老赵谈IL（4）：什么时候应该学IL，该怎么学IL
2009-12-25 00:08 by 老赵, 12047 visits又是一个拖了半年的系列，可能是前几篇主要以事实为准，举例子的文章总是比较容易写的，因此十分顺畅。而最后一篇打算做一个总结，以讲道理为主——却发现该将的似乎都已经讲完了。不过做事要有始有终，该完成的也必须要完成。那么现在就来谈谈我的一些个人看法：什么时候应该学IL，以及应该怎么学IL。
对了，先表个态，我个人并不支持普通程序员学习IL——至于什么是“普通”，什么叫做“学习”我们再慢慢谈。
经常听到有朋友有人说：如果要成为一个优秀的.NET程序员，那么IL很重要，一定要学习。这时候我经常会问一句“为什么”，得到的答复往往是“IL比较接近底层”。不过在我看来，“底层”只是IL本身的特性，并不足以证明“IL是高级程序员的必知必会”。IL的确比C#等高级语言来的所谓“底层”，但是IL本身其实也是一种高级抽象，它所能表现出来的几乎所有东西，都可以从C#等高级语言中获取到，而我们平时所了解到的如“装箱”，“引用类型和值类型的分配方式”，“垃圾收集”都属于CLR的范畴，您可以从书中看到或听人讲起，但是无法从IL上看出来。
当然，无论怎么说IL总是相对较为“底层”的东西，但是“底层”就应该学习吗？从不同层次可以获得不同信息，我们追求“底层”的目的肯定也不是“底层”这两个字，而是一种收获。所有人的时间或精力都是宝贵的，而对于一个优秀的程序员来说，知道了解自身需要什么，然后能够选择一个合理的层次进入，并得到更好的收益，这本身也是一种能力——而且可以说是必须的能力。这种能力不光是体现在有选择性的“学习”上，而可以体现在更多方面，因为几乎做任何一件事情都有多种方式，我们要选择最合适的。
方法，很重要。
学习IL的另一个重要“原因”，可能是有些朋友认为学习IL对于优化.NET程序性能有帮助，对于这个问题在之前的文章中也有过讨论，这次再拿出来一谈。性能优化是最需要“方法”的工作之一，如果方法不对，不仅仅是工作效率的问题，甚至很难得到正确的结果。IL和普通高级语言的代码一样，是一种静态的事物，您就算对它了解地再透彻，您也只能“阅读”它。而对于性能优化来说，要做的事情有很多，“阅读代码”在其中的重要性其实并不高——而且它也最容易误入歧途的一种。如果要进行性能优化，首先要进行的其实是“发现需要优化的地方”。徐宥写过这样一个八卦：
话说当年在贝尔实验室，一群工程师围着一个巨慢无比的小型机发呆。为啥呢，因为他们觉得这个机器太慢了。什么超频，液氮等技术都用了，这个小型机还是比不上实验室新买的一台桌上计算机。这些家伙很不爽，于是准备去优化这个机器上的操作系统。他们也不管三七二十一，就去看究竟那个进程占用CPU时间最长，然后就集中优化这个进程。他们希望这样把每个程序都优化到特别高效，机器就相对快了。于是，他们终于捕捉到一个平时居然占50% CPU的进程，而且这个进程只有大约20K的代码。他们高兴死了，立即挽起袖子敲键盘，愣是把一个20K的C语言变成了快5倍的汇编。这时候他们把此进程放到机器上这么一实验，发现居然整体效率没变化。百思不得其解的情况下他们去请教其他牛人。那个牛人就说了一句话：你们优化的进程，叫做System Idle。
无论这个八卦是否存在“艺术加工”，但都至少说明一个问题，就是如果没有经过合适的Profiling，没有找到性能的问题所在，优化是几乎不会有效果的。因此，我们一直说要把代码写的易于理解，说make clean code fast远比make fast code clean要容易，都是同样的道理，因为代码清晰，我们可以找出其性能瓶颈，然后有针对性地加以优化——那么，了解IL对此会有帮助吗？IL虽然并不难懂（稍后会谈到），但也比如C#代码要“间接”很多——试想，如果您使用阅读IL的方式来了解字符串连接的实现细节会是什么情况呢？
因为程序是动态的，动态的事情要用“动态的方式”地决定，也就是Profiling。而即便是最最普通的Profiling方式，如使用CodeTimer来统计时间，也比“阅读代码”要靠谱许多，因为它可以直接反应出不同实现方式之间运行时间的区别——而不是靠猜测。事实上您也可以发现，我在研究性能问题的时候，使用的最多的还是CodeTimer（如泛型问题、并发缓存容器、字符串连接）。的确，CodeTimer得到的只是“表象”，因此发现性能瓶颈可能还需要依赖Profiler——这也是我为什么在这个问题上尝试半天的原因。有了Profiler之后，发现性能的Hot Path便有更多依据了。
方法，很重要。
再次表达观点：我认为，对于一个“普通”的.NET程序员来说，是不需要去“学习”IL的。这里的“普通”二字是针对“工作内容”，而不是“人员水平”。也就是说，和“普通程序员”相对的是“工作内容特别的程序员”而不是“高级程序员”。“特殊”是指您的工作需要“直接”用到IL，例如您如果想要写一个.NET上的新语言，就必须了解IL，了解怎样使用IL写程序。而“直接”二字自然是和“间接”二字对应，或者说您的工作中会“顺便”用到IL——例如，您像我一样想要写一个延迟加载类库，或者为NHibernate实现个通用的UserType支持——在这种情况您可能也并不需要花功夫去学它。事实上，按照我的分类方式，我也是个普通程序员，所以我没有学IL，我很难看懂复杂的IL代码，更不会用IL写程序，但这并不影响我完成一些简单的IL相关工作——这并不矛盾。
为什么这么说呢？因为IL和C#这样的高级语言实在太接近了。IL几乎只是C#的另一种表现形式，它和C#一样，都几乎直接表现出.NET中定义的各种概念：泛型、数组、类、接口、继承、异常……甚至连部分关键字都一样。还有相当重要的一点，它们都是命令式的语言，因此.NET Reflector可以将其“还原”成C#代码，因为在这个过程中实在没有丢失太多信息。但是，如果想要把IL还原成F#，这就非常困难了，因为F#和IL无法做到十分对应。因此，您在通过C#学习.NET时，已经在不断降低IL的门槛了。最后您会发现，IL真不是什么特别的东西。
于是，在用到Emit的时候，您就可以先写一些C#目标代码并编译成程序集，然后用.NET Reflector将其反编译成IL，一条一条指令地“抄”至程序中——甚至现在已经有了插件来生成这些Emit代码。同样，只要有些耐心和细心，修改个程序集可能也只是“写C#”，“反编译”，“复制/粘贴”的过程而已。
很多时候，IL也只是被“神化”了。因此会有朋友觉得，了解IL的就是高手，要成为高手必须学习IL——其实IL和水平高低的关系并不大。多说一句，即便是所谓“底层工作者”，这也是在不同抽象上办事，并不代表他们一定就是牛人。我之前谈的很多东西，其实也是想打破这个“IL神话”罢了。有时候我也纳闷，为什么Java平台上学习Byte Code或JVM的“氛围”就远不如.NET平台上学习IL和CLR呢？
当然，如果您真心希望，您感兴趣，自然可以学习IL——多了解一些总是好的。我建议，如果您真要学习IL，可以先去学习一些汇编——这么说似乎也不够确切，因为我始终认为它们的可比性并不大——只是从“表现形式”上来说，IL和汇编略有相似（例如逻辑跳转方面）。您可以先看看《深入理解计算机系统》这本书，它讲的不是IL，它讲的是“计算机系统”。在学习过程中会涉及到一些汇编——甚至您可以直接翻到对应章节学习这部分内容。您无需“学完”，只需要大概了解一下，再配合C#编程经验，就会发现IL其实“真的很直观”，此时您可能已经不太会去找一本讲IL的书去特意学习IL编程了。
嗯，“找一本讲IL的书去特意学习IL编程”，这就是我在文章开始提到的学习方式——我不推荐这种做法。
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