CPF 使用C#的Native AOT 发布程序的详细过程

一、什么是 Native AOT

在C#语言中，通常使用JIT进行运行时编译以提升程序性能，但AOT（Ahead of Time）则是在编译时将C#代码编译成本地代码，运行时无需JIT，直接执行本地代码，从而提高了程序的启动速度和执行效率。同时，通过Native AOT可生成单独的可执行文件，无需安装.NET运行时环境。

二、如何使用 Native AOT 发布程序

步骤如下：

1.安装 .NET 5.0 SDK

Native AOT是.NET 5.0的一个新功能，因此需要安装.NET 5.0 SDK。

2.安装 C++ 工具链

在Windows上，可以安装Visual Studio 2019，选择C++桌面开发，之后选择安装即可。或者可以单独下载安装Visual C++ Build Tools。

3.创建 .NET 5.0 项目

使用Visual Studio 2019或.NET CLI创建一个.NET 5.0项目。

4.安装 System.Runtime.CompilerServices.Unsafe NuGet 包

NuGet包中包含一些unsafe的API，使用Native AOT发布需要使用。

5.安装 Microsoft.DotNet.ILCompiler NuGet 包

该NuGet包是 .NET Core Runtime 单独发布模式（Single-file）所依赖的 package，提供了 IL 前端、优化器和 Win32 和 ARM64 的代码生成器。

安装完成后，需要在项目的*.csproj文件中添加以下配置：

<PropertyGroup>
  <OutputType>Exe</OutputType>
  <OutputPath>$(OutputPath)$(AssemblyName).exe</OutputPath>
  <AssemblyName>MyAOTProgram</AssemblyName>
  <TargetFramework>net5.0</TargetFramework>
  <PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>
  <PublishTrimmed>true</PublishTrimmed>
  <SelfContained>true</SelfContained>
  <RuntimeIdentifier>win-x64</RuntimeIdentifier>
</PropertyGroup>

其中：

• OutputType：定义输出文件的类型为Exe可执行程序。

• OutputPath：定义输出路径，将程序输出命名为MyAOTProgram。

• TargetFramework：定义项目的目标框架。

• PublishSingleFile：生成单独的可执行文件。

• PublishTrimmed：在发布之前进行瘦身操作，删除未使用的代码和依赖项。

• SelfContained：发布时将框架和运行时打包到输出文件中。

• RuntimeIdentifier：定义发布的目标平台，这里选择win-x64。

6.执行 dotnet publish 命令

在命令行中进入项目根目录，执行以下命令：

dotnet publish -r win-x64 -c Release /p:PublishSingleFile=true

一段时间之后，即可获得一个单一可执行文件的发布版本。

三、示例说明

我将用两个示例来说明Native AOT的使用。

第一个示例：计算圆的周长和面积

我们首先创建一个控制台应用程序，并添加一个名为Circle的类。

public class Circle
{
    private const double PI = 3.14;
    public double Radius { get; set; }
    public double GetArea()
    {
        return PI * Radius * Radius;
    }
    public double GetCircumference()
    {
        return 2 * PI * Radius;
    }
}

然后，我们编写一个控制台应用程序来测试这个类：

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("请输入圆的半径：");
    var rStr = Console.ReadLine();
    if (double.TryParse(rStr, out var radius))
    {
        var circle = new Circle { Radius = radius };
        Console.WriteLine($"圆的周长：{circle.GetCircumference():F2}");
        Console.WriteLine($"圆的面积：{circle.GetArea():F2}");
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("输入的不是有效的数字。");
    }
}

我们需要在此基础上进行修改，添加 Native AOT 的相关配置。

首先，在 Circle.csproj 文件中添加以下内容：

<ItemGroup>
  <PackageReference Include="Microsoft.DotNet.ILCompiler" Version="6.0.0-preview.7.21377.19" />
  <PackageReference Include="System.Runtime.CompilerServices.Unsafe" Version="6.0.0-preview.7.21377.19" />
</ItemGroup>

<PropertyGroup>
  <PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>
  <PublishTrimmed>true</PublishTrimmed>
  <SelfContained>true</SelfContained>
  <RuntimeIdentifier>win-x64</RuntimeIdentifier>
  <UseAppHost>true</UseAppHost>
  <AzureFunctionsVersion>v3</AzureFunctionsVersion>
</PropertyGroup>

<ItemGroup>
  <Function Include="**\*func*.cs" />
</ItemGroup>

其中，需要注意的是：

• ILCompiler和System.Runtime.CompilerServices.Unsafe是Native AOT所必须的NuGet包，我们添加了这两个NuGet包的引用。

• 其余项是Native AOT项目的常规配置。

然后，在Circle.cs中的 main 方法中，把控制台输出的改成return方式，即：

static double[] Main(string[] args)
{
    var result = new double[2];
    Console.WriteLine("请输入圆的半径：");
    var rStr = Console.ReadLine();
    if (double.TryParse(rStr, out var radius))
    {
        var circle = new Circle { Radius = radius };
        result[0] = circle.GetCircumference();
        result[1] = circle.GetArea();
    }

    return result;
}

我们需要把输出从控制台改成返回一个double类型数组，第一个元素表示周长，第二个元素表示面积。

最后执行以下命令进行发布：

dotnet publish -c release -r win-x64 /p:PublishSingleFile=true

发布完成后，会在bin\Release\net5.0\win-x64\publish下面生成名为Circle.exe的可执行文件。双击运行可看到控制台输出的内容。

第二个示例：使用 Native AOT 运行 web 应用程序

我们使用.NET Core Web应用程序，进行一下操作：

1.使用 Visual Studio 2019 创建一个 ASP.NET Core 项目。

2.修改 Program.cs 中的 CreateHostBuilder 方法，添加以下代码：

builder.UseConfiguration(config);
builder.UseStartup<Startup>();
builder.UseUrls("http://*:5000");
builder.UseKestrel(options =>
{
    options.Listen(IPAddress.Any, 5000);
});

使用AOT发布时，需要将应用程序绑定到固定的IP地址（IPAddress.Any），并且监听端口必须为5000。

3.在项目根目录下创建 appsettings.json 文件，添加数据库连接字符串：

{
  "ConnectionStrings": {
    "DefaultConnection": "Data Source=localhost;Initial Catalog=webapp;Persist Security Info=True;User ID=****;Password=****"
  }
}

4.使用 Entity Framework 创建 MySQL 数据库：

4.1 安装 Pomelo.EntityFrameworkCore.MySql NuGet 包。

4.2 修改 appsettings.json 文件，添加 MySQL 连接字符串。

4.3 创建一个名为 “Blog” 的类：

public class Blog
{
    public int BlogId { get; set; }
    public string Url { get; set; }
}

4.4 修改 Program.cs 文件，添加以下代码：

// 使用 MySQL 数据库
services.AddDbContext<BlogContext>(options =>
    options.UseMySql(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")));

4.5 使用 Migration 添加 Blog 表：

dotnet ef migrations add InitialCreate
dotnet ef database update

至此，我们已经成功创建并配置了一个带有 MySQL 数据库连接的 ASP.NET Core 项目，接下来我们将使用 Native AOT 发布它。

修改 *.csproj 文件，配置如下：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.Web">

    <PropertyGroup>
        <TargetFramework>net5.0</TargetFramework>
        <OutputType>Exe</OutputType>
        <SelfContained>true</SelfContained>
        <PublishTrimmed>true</PublishTrimmed>
        <AssemblyName>WebApp</AssemblyName>
        <RuntimeIdentifier>win-x64</RuntimeIdentifier>
        <PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>
    </PropertyGroup>

    <ItemGroup>
        <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.App" />
        <PackageReference Include="Pomelo.EntityFrameworkCore.MySql" Version="3.1.2" />
    </ItemGroup>

</Project>

执行以下命令进行发布：

dotnet publish -c release -r win-x64 /p:PublishSingleFile=true /p:PublishTrimmed=true

发布完成后，会在bin\Release\net5.0\win-x64\publish下面生成名为WebApp.exe的可执行文件。

运行WebApp.exe，打开浏览器，输入http://localhost:5000/ 即可查看应用程序的页面。

以上就是 Native AOT 发布程序的详细过程。