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Mono

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Mono
开发者Novell, Xamarin
稳定版本
6.12.0.111
(2020年11月13日,​8个月前​(2020-11-13
原始码库 编辑维基数据链接
操作系统跨平台
类型系统平台
许可协议GPLLGPLMIT许可证,或双重许可
网站http://www.mono-project.com/

Mono是一个由Xamarin公司(先前是Novell,最早为Ximian)所主持的自由开放原始码项目。该项目的目标是创建一系列符合ECMA标准(Ecma-334页面存档备份,存于互联网档案馆)和Ecma-335Archived 2013-06-26 at WebCite)的.NET工具,包括C#编译器和通用语言架构。与微软的.NET Framework共通语言运行平台)不同,Mono项目不仅可以运行于Windows系统上,还可以运行于LinuxFreeBSDUnixOS XSolaris,甚至一些游戏平台,例如:Playstation 3、Wii或XBox 360。Mono的标志是一个猴子格式的脸。

Mono现由Novell持有双重许可,这和QtMozilla Application Suite的情况相似。Mono的C#编译器及其相关工具发布于GNU通用公共许可证(GPL)之下,其运行时库发布于GNU宽通用公共许可证(LGPL)之下,其类库发布于MIT许可证之下。这些均是开源协议因此Mono是一个开源软件

微软开发了一个称为通用语言架构(Shared Source Common Language Infrastructure,Shared Source CLI;即今ECMA通用语言架构)的可用于FreeBSD,Windows和Mac OS X的.NET实现版本。微软的共享原始码协议并不是开源软件协议,且可能对于社区来说也是不足够的(它明文禁止了对软件的商业用途)。另外,GNU也有一个.NET实现版本Portable.NET英语Portable.NET项目,该项目与Mono项目有着很多相同的目标。

Mono虚拟机包含一个即时编译引擎,该引擎可用于如下处理器:x86SPARCPowerPCARM、S390(32位模式和64位模式)、x86-64IA-64和64位模式的SPARC。该虚拟机可以将代码编译为本机代码。

历史

Microsoft在2000年6月第一次公布.NET Framework时,它被描述为一个以互联网标准为基底的新的平台。并且在12月发表了基本的共通语言架构开放标准的形式(ECMA-335),提供了无相依性实现的可能。Ximian的 米格尔·德伊卡萨在.NET的文档于2000年10月发布时就马上对.NET产生了兴趣。在查看字节码解释器后,他发现对于元数据(metadata)没有相应的说明文档。2001年2月,德伊卡萨在.NET邮件列表中索要到了那段缺失了的关于元数据文件格式的信息,并开始了采用C#编写一个C#编译器的工作,作为对C#的实践。2001年4月ECMA公布了那段缺失的文件格式,而在GUADEC(2001年4月6日-4月8日)德伊卡萨展示了他的编译器的一些特性(那个时候他的编译可以解释自身)。

Ximian内部对如何创建能有效提升生产效率的工具进行了大量的讨论,他们的目标是通过这些创建出来的工具让用户可以在更短时间内创建出更多的应用程序从而缩短开发周期和降低开发成本。经过可行性研究后,他们清楚地见到创建这样的一项技术是可行的,于是Ximian从其它的项目抽调人员并创建了Mono的开发小组。由于缺少人力来创建整个.NET替代产品,他们在2001年7月19日的欧莱礼大会创建了Mono的开源项目。

差不多三年后,Mono于2004年7月30日发布了1.0版本。Mono逐步从一开始的重点为Linux桌面应用程序开发者平台,到支持寛广范围的架构和操作系统,包含了嵌入式系统

在2011年4月,Attachmate收购Novell后,针对Novell发布了上百位人力的解雇。在3月16号德伊卡萨在他的blog发布在被Novell解雇后,他找到一家公司将透过Xamarin继续支持Mono。原本的Mono团队也被移到新的公司。Xamarin项目维持在Mono的工作。由于在这时间点Novell仍然拥有MonoTouch和专为Android的Mono,所以项目针对iOS和Android上重写商业化的.NETstacks。

在这发表之后,这个项目的未来被质疑。因为,专属 Android的MonoTouch and Mono变成跟现存Attachmate所属的商业化商品有直接竞争,也考量了Xamarin团队为了相同的作品而不使用之前在Novell开发的技术,证实是有困难的。无论如何,在2011年七月Novell、Attachmate的子公司及Xamarin发表了对Xamarin for Mono, MonoTouch and Mono for Android的永久性许可证,正式地带起这个案子的管理方式。

发行历史(Release History)
发行日(Date) 版本(Version)[1] 备注(Notes)
2004-06-30 1.0[2] C# 1.0 support
2004-09-21 1.1[3]
2006-11-09 1.2[4] C# 2.0 support
2008-10-06 2.0[5] Mono's APIs are now in par with .NET 2.0. Introduces the C# 3.0 and Visual Basic 8 compilers. New Mono-specific APIs: MonoCecil, MonoCairo and MonoPosix. Gtk# 2.12 is released. The Gendarme verification tool and Mono Linker are introduced.
2009-01-13 2.2[6] Mono switches its JIT engine to a new internal representation [7]that gives it a performance boost and introduces SIMD support in the MonoSimd [8]MonoSimd namespace.
Mono introduces Full Ahead of Time页面存档备份,存于互联网档案馆) compilation that allows developers to create full static applications and debuts the C# Compiler as a Service [9]and the C# Interactive Shell [10](C# REPL)
2009-03-30 2.4[11] This release mostly polishes all the features that shipped in 2.2 and became the foundation for the Long-Term support of Mono in SUSE Linux.
2009-12-15 2.6[12] The Mono runtime is now able to use LLVM as a code generation backend and this release introduces Mono co-routines, the Mono Soft Debugger and the CoreCLR security system required for Moonlight and other Web-based plugins.
On the class library System.IO.Packaging, WCF client, WCF server, LINQ to SQL debut. The Interactive shell supports auto-completion and the LINQ to SQL supports multiple database backends. The xbuild build system is introduced.
2010-09-22 2.8[13] Defaults to .NET 4.0 profile, C# 4.0 support, new generational garbage collector, includes Parallel Extensions英语Parallel Extensions, WCF Routing, CodeContracts, ASP.NET 4.0, drops the 1.0 profile support; the LLVM engine tuned to support 99.9% of all generated code, runtime selectable llvm and gc; incorporates Dynamic Language Runtime, MEF英语Managed Extensibility Framework, ASP.NET MVC2, OData Client open source code from Microsoft;. Will become release 3.0
2011-02-15 2.10[14]
2012-10-18 3.0[15] C# 5.0 support, async support, Async Base Class Library Upgrade and MVC4 - Partial, no async features support.
2013-07-24 3.2[16]
2014-05-31 3.4[17]
2014-05-31 3.6[18]
2014-09-04 3.8[19]
2014-10-04 3.10[20]

目前的状况与蓝图 

Mono目的的版本为3.10.0(2014年10月)。这个版本提供了.NET Framework的核心API、Visual Basic .NET的支持、C#版本2.0,3.0,及4.0、LINQ to Objects、XMLSQL等。在C#编译器的目前操作的默认模式是C# 4.0。Windows Forms 2.0也有被支持,但没有积极地被开发,因此,它在Mono的支持不完整。Mono的目标是达成在.NET 4.0的完整功能支持,除了Windows Presentation Foundation(WPF)和Limited Windows Communication Foundation(WCF)。 在实验性质mono的开发.NET Framework的一些丢失部分称做Olive Mono项目也创建了Visual Basic .NET编译器与一个runtime的VB.NET的应用程序。它目前一直由Rolf Bjarne Kvinge进行开发。

Moonlight

Moonlight是一个Microsoft Silverlight的开源实现,自从Mono 1.9起即包含了这实现。在2009年1月20日发布的Moonlight 1.0支持Silverlight 1.0 APIs。而Moonlight 2.0支持Silverlight 2.0。Moonlight 3.0则在2010年2月被发表,包含了Silverlight 3.0的支持。Moonlight最终在2012年3月29日被放弃。依据米格尔所言,两个因素扼杀了这个项目的命运:Microsoft增加了“人为限制”...这造成了桌面程序无用武之地...",并且在Web上的技术没有获得足够的配合。

Mono组成组件

Mono组成组件包含了以下三类:

  1. 核心组件
  2. Mono/Linux/GNOME开发堆栈
  3. 微软兼容堆栈

核心组件包含了C# 编译器,Common Language Infrastructure虚拟机,以及核心类别程序库。这些组件都是基于Ecma-334 and Ecma-335标准,[21]而使得Mono能够提供与标准兼容、免费、并且是开放原始码的CLI 虚拟机。微软曾经声明这些标准都是基于Community Promise license的社群保护承诺之下。[22]

Mono/Linux/GNOME开发堆栈则是提供了工具以用于开发应用软件。这些工具使用了既有的GNOME以及自由并且开放原始码程序库,它们包含了针对图形用户界面(GUI)开发的Gtk#、可套用Gecko rendering engine的Mozilla程序库、Unix集成程序库(Mono.Posix)、安全性推叠、以及XML schema语言RelaxNG。Gtk# 让Mono应用程序融入Gnome桌面环境而成为原生程序。数据库程序库则提供了与对象关连式数据库链接的能力,这些数据库包含了 db4o、Firebird、Microsoft SQL Server(MSSQL)、MySQLOpen Database Connectivity(ODBC)、OraclePostgreSQLSQLite等等。在网站上可看见Mono项目一直都在持续更新维护数据库程序库。[23]

微软兼容堆栈则是提供了一种方式来使得Windows .NET应用程序可以被移植到GNU/Linux上。这个堆栈包含了ADO.NETASP.NET以及Windows Forms等等。不过,由于这些组件并没有被上述所说Ecma标准所涵盖,因此部分组件有所谓专利恐惧与疑虑的问题。

架构

程序运行引擎

Mono程序的运行包含一个代码运作引擎,它会将ECMA CIL的byte code转译为原生码(Native Code),它支持了以下处理器:ARMMIPS(只有32位模式)、SPARCPowerPC、S390(64位模式)、x86x86-64以及IA-64 64位模式。

程序的转译有三种模式:

  • Just-in-time (JIT)编译:在程序运行当中将ECMA CIL的byte code转译为原生码。
  • Ahead-of-Time (AOT)编译:ECMA CIL的byte code(通常在.exe档或.dll档中)会转译出原生码并存储在操作系统中、以及CPU架构配置文件(例如在Linux上,如果是foo.exe,就会产生foo.exe.so档)。通常,此种模式可产生出绝大部分前种模式所产生的原生码,部分的例外是trampolines或是控管监督相关的码(仍旧需要JIT来运行),由此可知AOT影像档并非可以完全独立运行的。
  • 完全静态编译:这个模式只支持少数平台,它基于AOT编译模式上,更进一步产生所有的trampoline、wrappers以及proxies,这几样东西是用于静态链接出静态文件时所需。完全静态编译模式可以让程序的运行期完全不需要用到JIT,这个做法适用于Apple iOS操作系统、Sony PlayStation 3以及微软的XBox 360等操作系统。[来源请求]

从2.6版起,Mono开始支持使用LLVM来产生运行码,而非原本自带的方式。这对于高性能计算方面非常有用,因为在这种场合下,程序的运行性能比引导速度来得重要。

从2.7 Preview版开始,用户不再需要在程序编译前的Configuration时就必须选定运行码产生引擎,运行码的产生可以在程序引导时以--llvm--nollvm的参数来指定即可,默认是以自带的引擎为主,因为它的产生速度比较快。

垃圾回收

当2.8版推出时,Mono runtime提供了两套垃圾回收器:generational collector[24]以及Boehm conservative collector。在Mono 3.1.1版之前,默认的垃圾回收器(Boehm-Demers-Weiser Conservative Garbage Collector),[24][25]跟商业环境如Java Virtual Machine或.NET framework的垃圾回收器相比,一直有很大的限制,在某些状况的应用软件上会发生内存泄漏的现象,这使得Mono无法用于需要长时间运行的服务器应用。

截至2010年10月 (2010-10),一个称之为“Simple Generational GC”(SGen-GC)的新一代垃圾回收器开始用于Mono中,在3.1.1版之后就直接变成是默认的垃圾回收器。对于Mono 2.8到3.1.0,用户可以以传入参数--gc=sgen来让Mono runtime引导时使用SGen垃圾回收器。[24]这个新的垃圾回收器相较于传统基于保守型扫描方式的回收器,有很多优点,它使用了generational garbage collection,从对象一开始被配置、到各个周期,所有活着的对象都会被转移到较早代的存储器池,这个想法是来自于因为许多对象都只是短暂使用的,因此可以被快速回收再利用,只有少数对象是长期性的存活在应用程序的整个生命期中。另外,为了改善效率,这个回收器对每个线程配置了个别的存储器池,让线程不需要跟别的线程打交道就可以自行配置存储器区块。对于前述所说,对象的转移到较早代存储器池的做法则是,在转移之后,将所有目前指向该对象的指针都更新为新的地址。由于这样的做法在大型对象时比较浪费存储器,因此SGen为大型对象使用了独自的存储器池(Large Object Section),并且对这些对象使用mark-and-sweep算法。

目前SGen是以比较保守的方式来对待堆栈与寄存器,并且,那些可被参考到的对象是由它们的root来负责pin的动作。未来版本的Mono将会以精确方式来扫描托管的堆栈,借此减少那些被pin的对象。

类别库

类别库为应用程序开发提供一套广泛而有效的工具类。这些工具类可以用于任何.NET语言。类别库被按名字空间进行了结构化,并被放置于称为程序集的共享库中。在我们谈到.NET Framework时,我们多数是指这个类库。

名字空间和程序集

名字空间是一种用于将逻辑上相似的类按层次结构分组的机制。这种机制防止了命名冲突。在这种结构化采用被点号"."分隔的单词来实现。通常最顶层的名字空间是System,例如System.IO和System.Net(完整的名字空间列表可以在Mono文档页面存档备份,存于互联网档案馆)中找到)。当然还有别的顶层名字空间,例如Accessibility和Windows就是这样的例子。新建的名字空间还可以以开发组织的名字开头。

程序集是这些类库的物理载体。它们跟Win32共享库一样都是dll文件,尽管不完全一样。一些程序集的例子有:mscorlib.dll,System.dll,System.Data.dll和Accessibility.dll。名字空间经常被分拆到几个程序集中,而一个程序集可以由几个文件组成。

公共语言基础和公共语言规范

公共语言基础(Common Language Infrastructure,CLI)是一套标准(ECMA335),公共语言运行时(Common Language Runtime)即CLR是CLI标准的实现,Mono是实现者之一。该运行时用于执行已编译的.NET应用程序。公共语言基础已被ECMA定义为标准ECMA-335。要运行一个.NET应用程序,你必须使用相应的参数调用运行时。

在ECMA-335的第六章详细说明了“公共语言规范”(Common Language Specification,CLS)并定义了提供给公共语言基础的接口,例如对于枚举类型的隐含表示类型的协定。Mono的编译器负责生成符合公共语言规范的映射代码,即公共中间语言(Common Intermediate Language,CIL)。Mono的运行时将运行这类代码。ECMA标准先前还定义了一个符合公共语言规范的程序库作为应用框架。

托管与非托管代码

在本地的.NET/Mono应用程序中,所有代码都是托管的,也就是说,是受管于CLI式的内存管理和线程安全管理的。其它的.NET或Mono应用程序可以通过使用System.InterOpServices库创建C#绑定来调用已存的非托管代码。很多移植到Mono的类库使用了CLI的这个特性,例如Gtk#。

相关项目

现有大量与Mono相关的用于扩展Mono的项目,这些项目允许开发者在他们的开发环境中使用Mono。这些项目包括:

  • Cocoa#页面存档备份,存于互联网档案馆),对原生Mac OS X工具包的一系列包装(Cocoa)。
  • Gecko#,一个对在Mozilla中使用的嵌入式布局引擎的绑定(Gecko)。
  • Gtk#,对使用CGTK+库的C#的外包。
  • Tao,一个图形及游戏库的绑定。

许可

Mono是透过Xamarin的双重许可,相似于其他产品,如Qt和Mozilla application Suite。Mono's C#编译器与工具是依照GNU Leasser General Public License(LGPLv2 only)来发布(开始于Mono 2.0,Mono C#的编译器原始码在MIT X11 License仍然是有效的),属于GNU Leasser General Public License(LGPLv2 only)的runtime库及属于MIT X11 License的类别库。

有完全免费的软件与开源许可,因此Mono是免费的开源软件。

C#编译器的许可改变是从GPL到MIT X11许可,允许编译器的代码在少许的GPL限制例子中被重复使用,如例:

  • 作为服务的Mono编译器
 * Mono互動介面的Shell
 * Mono可崁入的的C#編譯器
  • Mono的C# 4.0的动态绑定的实现
  • MonoDevelop的内置parser和AST

Mono与微软的专利

人们对于微软能否采用专利摧毁Mono项目进行了大量的争论。其实,专利问题不在于已被提交到ECMA组织的核心技术或Unix/Gnome的专有部分,而在于由微软基于.NET Framework创建的技术,例如ASP.NETADO.NETWindows Forms。这些技术在Mono中至今还没有被完全地实现,事实上,在开发Mono应用程序时也不需要用到,然而,在开发基于Windows平台的程序时却是不可缺少的。Mono团队将目标定为将这些技术纳入到项目中,并制订了一个三步骤策略来处理它们:

  1. 采用其它实现方式来实现从而绕过专利问题
  2. 把包含专利的代码清除出项目
  3. 找出“现有技术(prior art)”从而将专利变为非专利

显然,第一个选项并不总是可行的。对于一些问题,例如那些与协同工作和交互相关的,可能就只有一种解决方案。由于这个相同的原因,尽管第二个选项总是可行的,它却可能导致一个开发出来的产品并不能作为.NET的替代品。第三个选项则是昂贵的,甚至不可能的,这需要一定程度的运气。

使用Mono开发的软件

F-Spot photo management program
F-Spot photo management program
Muine music player
Muine music player

以下是使用Mono APIC#编写的部分程序:

分支版本

2011年4月,Novell公司被Attachmate英语Attachmate公司所并购,而原先在Novell公司里的Mono开发者被大量资遣。2011年5月,原先Mono的开发者另外成立一家Xamarin的公司,仿Mono发行他们的Xamarin跨平台.NET包,在Windows下能与集成到Microsoft Visual Studio的IDE之中。2011年7月,Attachmate英语Attachmate公司旗下的Novell公司批准了Mono相关项目到Xamarin的许可。

备注

  1. ^ For more information about the licensing, see Mono FAQ: Licensing页面存档备份,存于互联网档案馆

参考文献

  1. ^ OldReleases - Mono. Mono-project.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-09-24). 
  2. ^ Mono 1.0 Release Notes. Go-mono.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-04-09). 
  3. ^ Mono 1.1.1: Development Release: Features and Known Issues. Go-mono.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-04-09). 
  4. ^ Mono 1.2: Release Notes. Go-mono.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-04-09). 
  5. ^ Release Notes Mono 2.0 - Mono. Mono-project.com. 2008-10-06 [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  6. ^ Release Notes Mono 2.2 - Mono. Mono-project.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-06-12). 
  7. ^ Linear IR - Mono. Mono-project.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  8. ^ Mono's SIMD Support: Making Mono safe for Gaming - Miguel de Icaza. Tirania.org. 2008-11-03 [2013-07-17]. (原始内容存档于2010-11-04). 
  9. ^ Mono's C# Compiler as a Service on Windows. - Miguel de Icaza. Tirania.org. 2010-04-27 [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  10. ^ CsharpRepl - Mono. Mono-project.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-09-20). 
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  12. ^ Release Notes Mono 2.6 - Mono. Mono-project.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-08-29). 
  13. ^ Release Notes Mono 2.8 - Mono. Mono-project.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  14. ^ Release Notes Mono 2.10 - Mono. Mono-project.com. [2013-07-17]. (原始内容存档于2020-08-04). 
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  18. ^ Release Notes Mono 3.6. Mono-project.com. [2014-05-31]. (原始内容存档于2020-09-24). 
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  20. ^ Release Notes Mono 3.10.0. Mono-project.com. [2014-10-04]. (原始内容存档于2020-09-24). 
  21. ^ Ecma-335. [2006-04-14]. (原始内容存档于2013-06-26). 
  22. ^ Technet.com. [2014-06-10]. (原始内容存档于2013-06-22). 
  23. ^ Database Access - Mono. [2014-06-10]. (原始内容存档于2020-04-09). 
  24. ^ 24.0 24.1 24.2 Compacting GC. mono-project.com. [2008-12-16]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  25. ^ Boehm, Hans-J. Advantages and Disadvantages of Conservative Garbage Collection. Xerox PARC. [2008-12-16]. (原始内容存档于2013-07-24). 

外部链接

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