8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本

在之前的一篇文章《看我是如何用C#编写一个小于8KB的贪吃蛇游戏》中,介绍了在.NET Core 3.0的环境下如何将贪吃蛇游戏降低到8KB。不过也有很多小伙伴提出了一些疑问和看法,主要是下面这几个方面:

  • .NET Core 3.0可以做到这么小,那么.NET7表现会不会更好?
  • 不敢在生产中用这样的方式,我看CoreRT这个仓库我看已经归档了。
  • 这样子弄太麻烦了,有没有更简单的办法?

今天笔者就给大家一一解答这些问题。

.NET7下的贪吃蛇游戏、

我们知道在.NET7中已经发布了NativeAOT正式的支持,经过.NET5、.NET6的迭代,NativeAOT已经基本成熟可用,那么在.NET7中重新编译这个游戏,有没有什么进步呢?让我们来看一看。

有外网条件的朋友可以看下方的这个GITHUB链接的代码,这个代码就是提交了升级.NET7 NativeAOT的实现:
https://github.com/MichalStrehovsky/SeeSharpSnake/pull/24

使用.NET7单文件发布

为了达到我们的目的,对于这个项目的csproj文件需要有一些小的改动。首先就是将对应的TargetFramework修改为net7.0版本。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图

此时就已经完成.NET Core 3.1到NET7.0的迁移了,我们运行下面的命令,可以获得一个65MB大小的程序,这个和之前.NET Core 3.1没有什么区别。

dotnet publish -r win-x64 -c Release

8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图1

开启IL Linker

另外后面的.NET版本支持更好的程序集剪裁,也就是IL Linker工具,我们运行命令行时/p:PublishTrimmed=true选项就可以启用。

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

此时我们可以发现,只有11MB大小了,比.NET Core 3.0时代的25MB降低了一半多。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图2

使用NativeAOT功能

然后我们就要开始使用.NET7的NativeAOT功能,需要在项目文件中加入true选项。我们加入了一个条件,在平时不开启,只有输入不同Mode的时候才开启。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图3

dotnet publish -r win-x64 -c Release /p:Mode=NativeAOT

此时可以获得一个2.86MB大小的程序,比.NET Core 3.0时代的4.7MB要小了快一半。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图4

使用Moderate模式

继续修改csproj文件,让它支持Moderate模式,也就是使用false不生成完整的类型元数据,另外也用Size让编译器为程序大小进行优化,而不是速度。由于后面的模式也需要支持这个,所以加入了很多条件编译的选项。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图5

dotnet publish -r win-x64 -c Release /p:Mode=NativeAOT-Moderate

结果和上面的一样的2.86MB,也就是说现在NativeAOT应该默认就是Moderate模式。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图6

进一步移除无关数据

接下来我们进一步移除无关的数据。

  • 使用false关闭对EventSource的支持
  • 使用true删除 System.* 程序集的异常消息。
  • 使用true删除全球化特定的代码和数据。
    8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图7
dotnet publish -r win-x64 -c Release /p:Mode=NativeAOT-High

此时我们再次发布,可以看到大小已经降低到了2.15MB,比.NET Core 3.0时的3.0MB降低了快30%。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图8

继续移除无关数据

  • 通过false移除堆栈跟踪数据
  • 通过true移除其它语言的支持
  • 通过true将相同的方法体进行合并。

8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图9

只为我们省下了几百KB,此时大小来到了1.88MB
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图10

关闭反射

接下来我们可以继续使用true来关闭反射,移除掉一些反射的元数据。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图11

dotnet publish -r win-x64 -c Release /p:Mode=NativeAOT-ReflectionFree

关闭反射后,大小来到了1.21MB,这应该是不用骚操作能达到的最小大小了。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图12

和.NET Core 3.0的对比

下图是.NET7和.NET Core 3.0在不同模式下大小的对比,可以看到经过.NET 5.0、.NET 6.0的发展,NativeAOT变得更加成熟了。

模式 .NET Core 3.0 .NET7.0 幅度
单文件发布 65MB 65MB 0%
IL Linker剪裁 25MB 11MB -56%
NativeAOT 4.7MB 2.86MB -40%
NativeAOT-High 3.0MB 1.88MB -38%
关闭反射 1.21MB 1.21MB 0%

关于CoreRT

在博客园的评论中,看到有一位朋友留言,说不敢在生产环境中使用,而且CoreRT已经归档。其实大可放心的使用,CoreRT关闭的原因也正如下面链接仓库里面说的一样,是代码已经合并到runtimelab/nativeaot项目中。
https://github.com/dotnet/corert

8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图13

而NativeAOT已经从实验室中毕业,合并到dotnet/runtime中了,也就是.NET7看到的选项,可以关注下面的微软文档。
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/deploying/native-aot/

NoRuntime用起来很折腾

另外看到评论区大家吐槽的点就是后面那些骚操作看起来很麻烦,有没有更简单的方式?这个其实是有的,上篇文章的作者推出了bflat这个项目。

bflat是Roslyn(生成.NET可执行文件的"官方"C#编译器)和NativeAOT(née CoreRT)的混合物,NativeAOT(née CoreRT)是基于CoreCLR的.NET的提前编译器。因此,您可以使用高性能 CoreCLR GC 和本机代码生成器 (RyuJIT) 访问最新的 C# 功能。

bflat 将两个组件合并到一个用于 C# 的提前交叉编译器和运行时中。bflat目前可以针对:

  • x64/arm64 基于 glibc 的 Linux(x64 (~CentOS 7) 上为 2.17 或更高版本,arm64 (~Ubuntu 18.04)上为 2.27 或更高版本)
  • arm64 基于 bionic 的 Linux(Android API 级别 21)
  • x64/arm64 Windows (Windows 7 或更高版本)
  • x64 UEFI(仅适用于--stdlib:zero)

对基于 musl 的 Linux 的支持正在开发中。bflat 可以生成本机可执行文件,也可以生成可通过 FFI 从其他语言调用的本机共享库,下面是它的开源地址:
https://github.com/bflattened/bflat

使用NoRuntime模式最小可以做到4KB大小,而且支持无操作系统裸机UEFI启动。
8KB的C#贪吃蛇游戏热点答疑和.NET7版本插图14

总结

我们可以惊喜的看到NativeAOT经过几年的发展已经逐步走向成熟,另外还有裸机可运行的C#程序,这给了我们很多的想象空间,可能有那么一天C#程序会运行在只有几百KB内存的物联网终端设备上,UEFI启动程序使用C#编写等等。

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