剛剛 .NET 6 Preview 1 終于發(fā)布了！

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吧，由于內(nèi)容太多了因此只介紹一些較為重點的項目。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。

下載地址

https://dotnet.microsoft.com/download/dotnet/6.0

統(tǒng)一和擴展

.NET 6 在 .NET 5 的統(tǒng)一的基礎(chǔ)之上，繼續(xù)借助 Xamarin 擴展到 Android、iOS 和 macOS。此外，.NET 6 還擴展了 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)建移動平臺應(yīng)用，例如對于安卓來說，運行 dotnet new andriod 就能創(chuàng)建一個安卓應(yīng)用的項目，然后運行 dotnet run 便能直接啟動安卓模擬器運行。

另外，為了統(tǒng)一、簡化并擴展構(gòu)建 Xamarin.Forms 應(yīng)用，也將推出 MAUI 提供諸多改進和功能，允許開發(fā)者直接使用 .NET 開發(fā)桌面和移動客戶端程序。

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)站中列出的各項目內(nèi)容來跟蹤 .NET 目前的狀態(tài)和未來的發(fā)展計劃。

平臺支持

.NET 6 LTS 將在 2021 年 11 月正式發(fā)布，除了目前支持的平臺之外，還將支持以下平臺：

• 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)備機能，例如傳感器、照片庫、聯(lián)系人和存儲等等。

.NET 6 Preview 1 中首先包含了 Android 和 iOS 兩個平臺的 MAUI，可以在此處查看示例項目和安裝說明：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，分別運行在模擬器中，代碼利用了 dotnet-runtimeinfo 在控制臺中輸出了運行時的信息：應(yīng)用是利用 .NET 的 SDK 開發(fā)，在 mono 的運行時之上使用 .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，下面是幾個例子：

在 macOS 運行的 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的標(biāo)志，為此微軟啟動了一個新項目：快速內(nèi)部循環(huán)（fast inner loop）。該項目旨在讓應(yīng)用的構(gòu)建速度大幅度提高，并提供在運行時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運行時來做到，屆時 CoreCLR 和 Mono 將一起受益。

最終通過該項目，開發(fā)者將能夠非常快的構(gòu)建項目，并且在調(diào)試運行時直接跳過編譯，通過熱重載功能完成代碼的修改，而無需重新啟動。

ARM64

.NET 將持續(xù)改進 ARM64 的支持。

ARM64 的性能改進計劃

.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 將提供對 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 原生運行 ARM64 的 .NET：

容器

容器是 .NET 團隊的日常工作，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 中將針對如下項目改進容器支持：

• 改善容器的縮放支持，并更好地支持 Windows 進程隔離的容器。我們還計劃了一種針對密度和累加機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。

容器的一個重要優(yōu)點是，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 - 利用運行時信息提升啟動速度和吞吐量性能

本次來介紹一下 PGO 這個主題，后續(xù)每個 Preview 都將會介紹一些主題。

PGO（Profile-Guided Optimization） 的目標(biāo)是優(yōu)化二進制內(nèi)的原生代碼，讓其在 CPU 和其他方面的計算機上執(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。現(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 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)用將非常快。除了上述的冷熱之外，還引入了 “非常冷” 這一組，這一組代碼將不會預(yù)編譯任何的原生代碼，只會在需要的時候被 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 這項技術(shù)雖然不僅僅只在 .NET 中有所應(yīng)用，但是該項技術(shù)非常不流行，因為做起來非常有難度，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)者必須定期進行“訓(xùn)練”，在此過程中，需要在各種情況下運行程序，同時工具會收集程序的運行數(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
• 在運行時允許 JIT 使用靜態(tài)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)
• 在運行時允許 JIT 生成和使用動態(tài)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)（不需要手動訓(xùn)練）

PGO 將期望能得到 10% 的啟動速度提升和吞吐量性能提升，對于計算不敏感的工作負(fù)載，提升將更為顯著。

.NET 期望用兩個大版本的時間完成此方面完整的企劃。

TargetFramework

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 net6.0 的方式可以適配到不同的平臺上。

命令行

在 .NET 6 中，對 CLI 也有不少改進。

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對于字符數(shù)量的限制，同時也能減少用戶反復(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，會在命令行中被結(jié)構(gòu)化，例如下圖使用響應(yīng)文件進行 dotnet build：

新指令

添加了兩個新的指令：

• 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：用于同時計算 sin 和 cos
• ReciprocalEstimate：用于估算 1 / x
• ReciprocalSqrtEstimate：用于估算 1 / Sqrt(x)
• Clamp, DivRem, Min 和 Max 支持 nint 和 nuint
• Abs 和 Sign 支持 nuint
• DivRem 返回元組的多態(tài)

Windows 訪問控制列表的支持改進

用于操作 Windows ACLs 的包System.Threading.AccessControl 已經(jīng)被改進，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。

運行時

.NET 6 Preview 1 的新運行時特性包含 Apple Silicon 支持、crossgen2 以及部分 PGO 改進等等。

可移植線程池

.NET 6 通過托管實現(xiàn)，重新實現(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（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)原來的線程池實現(xiàn)可能會被移除。

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，將同時支持 macOS ARM64 的原生運行以及通過羅塞塔 2 模擬運行 x64 版本的 .NET。

下面是同一臺 macOS ARM64 機器上運行 .NET 5 和 .NET 6 的輸出，你可以看到區(qū)別：

Copy
rich@MacBook-Air dotnet-runtimeinfo % pwd
/Users/rich/git/core/samples/dotnet-runtimeinfo
rich@MacBook-Air dotnet-runtimeinfo % dotnet run
**.NET information
Version: 5.0.3
FrameworkDescription: .NET 5.0.3
Libraries version: 5.0.3
Libraries hash: c636bbdc8a2d393d07c0e9407a4f8923ba1a21cb

**Environment information
OSDescription: Darwin 20.4.0 Darwin Kernel Version 20.4.0: Fri Jan 22 03:28:00 PST 2021; root:xnu-7195.100.296.111.3~3/RELEASE_ARM64_T8101
OSVersion: Unix 11.0.0
OSArchitecture: X64
ProcessorCount: 8
rich@MacBook-Air dotnet-runtimeinfo % export DOTNET_ROLL_FORWARD=Major
rich@MacBook-Air dotnet-runtimeinfo % export DOTNET_ROLL_TO_PRERELEASE=1
rich@MacBook-Air dotnet-runtimeinfo % dotnet run
**.NET information
Version: 6.0.0
FrameworkDescription: .NET 6.0.0-preview.1.21102.12
Libraries version: 6.0.0-preview.1.21102.12
Libraries hash: 9b2776d48183632662e0be873cef029cdb57f8d6

**Environment information
OSDescription: Darwin 20.4.0 Darwin Kernel Version 20.4.0: Fri Jan 22 03:28:00 PST 2021; root:xnu-7195.100.296.111.3~3/RELEASE_ARM64_T8101
OSVersion: Unix 11.3.0
OSArchitecture: Arm64
ProcessorCount: 8

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。

通用二進制（Universal binaries）是發(fā)布到蘋果商店的另一個新要求，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 會在 .NET 7 重新考慮是否支持通用二進制。

為了支持 Apple Silicon ABI 的要求，.NET 已經(jīng)做出了一些改進，下面是對應(yīng)的 Pull Request：

• Use bytes in fgArgTabEntry
• Support byte sizes from lowering to codegen
• Preserve precise argument sizes
• Use 4-byte stack alignment for hfa
• 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，這將會在 Preview 3 或之后提供支持。不過通過羅塞塔 2 模擬運行 x64 的運行時是支持調(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
• 因為沒有機器所以 macOS ARM64 的 CI 還沒有啟用
• 還沒有設(shè)計同時運行原生 .NET 和模擬 .NET 的方式，因此如果想要在 macOS ARM64 同時使用 .NET 6 和 .NET 5，建議通過 .tar.gz 手動安裝，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。此前這一項只支持 Linux，所以在其他平臺即使利用 PublishSingleFile 也還會帶幾個 .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，那么這些庫還是會外帶，而不會被鏈接進去。

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：

• 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)的計劃取決于 crossgen2，影響 R2R 代碼生成。.NET 6 中有 6 個項目依賴 crossgen2，這個東西非常重要
• 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 進行預(yù)編譯了，后面將會把整個 .NET 自身利用 crossgen2 進行預(yù)編譯。

這個項目并不是為了改進性能的，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運行時的情況下以“離線”方式生成代碼，以便更好地支持交叉編譯。

動態(tài) PGO

動態(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，而動態(tài)PGO的優(yōu)點是不需要任何這些，但是缺點是過程需要更長的時間才能達到最佳性能。

另一方面，動態(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，動態(tài) PGO 和靜態(tài) PGO 組合到了一起。在運行時， 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，只有一個類實現(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。

作為啟用動態(tài) PGO 的一部分，.NET 已經(jīng)做出了如下改動：

• Guarded devirtualization：通過類概要文件和針對類類型的探針啟用受保護的去虛擬化
• Flowgraph visualizations：帶有配置文件數(shù)據(jù)的流程圖的圖形轉(zhuǎn)儲
• 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：

• Stack frame zeroing：使用 SIMD 清零初始幀

上圖展示了改進帶來的影響，數(shù)值越低越好。綠色線是改進之后的，橘色是另一個實驗性改進的，藍色是原來的。

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 寄存器中進行訪問。

Preview 1 中包含如下改進：

• 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)還會有十個左右的預(yù)覽版本，會包含更多的新增和改進內(nèi)容，敬請期待吧。

原文：https://www.cnblogs.com/hez2010/p/dotnet-6-preview-1.html，作者：hez2010

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