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Natasha 8.0 轻量化计划

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1. 1. 尝试从现有 Assembly 中提取 元数据引用.
2. 2. 降低发布包大小.
3. 3. 轻量级编译单元.
4. 4. C# 12 .
5. 5. 便捷委托 与 动态计算脚本.
6. 6. 支持动态脚本源代码调试.
7. 7. 程序集合并(模块加载).

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@whuanle

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1. 尝试从现有 Assembly 中提取 元数据引用.

实验与描述

内存元数据引用:
运行时反射出来的是真实程序集, 包含了很多多余/不可用的类型及命名空间, 而且每次 Runtime 更新都有新的"危险"出现.
SDK 的引用程序集目前是最标准的最安全的方案.

第一次优化:

1. 编译前的准备全部从真实程序集中采集可降低约 40M 内存. (单元未通过, 含有内部程序集)
2. 引用从真实程序集中采集, using 覆盖从 引用程序集中采集, 可降低约 10M 内存. (单元测试通过)

第二次优化:

1. 低内存模式: 尽可能降低 MetadataLoadContext 的占用, 理想情况可降低 30M 内存, 实际在获取 type 元数据是大致有8-9M内存涨幅. (单元测试通过)

第三次优化:

1. 对于 CORE 以上版本, 增加排除指定程序集项, 预热方法参数支持两种低内存参数, useRuntimeUsing 和 useRuntimeReference, 全部开启时内存可降低至 40M. (单元测试通过)
2. CORE 以下版本不做更改.

问题记录:

• Such as "System.Console" and "Internal.Console". How do I filter these internal namespaces when reflecting? dotnet/runtime#85503
• [API Proposal]: Recognized internal namespace dotnet/runtime#86682
• 编译DLL错误: 类型“Object”在未引用的程序集中定义。必须添加对程序集“System.Runtime #218

2. 减小发布包尺寸

使用缓存文件存储预热的一些数据。

综合优化：

阶段	环境	动作	内存	包输出大小
当前版本	WIN .NET6 控制台	预热/编译	67.3M	21.4 MB
试验版本v1	WIN .NET6 控制台	预热/编译	49.3M	21.4 MB
试验版本v2	WIN .NET6 控制台	预热/编译	20.0M(剪裁)/57.0M(覆盖)	16.5 MB

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3. 轻量化编译.

新版 Natasha 将编译部分分为 Natasha.CSharp.Compiler 与 Natasha.CSharp.Template.

• Natasha.CSharp.Compiler 为编译部分，主要提供编译单元/引用管理/Using管理等编译所需的基本功能。

• Natasha.CSharp.Template 为模板部分，主要提供简单方便的程序集代码构建功能。

• Natasha 支持单域定制化.

  • 单域管理引用
  • 单域屏蔽相关检查
  • 屏蔽主域加载
  • 单域 using 覆盖

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4. C# 12 支持.

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5. 便捷委托 与 动态计算脚本.

便捷委托需要用到方法反解器，反解器属于模板模块内容，不符合轻量化路线，会增加编译单元的耦合，因此，便捷委托仍然在模板中实现。

动态计算脚本新项目:

dotnet/roslyn#8064

• 定制化编译:
  • 单域编译
  • 数学计算相关元数据覆盖
  • 数学计算相关 Using 覆盖
  • 动态查询?
  • 方便的扩展

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6. 脚本 Debug 调试

API 设计:

public AssemblyCSharpBuilder WithDebugCompile(Action<DebugOutput>? action = null)

    /// <summary>
    /// 采用文件加载方式搜集源代码信息
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public DebugOutput WriteToFile()
    {
        _informationFormat = DebugInformationFormat.PortablePdb;
        return this;
    }
    /// <summary>
    /// 将 Pdb 输出到程序集中，并直接从程序集加载 Pdb 调试信息
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public DebugOutput WriteToAssembly()
    {
        _informationFormat = DebugInformationFormat.Embedded;
        return this;
    }

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7. 程序集合并(模块加载).

API 设计:

var assembly1 = builder1.GetAssembly();

var asssembly2 = builder2.GetAssembly(assembly1);

Assert.Equl(assembly1,assembly2);

再找找其他方案.

.NET Core 起已经不再支持多模块程序集了。

LoadModule is used to load multi-module assemblies. Multi-module assemblies are not supported by .NET Core.

方案2 热重载:

需要长期调研，无开发文档，可参考代码过于复杂。