问题

为什么.NET 团队在支持AOT上这么拉胯?

回答
说.NET 团队在支持AOT(AheadOfTime)编译上“拉胯”,这个说法可能有些过于绝对了,但要说他们在这块的推进速度或成果和一些开发者期望的有差距,那倒是事实。我们不妨深入聊聊这里面的具体情况,看看为什么大家会有这样的感觉。

首先,理解AOT编译对.NET来说意味着什么很重要。长期以来,.NET是以JIT(JustInTime)编译为主要运行时模型的。JIT的优势在于灵活性高,可以在程序运行时根据实际情况进行优化,代码可以动态加载,适应性强。比如,在IIS这样的环境中,JIT可以根据请求的类型动态编译成机器码,效率很高。

但是,随着云原生、微服务、移动端开发(尤其是在.NET MAUI出现后)以及对启动速度和内存占用有极致要求的场景越来越多,AOT编译的吸引力也越来越大。AOT能提前将IL(Intermediate Language)编译成原生机器码,这样一来:

启动速度快: 省去了运行时JIT编译的过程,应用一启动就能运行原生代码,感官上快很多。
内存占用低: 不再需要一个庞大的JIT编译器在内存中,而且编译后的代码通常更紧凑。
部署更简单: 可以生成独立的、无依赖的可执行文件,尤其是在容器化和serverless场景下,打包和部署都方便。
安全性提升: 源代码不会随同发布,只有编译后的机器码。

那么,为什么说.NET团队在这方面“拉胯”呢?可以从几个维度来看:

1. 技术栈的深层依赖与兼容性挑战:

动态性与反射的博弈: .NET框架设计之初就非常强调动态性,特别是反射(Reflection)和动态代码生成。这些特性在JIT环境下表现出色,运行时可以轻松地查找、调用方法,甚至创建类型。但AOT编译需要在编译时就知道所有可能被访问的代码,才能生成对应的原生代码。当遇到大量使用反射、`dynamic`关键字、或者依赖于程序集动态加载的场景时,AOT编译器就面临巨大的挑战。它必须能够推断出所有可能执行的代码路径,这在复杂应用中几乎是不可能的任务。
垃圾回收器(GC)的适配: .NET的GC是高度优化的,它依赖于运行时信息来管理内存。AOT编译后的代码需要与GC协调工作。虽然.NET团队一直在努力改进,但确保GC在AOT模式下依然高效且行为一致,是一个巨大的工程。尤其是一些低级别的GC交互,在AOT下可能需要特殊处理。
虚拟机(CLR)的重构: .NET的CLR是一个非常复杂的虚拟机,它集成了JIT、GC、类型系统等一整套运行时服务。支持AOT,意味着很多过去依赖于CLR运行时动态特性的部分,都需要在编译时找到解决方案,或者需要对CLR本身进行改造。这绝非易事。

2. 历史包袱与生态系统过渡:

.NET Framework的遗留: .NET Framework作为.NET生态的奠基石,其设计哲学深深影响了后续的.NET版本。很多旧的应用是围绕着Framework的动态特性构建的,迁移到AOT模式需要大量的重写或适配工作。
第三方库的兼容性: .NET拥有极其丰富的第三方库生态。许多库可能深度依赖于反射或其他动态特性。当.NET团队推出AOT支持时,这些库也需要更新来适配AOT环境。这个过程需要整个生态系统的共同努力,.NET团队虽然会提供工具和指引,但无法强制所有库的作者都快速跟进。

3. 目标场景与优先级划分:

先聚焦核心场景: .NET团队在推进AOT的过程中,策略上可能是先聚焦于几个关键场景,比如ASP.NET Core的服务器端渲染(SSR)和自包含部署(Selfcontained deployments),以及MAUI的移动端发布。在这些场景下,他们投入了大量的资源来解决AOT的适配问题。
逐步扩展支持范围: 全面支持AOT,意味着要处理各种复杂的.NET特性,这需要时间。团队可能采取了一种“渐进式”的策略,先在部分受限的模式下实现AOT(比如`PublishAot`),然后逐步放宽限制,增加对更多特性的支持。这种方式虽然稳健,但对于那些期望立即可用、全功能AOT的开发者来说,可能会觉得推进缓慢。
性能与开发效率的权衡: 完全的AOT编译虽然能带来极致的性能,但可能牺牲了一部分开发时的调试便利性。比如,某些情况下,AOT编译后的应用可能更难调试,或者某些动态语言特性(如Roslyn编译成IL再AOT)的支持需要额外的基础设施。团队需要在这些方面做出权衡。

4. 沟通与预期管理:

模糊的承诺与实际落地: 在某些公开场合或讨论中,可能会有人对.NET的AOT能力有过高的预期,或者.NET团队在早期分享信息时,可能没有充分说明AOT的限制和挑战。这会导致一部分开发者在尝试AOT时,因为遇到兼容性问题而感到失望。
开源社区的反馈: 像.NET这样的大型开源项目,社区的反馈非常重要。开发者们在GitHub等平台上提出了大量关于AOT兼容性的问题和需求。虽然团队在积极回应和解决,但社区的期望是动态变化的,总有新的场景被发掘出来。

具体到一些“拉胯”的例子(或者说开发者感到不满的地方):

反射和动态性问题的普遍性: 许多.NET开发者习惯于使用反射来构建灵活的框架、ORM(对象关系映射)工具、依赖注入容器等。当他们尝试将这些应用部署为AOT时,往往会遇到大量的“未找到反射信息”或“无法解析的类型”错误。虽然提供了`TrimmingAttributes`和`Reflection.Emit`的替代方案,但这些往往需要大量的手动配置,或者对原有代码进行大规模重写,成本很高。
对部分库支持的延迟: 像Entity Framework Core (EF Core) 这样的核心库,在早期对AOT的支持就遇到了很多挑战,直到最近几个版本才逐步完善。其他一些依赖于复杂运行时行为的库,也可能需要很长时间来适配。
警告信息难以处理: `PublishAot`在编译时会产生很多警告,很多开发者发现这些警告的定位和解决非常困难,特别是当警告指向了第三方库或者底层的运行时行为时。

总结一下,.NET团队在支持AOT上“拉胯”的说法,更多的是源于开发者对极致性能、快速部署以及原生支持的强烈需求,与.NET技术栈的深层设计、生态系统的复杂性以及团队在推进过程中所面临的工程挑战之间的一种碰撞。

.NET团队并非没有在AOT上发力,实际上,他们已经在.NET 6/7/8+ 版本中为AOT投入了大量的研发资源,并且在特定场景下取得了显著的进展(比如Minimal APIs,ASP.NET Core MVC/Razor Pages的SSR,MAUI)。但是,要实现一个能够完全替代JIT、适用于所有.NET场景的、高度兼容的AOT解决方案,这是一个极其艰巨的工程。它不仅仅是生成原生代码,而是要让整个.NET运行时环境(包括GC、JIT的某些特性、运行时元数据等)都能在AOT编译时被理解和处理。

所以,与其说“拉胯”,不如说.NET团队是在一个非常复杂的系统上,循序渐进地、有策略地解决AOT带来的挑战,同时也在不断平衡性能、兼容性、开发效率和生态系统等多个方面。开发者们感受到的“慢”,也可能是因为.NET团队在努力保证新功能的质量和稳定性,而不是仓促推出一个半成品。

网友意见

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事实上与这些人不同的是我反对加强AOT支持!

加强AOT支持不仅仅会分散团队的注意力,更重要的是,AOT兼容性很可能阻碍C#语言的进一步发展。如果过于关注AOT支持,有可能让C#开发团队在引入新的特性时过于顾及AOT的影响。


更何况,随着C#语言的演进,支持AOT的部分必然会分化出一个语言子集出来,这进一步增加了复杂度……

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nativeaot这种东西要想好好用,得有另一个生态,这个生态里的类库都是为aot准备的,他们已经为aot做好了配置,aot友好,然后没有ilemit等特性,也就是说以往很多实用类库都不再能使用,得出另一个版本。这意味着也就做做小工具方便,对企业级应用来说永远不会比有jit方便,不如无依赖编译。

nativeaot好处是可以让程序脱离il代码,急剧增加破解难度,比无依赖编译显著减小体积,加快启动速度,做做小工具还是可以的

虽然很多部署人员喜欢体积小无依赖,都已经有docker了居然还这么懒。。。诶

所以你看go很多特性是没有的,不知道go将来可以在aot下做到什么程度,但特性肯定要比.net的jit差的远,而.net一开始也没有为aot考虑过什么,特性太多导致支持困难。



目前看起来表达式树也基本支持了,不过可能还不够完整,得各个包的作者积极配合进行自查,大多数作者还没搞清楚rd.xml怎么配置呢吧,我也没搞清楚,如果目前支持的功能都没什么问题了,那么大多数包还是可以支持到项目的,使用的范围会比想象的大一些,态度也会从小工具自己用着玩,变成稍微正经点的软件也能用了,只不过自己以为用了个轻量级的dapper的人,反而搞不了aot,用了efcore这种给人感觉比较重的,反而可以aot,freesql是使用表达式树的,插入数据可以,查询数据我跑不通,只能等以后研究了。

如果wpf不能用有些可惜


要说需求的话,aot多少也是有硬需求的,这也是很多地方选go的原因,现在的很多人就以go这种形态为方便的标准。还有就是我上面列的优点适合小工具。

要说没需求吧,像我个人更喜欢依赖运行时,这样子给出的dll能直接跨平台部署让运维去搞不好么,或者说做成docker了和aot也没啥关系了,确实没必要和go拼场景

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