.NET 通过 AppDomain 创建与管理新的应用程序域

在传统的非托管编程中，比如 C++，每个应用程序都直接运行在自己的操作系统进程中。这种模型提供了天然的隔离性：一个进程的崩溃不会影响到其他进程，操作系统会负责分配和管理资源。然而，这种隔离方式的代价是昂贵的，创建和切换进程需要大量的系统开销。

.NET 框架的出现，带来了一种全新的解决方案：AppDomain，它提供了一种轻量级、逻辑上的隔离机制，允许多个 .NET 应用程序在同一个操作系统进程中安全地运行，而彼此之间互不影响。这就像在一个物理房间中，用透明的玻璃墙隔出多个独立的虚拟房间，每个房间都拥有自己的环境和规则。

AppDomain，即应用程序域，是 .NET 运行时（CLR）提供的一种核心概念。本质是一个虚拟沙箱，用于在单个操作系统进程中托管一个或多个 .NET 程序集。每个 AppDomain 都拥有自己的独立环境，这赋予了它几个关键的能力：

• 隔离与容错：一个 AppDomain 的崩溃不会导致整个进程的崩溃，它只会影响该域内部的程序集。这对于需要高稳定性的应用程序（如 Web 服务器）至关重要。

• 资源隔离：每个 AppDomain 都维护着自己的 Loader Heap（加载堆），用于存储其加载的程序集和类型信息。这确保了不同 AppDomain 之间的程序集不会相互干扰。

• 安全控制：AppDomain 能够为加载的程序集设置不同的安全策略和权限，从而限制其可以执行的操作，提供了额外的安全层。

尽管 AppDomain 提供了强大的隔离，但为了优化性能，CLR 仍然允许某些核心程序集中的类型在所有 AppDomain 之间共享。例如，mscorlib.dll 中的 System.Object 和 System.Int32 等基础类型，只会被加载到特殊的“共享加载堆”中一次。这种机制避免了重复加载和编译，显著提升了内存利用率和启动速度。

AppDomain 的隔离特性使得它们之间无法直接通信。为了解决这个问题，CLR 引入了 Remoting 机制。一个继承自 MarshalByRefObject 的类型，其对象可以被跨 AppDomain 引用。当一个 AppDomain 访问另一个 AppDomain 中的此类对象时，CLR 会通过 Remoting 机制在底层进行代理，实现透明的跨域通信。AppDomain 类本身就继承自 MarshalByRefObject，这使得我们可以通过代理对象来控制和操作其他应用程序域。

3.1 默认应用域信息

当一个 .NET 程序启动时，CLR 会自动创建一个默认的 AppDomain，并将主程序集加载到其中。我们可以通过 AppDomain.CurrentDomain 属性来获取当前域的信息。

  

   
  
AppDomain appDomain = AppDomain.CurrentDomain;
Console.WriteLine($"默认应用程序域名称：{appDomain.FriendlyName}");
Console.WriteLine($"应用程序域所在进程 ID：{appDomain.Id}");
Console.WriteLine($"基础目录：{appDomain.BaseDirectory}");

Console.WriteLine("加载的程序集列表：");
foreach(var assembly in appDomain.GetAssemblies())
{
    Console.WriteLine($"-> Name:  {assembly.GetName().Name}");
    Console.WriteLine($"-> Version: {assembly.GetName().Version}");
}

这段代码会输出当前应用程序域的名称、ID、基础目录，并列出所有已加载的程序集，这对于程序调试和分析非常有帮助。

3.2 创建和管理应用域

除了默认域，我们还可以通过 AppDomain.CreateDomain 方法创建新的应用程序域，并在其中加载和执行代码，实现模块的动态隔离与扩展。

  

   
  
var newDomain = AppDomain.CreateDomain("NewAppDomain");
Console.WriteLine($"新应用程序域名称：{newDomain.FriendlyName}");

newDomain.Load("Sharp4DLL");
foreach(var assembly in newDomain.GetAssemblies())
{
    Console.WriteLine($"-> Name:  {assembly.GetName().Name}");
}

此示例展示了如何创建一个名为“NewAppDomain”的新域，并将一个外部程序集 Sharp4DLL.dll 加载到其中。这确保了 Sharp4DLL 的运行不会影响到主应用程序域。

3.3 跨域执行代码

AppDomain类的 ExecuteAssembly 方法提供了一种在指定应用程序域中执行外部可执行文件的方式。

  

   
  
AppDomain domain = AppDomain.CurrentDomain;
domain.ExecuteAssembly("D:\\bin\\Debug\\Sharp4Startcalc.exe");

这行代码会在当前的 AppDomain 中加载并执行 Sharp4Startcalc.exe。尽管它看起来像是在启动一个新进程，但实际上 ExecuteAssembly 会在当前进程中执行目标程序集的 Main 方法，实现了一种“轻量级多进程”的效果。