.NET Standard 来日苦短去日长
作者：Richard
翻譯：精致碼農-王亮
原文：http://dwz.win/Q4h
自從 .NET 5 宣貫以來，很多人都在問這對 .NET Standard 意味著什么，它是否仍然重要。在這篇文章中，我將解釋 .NET 5 是如何改進代碼共用并取代 .NET Standard 的，我還將介紹什么情況下你仍然需要 .NET Standard。
概要
.NET 5 將是一個具有統一功能和 API 的單一產品，可用于 Windows 桌面應用程序、跨平臺移動應用程序、控制臺應用程序、云服務和網站。
為了更好地說明這一點，我們更新了這篇[1]關于 TFM (Target Framework Names) 介紹的文章（譯文：.NET 5 中 Target Framework 詳解），現支持的 TFM 如下：
.net5.0，表示代碼可在任意平臺運行，它合并并替換了 netcoreapp 和 netstandard 這兩個名稱。這個 TFM 通常只包括跨平臺的技術（除了一些為了滿足實用性而作出讓步的 API，就像我們在 .NET Standard 中所做的那樣）。
net5.0-windows（還有后面會增加的net6.0-android 和 net6.0-ios），這些 TFM 表示 .NET 5 特定于操作系統的風格，包含 net5.0 和特定于操作系統的功能。
我們不會再發布 .NET Standard 的新版本，但是 .NET 5 和所有未來的版本將繼續支持 .NET Standard 2.1 和更早的版本。你應該將 net5.0（和未來的版本）視為共享代碼的基礎。
由于 net5.0 是所有這些新 TFM 的共用的基礎，這意味著運行時、庫和新的語言特性都會圍繞這個版本號進行協調。例如，為了使用 C# 9，你需要使用 net5.0 或 net5.0-windows。
如何選擇 Target
.NET 5 和所有未來的版本將繼續支持 .NET Standard 2.1 和更早的版本，從 .NET Standard 重新 Target 到 .NET 5 的唯一原因是為了獲得更多運行時特性、語言特性或 API 支持。所以，你可以把 .NET 5 想象成 .NET Standard 的 vNext。
那新代碼呢？該從 .NET Standard 2.0 開始還是直接從 .NET 5 開始？這得視情況而定。
應用程序組件，如果你要將你的應用程序以類庫的形式分解成多個組件，我建議將 netX.Y 作為 TFM，netX.Y 中的 X.Y 是應用程序（或多個應用程序）的 .NET 最低版本號。為了簡單起見，你可能希望所有組成你的應用程序的 Project 都使用相同的 .NET 版本，因為這樣可以保證各處的代碼都可以使用相同的 BCL 特性。
可重用庫，如果你正在構建計劃在 NuGet 上發布的可重用庫，你將需要考慮適用范圍和可用新特性之間的權衡。.NET Standard 2.0 是 .NET Framework 支持的最高 .NET Standard 版本，所以它可以滿足你的大部分使用場景。我們通常建議不要將 Target 鎖定在 .NET Standard 1.x 上，因為不值得再為此增添不必要的麻煩。如果你不需要支持 .NET Framwork，那么你可以選擇 .NET Standard 2.1 或者 .NET 5，大多數代碼可能可以跳過 .NET Standard 2.1 直接轉到 .NET 5。
那么，你應該怎么做呢？我的建議是，已被廣泛使用的庫可能需要同時提供 .NET Standard 2.0 和 .NET 5 支持。支持 .NET Standard 2.0 將使你的庫適用性更廣，而支持 .NET 5 則確保你可以為已經在 .NET 5 上的用戶使用最新的平臺特性。
幾年后，可重用庫的選擇將只涉及 netX.Y 版本，這基本上是構建 .NET 庫的一慣做法——你通常要支持一段時間較老的版本，以確保沒有升級最新 .NET 版本的用戶依然可以使用你的庫。
總結一下：
在 .NET Framework 和所有其他平臺之間共享代碼，使用 netstandard2.0。
在 Mono、Xamarin 和 .NET Core 3.x 之間共享代碼，使用 netstandard2.1。
往后的共享代碼，使用 net5.0。
.NET 5 如何解決 .NET Standard 存在的問題
.NET Standard 使得創建適用于所有 .NET 平臺的庫變得更加容易，但是 .NET Standard 仍然存在三個問題：
它的版本更新很慢[2]，這意味著你不能輕松地使用最新的特性。
它需要一個解碼環[3]來將版本映射到 .NET 實現。
它公開了特定于平臺的特性[4]，這意味著你不能靜態地驗證代碼是否真正可移植。
讓我們看看 .NET 5 將如何解決這三個問題。
問題 1：.NET Standard 版本更新慢
在設計 .NET Standard[5] 時，.NET 平臺還沒有在實現層次上融合，這使得編寫需要在不同環境下工作的代碼變得困難，因為不同的工作代碼使用的是不同的 .NET 實現。
.NET Standard 的目標是統一基礎類庫(BCL)的特性集，這樣你就可以編寫一個可以在任何地方運行的單一庫。這為我們提供了很好的服務：前 1000 個軟件包中有超過 77% 支持 .NET Standard。如果我們看看 NuGet.org 上所有在過去 6 個月里更新過的軟件包，采用率是 58%。
但是只標準化 API 就會產生額外的付出，它要求我們在添加新 API 時進行協調——這一直在發生。.NET 開源社區（包括.NET 團隊）通過提供新的語言特性、可用性改進、新的交叉(cross-cutting)功能（如 Span<T>）或支持新的數據格式或網絡協議，不斷對 BCL 進行創新。
而我們雖然可以以 NuGet 包的形式提供新的類型，但不能以這種方式在現有類型上提供新的 API。所以，從一般意義上講，BCL 的創新需要發布新版本的 .NET 標準。
在 .NET Standard 2.0 之前，這并不是一個真正的問題，因為我們只對現有的 API 進行標準化。但在 .NET Standard 2.1 中，我們對全新的 API 進行了標準化，這也是我們看到相當多摩擦的地方。
這種摩擦從何而來？
.NET 標準是一個 API 集，所有的.NET 實現都必須支持，所以它有一個編輯方面[6]的問題，所有的 API 必須由 .NET Standard 審查委員會[7]審查。該委員會由 .NET 平臺實現者以及 .NET 社區的代表組成。其目標是只對我們能夠真正在所有當前和未來的 .NET 平臺中實現的 API 進行標準化。這些審查是必要的，因為 .NET 協議棧有不同的實現，有不同的限制。
我們預測到了這種類型的摩擦，這就是為什么我們很早就說過，.NET 標準將只對至少一個 .NET 實現中已經推出的 API 進行標準化。這乍一看似乎很合理，但隨后你就會意識到，.NET Standard 不可能頻繁地更新。所以，如果一個功能錯過了某個特定的版本，你可能要等上幾年才能使用，甚至可能要等更久，直到這個版本的 .NET Standard 得到廣泛支持。
我們覺得對于某些特性來說，機會損失太大，所以我們做了一些不自然的行為，將還沒有推出的 API 標準化（比如 AsyncEnumerable<T>）。對所有的功能都這樣做實在是太昂貴了，這也是為什么有不少功能還是錯過了 .NET Standard 2.1 這趟列車的原因（比如新的硬件特性）。
但如果有一個單一的代碼庫呢？如果這個代碼庫必須支持所有與 .NET 至今所實現功能有所不同的特性，比如同時支持及時編譯（JIT）和超前編譯（AOT）呢？
與其在事后才進行這些審查，不如從一開始就將所有這些方面作為功能設計的一部分。在這樣的世界里，標準化的 API 集從構造上來說，就是通用的 API 集。當一個功能實現后，因為代碼庫是共享的，所以大家就已經可以使用了。
問題 2：.NET Standard 需要解碼環
將 API 集與它的實現分離，不僅僅是減緩了 API 的可用性，這也意味著我們需要將 .NET Standard 版本映射到它們的實現上[3]。作為一個長期以來不得不向許多人解釋這個表格的人，我已經意識到這個看似簡單的想法是多么復雜。我們已經盡力讓它變得更簡單，但最終，這種復雜性是與生俱來的，因為 API 集和實現是獨立發布的。
我們統一了 .NET 平臺，在它們下面又增加了一個合成平臺，代表了通用的 API 集。從很現實的意義上來說，這幅漫畫是很到位的表達了這個痛點：
如果不能實現真正意義上的合并，我們就無法解決這個問題，這正是 .NET 5 所做的：它提供了一個統一的實現，各方都建立在相同的基礎上，從而得到相同的 API 和版本號。
問題 3：.NET Standard 公開了特定平臺 API
當我們設計 .NET Standard 時，為了避免過多地破壞庫的生態系統，我們不得不做出讓步[4]。也就是說，我們不得不包含一些 Windows 專用的 API（如文件系統 ACL、注冊表、WMI 等）。今后，我們將避免在 net5.0、net6.0 和未來的版本中加入特定平臺的 API。然而，我們不可能預測未來。例如，我們最近為 Blazor WebAssembly 增加了一個新的 .NET 運行環境，在這個環境中，一些原本跨平臺的 API（如線程或進程控制）無法在瀏覽器的沙箱中得到支持。
很多人抱怨說，這類 API 感覺就像“地雷”--代碼編譯時沒有錯誤，因此看起來可以移植到任何平臺上，但當運行在一個沒有給定 API 實現的平臺上時，就會出現運行時錯誤。
從 .NET 5 開始，我們將提供隨 SDK 發布的默認開啟的分析器和代碼修復器。它包含平臺兼容性分析器，可以檢測無意中使用了目標平臺并不支持的 API。這個功能取代了 Microsoft.DotNet.Analyzers.Compatibility NuGet 包。
讓我們先來看看 Windows 特有的 API。
處理 Windows 特定 API
當你創建一個 Target 為 net5.0 為目標的項目時，你可以引用 Microsoft.Win32.Registry 包。但當你開始使用它時：
private?static?string?GetLoggingDirectory() {using?(RegistryKey?key?=?Registry.CurrentUser.OpenSubKey(@"Software\Fabrikam")){if?(key?.GetValue("LoggingDirectoryPath")?is?string?configuredPath)return?configuredPath;}string?exePath?=?Process.GetCurrentProcess().MainModule.FileName;string?folder?=?Path.GetDirectoryName(exePath);return?Path.Combine(folder,?"Logging"); }你會得到以下警告：
CA1416:?'RegistryKey.OpenSubKey(string)'?is?supported?on?'windows' CA1416:?'Registry.CurrentUser'?is?supported?on?'windows' CA1416:?'RegistryKey.GetValue(string?)'?is?supported?on?'windows'你有三個選擇來處理這些警告。
調用保護：在調用 API 之前，你可以使用 OperatingSystem.IsWindows() 來檢查當前運行環境是否是 Windows 系統。
將調用標記為 Windows 專用：在某些情況下，通過 [SupportedOSPlatform("windows")] 將調用成員標記為特定平臺也有一定的意義。
刪除代碼：一般來說，這不是你想要的，因為這意味著當你的代碼被 Windows 用戶使用時，你會失去保真度(fidelity)。但對于存在跨平臺替代方案的情況，你應該盡可能使用跨平臺方案，而不是平臺特定的 API。例如，你可以使用一個 XML 配置文件來代替使用注冊表。
抑制警告：當然，你可以通過 .editorconfig 或 #pragma warning disable 來抑制警告。然而，當使用特定平臺的 API 時，你應該更喜歡選項 (1) 和 (2)。
為了調用保護，可以使用 System.OperatingSystem 類上的新靜態方法，示例：
private?static?string?GetLoggingDirectory() {if?(OperatingSystem.IsWindows()){using?(RegistryKey?key?=?Registry.CurrentUser.OpenSubKey(@"Software\Fabrikam")){if?(key?.GetValue("LoggingDirectoryPath")?is?string?configuredPath)return?configuredPath;}}string?exePath?=?Process.GetCurrentProcess().MainModule.FileName;string?folder?=?Path.GetDirectoryName(exePath);return?Path.Combine(folder,?"Logging"); }要將你的代碼標記為 Windows 專用，請應用新的 SupportedOSPlatform 屬性：
[SupportedOSPlatform("windows")] private?static?string?GetLoggingDirectory() {using?(RegistryKey?key?=?Registry.CurrentUser.OpenSubKey(@"Software\Fabrikam")){if?(key?.GetValue("LoggingDirectoryPath")?is?string?configuredPath)return?configuredPath;}string?exePath?=?Process.GetCurrentProcess().MainModule.FileName;string?folder?=?Path.GetDirectoryName(exePath);return?Path.Combine(folder,?"Logging"); }在這兩種情況下，使用注冊表的警告都會消失。
關鍵的區別在于，在第二個例子中，分析器現在會對 GetLoggingDirectory() 的調用發出警告，因為它現在被認為是 Windows 特有的 API。換句話說，你把平臺檢查的要求轉給調用者放去做了。
[SupportedOSPlatform] 屬性可以應用于成員、類型和程序集級別。這個屬性也被 BCL 本身使用，例如，程序集 Microsoft.Win32.Registry 就應用了這個屬性，這也是分析器最先就知道注冊表是 Windows 特定 API 方法的原因。
請注意，如果你的目標是 net5.0-windows，這個屬性會自動應用到你的程序集中。這意味著使用 net5.0-windows 的 Windows 專用 API 永遠不會產生任何警告，因為你的整個程序集被認為是 Windows 專用的。
處理 Blazor WebAssembly 不支持的 API
Blazor WebAssembly 項目在瀏覽器沙盒內運行，這限制了你可以使用的 API。例如，雖然線程和進程創建都是跨平臺的 API，但我們無法讓這些 API 在 Blazor WebAssembly 中工作，它們會拋出 PlatformNotSupportedException。我們已經用 [UnsupportedOSPlatform("browser")] 標記了這些 API。
假設你將 GetLoggingDirectory() 方法復制并粘貼到 Blazor WebAssembly 應用程序中：
private?static?string?GetLoggingDirectory() {//...string?exePath?=?Process.GetCurrentProcess().MainModule.FileName;string?folder?=?Path.GetDirectoryName(exePath);return?Path.Combine(folder,?"Logging"); }你將得到以下警告：
CA1416?'Process.GetCurrentProcess()'?is?unsupported?on?'browser' CA1416?'Process.MainModule'?is?unsupported?on?'browser'你可以用與 Windows 特定 API 基本相同的做法來處理這些警告。
你可以對調用進行保護：
private?static?string?GetLoggingDirectory() {//...if?(!OperatingSystem.IsBrowser()){string?exePath?=?Process.GetCurrentProcess().MainModule.FileName;string?folder?=?Path.GetDirectoryName(exePath);return?Path.Combine(folder,?"Logging");}else{return?string.Empty;} }或者你可以將該成員標記為不被 Blazor WebAssembly 支持：
[UnsupportedOSPlatform("browser")] private?static?string?GetLoggingDirectory() {//...string?exePath?=?Process.GetCurrentProcess().MainModule.FileName;string?folder?=?Path.GetDirectoryName(exePath);return?Path.Combine(folder,?"Logging"); }由于瀏覽器沙盒的限制性相當大，所以并不是所有的類庫和 NuGet 包都能在 Blazor WebAssembly 中運行。此外，絕大多數的庫也不應該支持在 Blazor WebAssembly 中運行。
這就是為什么針對 net5.0 的普通類庫不會看到不支持 Blazor WebAssembly API 的警告。你必須在項目文件中添加 <SupportedPlatform> 項，明確表示你打算在 Blazor WebAssembly 中支持您的項目：
<Project?Sdk="Microsoft.NET.Sdk"><PropertyGroup><TargetFramework>net5.0</TargetFramework></PropertyGroup><ItemGroup><SupportedPlatform?Include="browser"?/></ItemGroup></Project>如果你正在構建一個 Blazor WebAssembly 應用程序，你不必這樣做，因為 Microsoft.NET.Sdk.BlazorWebAssembly SDK 會自動做到這一點。
.NET 5 是 .NET Standard 和 .NET Core 的結合
.NET 5 及后續版本將是一個單一的代碼庫，支持桌面應用、移動應用、云服務、網站以及未來的任何 .NET 運行環境。
你可能會想“等等，這聽起來很不錯，但如果有人想創建一個全新的實現呢”。這也是可以的。但幾乎沒有人會從頭開始一個新的實現。最有可能的是，它將是當前代碼庫（dotnet/runtime[8]）的一個分支。例如，Tizen（三星智能家電平臺）使用的是 .NET Core，只做了細小的改動，并在上面使用了三星特有的應用模型。
Fork 保留了合并關系，這使得維護者可以不斷從 dotnet/runtime[8] 倉庫中拉取新的變化，在不受其變化影響的領域受益于 BCL 創新，這和 Linux 發行版的工作方式非常相似。
當然，在某些情況下，人們可能希望創建一個非常不同的“種類”的 .NET，比如一個沒有當前 BCL 的最小運行時。但這意味著它不能利用現有的 .NET 庫生態系統，它也不會實現 .NET Standard。我們一般對這個方向的追求不感興趣，但 .NET Standard 和 .NET Core 的結合并不妨礙這一點，也不會增加難度。
.NET 版本
作為一個庫作者，你可能想知道 .NET 5 什么時候能得到廣泛支持。今后，我們將在每年的 11 月發布 .NET 新版本，每隔一年發布一次長期支持（LTS）版本。
.NET 5 將在 2020 年 11 月正式發布，而 .NET 6 將在 2021 年 11 月作為 LTS 發布。我們創建了這個固定的時間表，使你更容易規劃您的更新（如果你是應用程序開發人員），并預測對支持的 .NET 版本的需求（如果你是庫開發人員）。
得益于 .NET Core 的并行安裝（譯注：一臺機器可同時安裝多個 .NET Core 版本，且向下兼容），它的新版本被采用速度相當快，其中 LTS 版本最受歡迎。事實上，.NET Core 3.1 是有史以來采用最快的 .NET 版本。
我們的期望是，每次發布（大版本）時，我們都會把所有框架名稱連在一起發布。例如，它可能看起來像這樣：
這意味著你心里可以有個預期，無論我們在 BCL 中做了什么創新，你都能在所有的應用模型中使用它，無論它們運行在哪個平臺上。這也意味著，只要你運行最新版本的庫，你總是可以在所有的應用模型消費最新的 net 框架帶來的庫。
這種模式消除了圍繞 .NET Standard 版本的復雜性，因為每次我們發布時，你都可以假設所有的平臺都會立即和完全支持新版本，而我們通過使用前綴命名慣例來鞏固這一承諾。
.NET 的新版本可能會添加對其他平臺的支持。例如，我們將通過 .NET 6 增加對 Android 和 iOS 的支持。相反，我們可能會停止支持那些不再相關的平臺。這一點可以通過在 .NET 6 中不存在的 net5.0-someoldos 目標框架來說明。我們目前沒有放棄一個平臺支持的計劃，那將是一個大問題，這不是預期的，若有我們會提前很久宣布。這也是我們對 .NET Standard 的模式，例如，沒有新版本的 Windows Phone 實現了后面的 .NET Standard 版本。
為什么沒有 WebAssembly 的 TFM
我們最初考慮為 WebAssembly 添加 TFM，如 net5.0-wasm。后來我們決定不這么做，原因如下：
WebAssembly 更像是一個指令集（如 x86 或 x64），而不是像一個操作系統，而且我們一般不提供不同架構之間有分歧的 API。
WebAssembly 在瀏覽器沙箱中的執行模型是一個關鍵的差異化，但我們決定只將其建模為運行時檢查更有意義。類似于你對 Windows 和 Linux 的檢查方式，你可以使用 OperatingSystem 類型。由于與指令集無關，所以該方法被稱為 IsBrowser() 而不是 IsWebAssembly()。
WebAssembly 有運行時標識符(RID)[9]，稱為 browser 和 browser-wasm。它們允許包的作者在瀏覽器中針對 WebAssembly 部署不同的二進制文件。這對于需要事先編譯成 WebAssembly 的本地代碼特別有用。
如上所述，我們已經標記了在瀏覽器沙盒中不支持的 API，例如 System.Diagnostics.Process。如果你從瀏覽器應用內部使用這些 API，你會得到一個警告，告訴你這個 API 是不支持的。
總結
net5.0 是為能在任何平臺運行的代碼而設計的，它結合并取代了 netcoreapp 和 netstandard 名稱。我們還有針對特定平臺的框架，比如 net5.0-windows（后面還有 net6.0-android，net6.0-ios）。
由于標準和它的實現之間沒有區別，你將能夠比使用 .NET Standard 更快地利用新功能。而且由于命名慣例，你將能夠很容易地知道誰可以使用一個給定的庫--而無需查閱 .NET Standard 版本表。
雖然 .NET Standard 2.1 將是 .NET Standard 的最后一個版本，但 .NET 5 和所有未來的版本將繼續支持.NET Standard 2.1 和更早的版本。你應該將 net5.0（以及未來的版本）視為未來共享代碼的基礎。
祝，編碼愉快！
文中相關鏈接：
[1].https://github.com/dotnet/designs/blob/master/accepted/2020/net5/net5.md
[2].https://github.com/dotnet/standard/tree/master/docs/governance#process
[3].https://dotnet.microsoft.com/platform/dotnet-standard#versions
[4].https://github.com/dotnet/standard/blob/master/docs/faq.md#why-do-you-include-apis-that-dont-work-everywhere
[5].https://devblogs.microsoft.com/dotnet/introducing-net-standard/
[6].https://github.com/dotnet/standard/tree/master/docs/governance#process
[7].https://github.com/dotnet/standard/blob/master/docs/governance/board.md
[8].https://github.com/dotnet/runtime
[9].https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/core/rid-catalog
總結
以上是生活随笔為你收集整理的.NET Standard 来日苦短去日长的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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