NET。
下面是同一臺(tái) macOS ARM64 機(jī)器上運(yùn)行 .NET 5 和 .NET 6 的輸出，你可以看到區(qū)別：
Apple Silicon原生支持
蘋果的新芯片相對于其他 ARM64 芯片來說有更嚴(yán)格運(yùn)行要求，其中包括對 JIT 的要求，.NET 6 Preview 1 已經(jīng)滿足這些要求。
通用二進(jìn)制（Universal binaries）是發(fā)布到蘋果商店的另一個(gè)新要求，但是目前 .NET 6 應(yīng)用并不支持，因此不能發(fā)布到蘋果的應(yīng)用商店，不過這部分也不是大部分 .NET 開發(fā)者所需要的。如果需要的話，.NET 會(huì)在 .NET 7 重新考慮是否支持通用二進(jìn)制。
為了支持 Apple Silicon ABI 的要求，.NET 已經(jīng)做出了一些改進(jìn)，下面是對應(yīng)的 Pull Request：
Use bytes in?
fgArgTabEntrySupport byte sizes from lowering to codegen
Preserve precise argument sizes
Use 4-byte stack alignment for?
hfa<float>Arg alignment
調(diào)試
目前還無法在 Apple Silicon 上面調(diào)試原生 ARM64 的 .NET 程序，這將會(huì)在 Preview 3 或之后提供支持。不過通過羅塞塔 2 模擬運(yùn)行 x64 的運(yùn)行時(shí)是支持調(diào)試的。
已知問題
由于 Apple Silicon 頁面大小為 16K，對于大的棧分配，JIT 無法生成清棧代碼
可靠性不如 x64 版本的
因?yàn)闆]有機(jī)器所以 macOS ARM64 的 CI 還沒有啟用
還沒有設(shè)計(jì)同時(shí)運(yùn)行原生 .NET 和模擬 .NET 的方式，因此如果想要在 macOS ARM64 同時(shí)使用 .NET 6 和 .NET 5，建議通過?
.tar.gz?手動(dòng)安裝，而不是通過包管理器直接安裝，以便于控制版本.tar.gz?的包被誤報(bào)成惡意軟件了
羅塞塔 2 仿真
.NET 5 的 x64 版本目前已經(jīng)支持通過羅塞塔 2 仿真運(yùn)行在 macOS ARM64 上。
單文件應(yīng)用
在 .NET 6，完成了用于 Windows 和 macOS 的完全單文件應(yīng)用支持。此前這一項(xiàng)只支持 Linux，所以在其他平臺(tái)即使利用?PublishSingleFile?也還會(huì)帶幾個(gè) .NET 的 dll 或者 dylib 文件。.NET 6 開始，這些文件都將被靜態(tài)鏈接到程序當(dāng)中，變成真正的單文件。
當(dāng)然，這只是對于 runtime 而言的，如果你的程序引用了其他的 native 庫，那么這些庫還是會(huì)外帶，而不會(huì)被鏈接進(jìn)去。
macOS 單文件應(yīng)用簽名
.NET 6 的單文件應(yīng)用現(xiàn)在滿足了蘋果的公證和簽名要求，相關(guān)改動(dòng)可以參考：https://github.com/dotnet/runtime/issues/3671。
Crossgen2
Crossgen2 將代替原有的 crossgen，旨在帶來如下優(yōu)點(diǎn)：
使 crossgen 更加高效并啟用現(xiàn)有 crossgen 無法啟用的一些特性
PGO 相關(guān)的計(jì)劃取決于 crossgen2，影響 R2R 代碼生成。.NET 6 中有 6 個(gè)項(xiàng)目依賴 crossgen2，這個(gè)東西非常重要
允許在不同系統(tǒng)和架構(gòu)之間交叉編譯
目前 .NET 的核心庫 System.Private.Corelib 本身已經(jīng)使用了 crossgen2 進(jìn)行預(yù)編譯了，后面將會(huì)把整個(gè) .NET 自身利用 crossgen2 進(jìn)行預(yù)編譯。
這個(gè)項(xiàng)目并不是為了改進(jìn)性能的，而是為托管 RyuJIT 提供更好的體系結(jié)構(gòu)，在不需要或者不啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)的情況下以“離線”方式生成代碼，以便更好地支持交叉編譯。
動(dòng)態(tài) PGO
動(dòng)態(tài) PGO是 .NET 正在探索和啟用的PGO模式之一。一方面，可以將其視為“無需訓(xùn)練” 的 PGO。在文章的前面，我描述了 PGO 的使用過程，而動(dòng)態(tài)PGO的優(yōu)點(diǎn)是不需要任何這些，但是缺點(diǎn)是過程需要更長的時(shí)間才能達(dá)到最佳性能。
另一方面，動(dòng)態(tài) PGO 可以被認(rèn)為是當(dāng)今分層編譯所使用的更為簡單（且效果較差）的策略的替代品。
最引人注目案例中，動(dòng)態(tài) PGO 和靜態(tài) PGO 組合到了一起。在運(yùn)行時(shí)， JIT 可以細(xì)化一小部分經(jīng)過靜態(tài)編譯的 PGO 優(yōu)化代碼，以提供最大的好處。
例如，JIT 可以注意到，在到目前為止已加載的過程中，只有一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了給定的接口，然后，JIT 可以生成通過類直接調(diào)用的代碼，而不是通過接口間接調(diào)用。
這種經(jīng)典的編譯器技術(shù)稱為去虛擬化，它通過消除方法調(diào)用中的間接操作并啟用內(nèi)聯(lián)來提高性能。
作為啟用動(dòng)態(tài) PGO 的一部分，.NET 已經(jīng)做出了如下改動(dòng)：
Guarded devirtualization：通過類概要文件和針對類類型的探針啟用受保護(hù)的去虛擬化
Flowgraph visualizations：帶有配置文件數(shù)據(jù)的流程圖的圖形轉(zhuǎn)儲(chǔ)
Redundant branch elimination：優(yōu)化完全確定分支結(jié)果的分支
Enable CSE for PGO scenarios：為 PGO 引入的類型測試啟用 CSE
ARM64 性能
Preview 1 中包含了以下改進(jìn)：
Stack frame zeroing：使用 SIMD 清零初始幀
上圖展示了改進(jìn)帶來的影響，數(shù)值越低越好。綠色線是改進(jìn)之后的，橘色是另一個(gè)實(shí)驗(yàn)性改進(jìn)的，藍(lán)色是原來的。
硬件加速的 struct
struct 值類型是 .NET 中很重要的性能工具，被頻繁使用，但是此前 struct 并沒有在 JIT 中得到應(yīng)得的優(yōu)化。在 .NET 5 和 .NET 6 中，將針對 struct 進(jìn)行性能優(yōu)化，一部分是確保 struct 能夠被加載到 CPU 寄存器中進(jìn)行訪問。
Preview 1 中包含如下改進(jìn)：
Struct promotion for HFAs：Struct promotion for HFA and non-HFA multireg args on x64 and Arm64
Enregister HFAs：Enregister HFAs and other structs with matching fields
結(jié)語
以上就是個(gè)人認(rèn)為值得關(guān)注的 .NET 6 Preview 1 帶來的新特性了，后續(xù)還會(huì)有十個(gè)左右的預(yù)覽版本，會(huì)包含更多的新增和改進(jìn)內(nèi)容，敬請期待吧。
?作者：hez2010
出處：https://www.cnblogs.com/hez2010/p/dotnet-6-preview-1.html
原文：https://devblogs.microsoft.com/dotnet/announcing-net-6-preview-1/
