.NET 的 Native AOT 现在是什么样的？
在软件开发的世界里，性能优化和效率提升一直是开发者们追求的目标。.NET 平台作为软件开发的重要工具，一直在不断创新。今天，我们就来深入探讨一下 .NET 的 Native AOT 技术目前的状况。
什么是 .NET Native AOT？
.NET Native Ahead-of-Time （AOT） 编译是 .NET 平台的一项重大进步。传统的 .NET 编译分为两个步骤：首先，C# 代码编译生成包含中间语言 （IL） 代码的 DLL 文件，也就是 .NET 程序集；然后，在执行 .NET 程序时，.NET 运行时（CLR 公共语言运行时）加载 .NET 程序集，其 JIT （Just-In-Time） 编译器将 IL 代码编译为 CPU 可直接执行的本机代码，而且是在首次调用方法时才进行编译。
而 .NET Native AOT 编译则不同，它只需要一个步骤，就是将 C# 源代码直接编译为开发人员计算机上的本机代码。虽然实际上这个过程包含了将 C# 代码转换为 IL 代码，再转换为 Native 代码的两步，但这只是实现细节。
.NET Native AOT 的优势
1. 增强的性能
.NET Native AOT 通过将代码预编译为本机计算机指令，显著缩短了应用程序的启动时间。在无服务器方案中，每次请求都要启动应用程序，AOT 带来的性能提升就尤为明显。而且，运行时没有 JIT 编译开销，程序执行速度更快，用户体验也更加流畅。
2. 简化部署
AOT 编译的应用程序通常是依赖项为零或较少的独立可执行文件。这使得部署过程变得简单，我们可以轻松地在不同平台和设备之间分发应用程序，无需额外安装或运行时组件。
3. 更小的应用程序大小
通过修剪不必要的代码，AOT 可以大幅减小应用程序的大小。这不仅节省了存储空间，还优化了应用程序的内存占用，对于移动设备或 IoT 设备等资源受限的环境非常重要。
4. 增强的知识产权保护
AOT 编译将源代码转换为优化的机器代码，这使得逆向工程变得更加困难。生成的本机代码比 IL 代码更加难以破译，因为 IL 代码可以轻松反编译为原始 C# 代码。这为应用程序中的敏感算法、业务逻辑和专有方法提供了更好的安全保障。
.NET Native AOT 的缺点
1. 特定于平台的编译
.NET Native AOT 生成的是特定于平台的本机代码，在某个平台上生成的可执行文件在其他平台上可能无法运行。例如，在 Windows 上使用 AOT 生成的可执行文件在 Linux 上就不能正常工作。
2. 不支持跨 OS 编译
在 Windows 机器上无法编译 Linux 本机版本，反之亦然，这在一定程度上限制了开发的灵活性。
3. 对 Reflection 的部分支持
反射依赖于动态代码生成和运行时类型发现，这与 AOT 编译代码的预编译和静态性质相冲突。虽然通常的 Reflection 用法与 AOT 配合得还不错，但这仍然是一个需要注意的问题。
4. 需要 AOT 兼容的依赖项
AOT 编译要求项目中使用的所有库和依赖项都与 AOT 兼容。依赖于反射、运行时代码生成或其他动态行为的库可能与 AOT 不兼容，可能会导致冲突或运行时错误。
5. 增加构建时间
AOT 编译需要在构建过程中预先生成本机代码，这会显著增加构建时间，特别是对于大型项目或代码库庞大的应用程序。
6. 需要适用于 C++ 的桌面开发工具
AOT 编译需要安装这些工具，而且这些工具可能会占用大量的硬盘空间。
.NET 9 中 Native AOT 的进展
1. 支持老旧系统
.NET 9 的 Native AOT 技术实现了对老旧 Windows 7 和 Windows XP 环境的支持。为了确保向下兼容性，.NET 9 采用了精心设计的编译策略，扩展了 X86 架构下的 AOT 编译器支持，保证代码能够在 Win7 及 XP API 上无缝运行。这为依赖旧版系统的开发者提供了新的可能性。
2. 架构支持情况
LoongArch 架构和 Risc-V 架构下的 AOT 编译器支持，社区也在不断完善之中。这意味着未来 .NET Native AOT 可能会支持更多的架构，应用范围会更广。
3. 具体功能进展
功能开关
在 .NET 9 中，引入了两个新的属性，允许开发者设计功能开关。这些功能开关可以在 .NET 库以及开发者自己的代码中使用，用来切换某些功能区域。如果某个功能不被支持，在裁剪或使用 Native AOT 进行编译时，会移除那些不受支持且不必要的功能，从而减小应用程序的大小。
JNI 支持
在 .NET MAUI 的测试中，调用 JNI 来获取 Java 数组元素的性能不如使用 string.Split 和新的 Span 方法。这表明开发者正在思考如何在未来版本中优化这一过程。.NET 9 在 Android 平台上对 Native AOT 的支持主要体现在通过新属性实现的功能开关，以及通过 Native AOT 减少应用大小的能力。不过，对于 Android 平台的 Native AOT 支持，尤其是 JNI 支持，目前还未完成，这也是一个较大的功能需求。
WPF/Winform 支持
WPF/Winform 的 Native AOT 支持要到 .NET 10 才能够完成。
开发者学习和采用 .NET 9 的 Native AOT 技术的前置要求
1. 对.NET平台的理解
开发者需要对 .NET 平台的架构、运行时环境以及不同平台的部署方式有基本的了解，这样才能明白 Native AOT 技术如何与现有 .NET 生态系统集成。
2. 熟悉 C# 或 F# 编程语言
由于 .NET 9 支持使用 C# 或 F# 进行开发，掌握这些编程语言是必要的。了解它们的高级特性，有助于更有效地利用 Native AOT 带来的性能优势。
3. 了解编译器原理
Native AOT 是一种预编译技术，了解编译器的工作原理可以帮助开发者更好地理解和使用 Native AOT 技术。
4. 性能优化经验
Native AOT 的目标是提供可预测的性能并减少资源消耗，因此具备一定的性能优化经验，如内存管理、代码优化等方面的知识，对开发者来说是有益的。
5. 云原生和微服务架构知识
虽然不是必须的，但了解云原生应用和微服务架构的相关知识，可以增强开发者在使用 .NET 9 时构建高效、可扩展应用的能力。
总结
.NET 的 Native AOT 技术具有很多优势，如增强的性能、简化的部署、更小的应用程序大小和更好的知识产权保护等。但它也存在一些缺点，如特定于平台的编译、不支持跨 OS 编译等。在 .NET 9 中，Native AOT 取得了一些进展，包括对老旧 Windows 系统的支持以及一些功能的优化，但仍有一些功能需要在未来版本中完善。
随着 .NET 的不断发展，相信会有更多的库和框架支持 Native AOT，它也将成为开发者优化应用程序的更具吸引力的选择。开发者们可以尝试使用 .NET 9 的 Native AOT 技术，看看能为自己的应用带来多大的性能提升。 ======================================================================
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