Mono

Mono是一个由Xamarin公司（先前是Novell，最早为Ximian）所主持的自由开放源码专案。该专案的目标是创建一系列符合ECMA标准（Ecma-334和Ecma-335）的.NET工具，包括C#编译器和通用语言架构。与微软的.NET Framework（共通语言执行平台）不同，Mono项目不仅可以运行于Windows系统上，还可以运行于Linux、FreeBSD、Unix、OS X和Solaris，甚至一些游戏平台，例如：Playstation 3、Wii或XBox 360。Mono的标志是一个猴子格式的脸。

Mono现由Novell持有双重许可，这和Qt和Mozilla Application Suite的情况相似。Mono的C#编译器及其相关工具发布于GNU通用公共许可证（GPL）之下，其运行时库发布于GNU宽通用公共许可证（LGPL）之下，其类库发布于MIT许可证之下。这些均是开源协议因此Mono是一个开源软件。

微软开发了一个称为通用语言架构（Shared Source Common Language Infrastructure，Shared Source CLI；即今ECMA—通用语言架构）的可用于FreeBSD，Windows和Mac OS X的.NET实现版本。微软的共享源代码协议并不是开源软件协议，且可能对于社区来说也是不足够的（它明文禁止了对软件的商业用途）。另外，GNU也有一个.NET实现版本Portable.NET项目，该项目与Mono项目有着很多相同的目标。

Mono虚拟机包含一个即时编译引擎，该引擎可用于如下处理器：x86、SPARC、PowerPC、ARM、S390（32位模式和64位模式）、x86-64、IA-64和64位模式的SPARC。该虚拟机可以将代码编译为本机代码。

## 历史

当Microsoft在2000年6月第一次公布.NET Framework时，它被描述为一个以互联网标准为基底的新的平台。并且在12月发表了基本的共通语言架构开放标准的形式（ECMA-335），提供了无相依性实作的可能。Ximian的米格尔·德伊卡萨在.NET的文档于2000年10月发布时就马上对.NET产生了兴趣。在查看字节码解释器后，他发现对于元数据（metadata）没有相应的说明文档。2001年2月，德伊卡萨在.NET邮件列表中索要到了那段缺失了的关于元数据文件格式的信息，并开始了采用C#编写一个C#编译器的工作，作为对C#的实践。2001年4月ECMA公布了那段缺失的文件格式，而在GUADEC（2001年4月6日－4月8日）德伊卡萨展示了他的编译器的一些特性（那个时候他的编译可以解释自身）。

Ximian内部对如何创建能有效提升生产效率的工具进行了大量的讨论，他们的目标是通过这些创建出来的工具让使用者可以在更短时间内创建出更多的应用程序从而缩短开发周期和降低开发成本。经过可行性研究后，他们清楚地见到创建这样的一项技术是可行的，于是Ximian从其它的项目抽调人员并创建了Mono的开发小组。由于缺少人力来创建整个.NET替代产品，他们在2001年7月19日的欧莱礼大会创建了Mono的开源项目。

差不多三年后，Mono于2004年7月30日发布了1.0版本。Mono逐步从一开始的重点为Linux桌面应用程序开发者平台，到支援寛广范围的架构和操作系统，包含了嵌入式系统。

在2011年4月，Attachmate收购Novell后，针对Novell发布了上百位人力的解雇。在3月16号德伊卡萨在他的blog发布在被Novell解雇后，他找到一家公司将透过Xamarin继续支援Mono。原本的Mono团队也被移到新的公司。Xamarin计划维持在Mono的工作。由于在这时间点Novell仍然拥有MonoTouch和专为Android的Mono，所以计划针对iOS和Android上重写商业化的.NETstacks。

在这发表之后，这个专案的未来被质疑。因为，专属 Android的MonoTouch and Mono变成跟现存Attachmate所属的商业化商品有直接竞争，也考量了Xamarin团队为了相同的作品而不使用之前在Novell开发的技术，证实是有困难的。无论如何，在2011年七月Novell、Attachmate的子公司及Xamarin发表了对Xamarin for Mono, MonoTouch and Mono for Android的永久性许可证，正式地带起这个案子的管理方式。

发行日（Date）｜版本（Version）｜备注（Notes）

2004-06-30｜1.0｜C# 1.0 support

2004-09-21｜1.1

2006-11-09｜1.2｜C# 2.0 support

2008-10-06｜2.0｜Mono's APIs are now in par with .NET 2.0. Introduces the C# 3.0 and Visual Basic 8 compilers. New Mono-specific APIs: MonoCecil, MonoCairo and MonoPosix. Gtk# 2.12 is released. The Gendarme verification tool and Mono Linker are introduced.

2009-01-13｜2.2｜Mono switches its JIT engine to a new internal representation that gives it a performance boost and introduces SIMD support in the MonoSimd MonoSimd namespace. Mono introduces Full Ahead of Time compilation that allows developers to create full static applications and debuts the C# Compiler as a Service and the C# Interactive Shell （C# REPL）

2009-03-30｜2.4｜This release mostly polishes all the features that shipped in 2.2 and became the foundation for the Long-Term support of Mono in SUSE Linux.

2009-12-15｜2.6｜The Mono runtime is now able to use LLVM as a code generation backend and this release introduces Mono co-routines, the Mono Soft Debugger and the CoreCLR security system required for Moonlight and other Web-based plugins. On the class library System.IO.Packaging, WCF client, WCF server, LINQ to SQL debut. The Interactive shell supports auto-completion and the LINQ to SQL supports multiple database backends. The xbuild build system is introduced.

2010-09-22｜2.8｜Defaults to .NET 4.0 profile, C# 4.0 support, new generational garbage collector, includes Parallel Extensions, WCF Routing, CodeContracts, ASP.NET 4.0, drops the 1.0 profile support; the LLVM engine tuned to support 99.9% of all generated code, runtime selectable llvm and gc; incorporates Dynamic Language Runtime, Managed Extensibility Framework, ASP.NET MVC2, OData Client open source code from Microsoft;. Will become release 3.0

2011-02-15｜2.10

2012-10-18｜3.0｜C# 5.0 support, async support, Async Base Class Library Upgrade and MVC4 - Partial, no async features support.

2013-07-24｜3.2

2014-05-31｜3.4

2014-05-31｜3.6

2014-09-04｜3.8

2014-10-04｜3.10

## 目前的状况与蓝图

截止2024年12月，Mono更新到了6.12.0.206版本，但项目已经由被微软收购的Xamarin移交给WineHQ，官方建议将现有Mono应用程序迁移到同样开源的.Net平台上。

## Mono组成元件

Mono组成元件包含了以下三类：

- 核心元件
- Mono/Linux/GNOME开发堆叠
- 微软相容堆叠

核心元件包含了C# 编译器，Common Language Infrastructure虚拟机器，以及核心类别程式库。这些元件都是基于Ecma-334 and Ecma-335标准,而使得Mono能够提供与标准相容、免费、并且是开放源代码的CLI 虚拟机器。微软曾经声明这些标准都是基于Community Promise license的社群保护承诺之下。

Mono/Linux/GNOME开发堆叠则是提供了工具以用于开发应用软件。这些工具使用了既有的GNOME以及自由并且开放源代码程式库，它们包含了针对图形使用者界面（GUI）开发的Gtk#、可套用Gecko rendering engine的Mozilla程式库、Unix整合程式库（Mono.Posix）、安全性推叠、以及XML schema语言RelaxNG。Gtk# 让Mono应用程序融入Gnome桌面环境而成为原生程式。数据库程式库则提供了与物件关连式数据库连结的能力，这些数据库包含了 db4o、Firebird、Microsoft SQL Server（MSSQL）、MySQL、Open Database Connectivity（ODBC）、Oracle、PostgreSQL、SQLite等等。在网站上可看见Mono专案一直都在持续更新维护数据库程式库。

微软相容堆叠则是提供了一种方式来使得Windows .NET应用程序可以被移植到GNU/Linux上。这个堆叠包含了ADO.NET、ASP.NET以及Windows Forms等等。不过，由于这些元件并没有被上述所说Ecma标准所涵盖，因此部分元件有所谓专利恐惧与疑虑的问题。

## 架构

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### 程式执行引擎

Mono程式的执行包含一个程式码运作引擎，它会将ECMA CIL的byte code转译为原生码（Native Code），它支援了以下处理器：ARM、MIPS（只有32位元模式）、SPARC、PowerPC、S390（64位元模式）、x86、x86-64以及IA-64 64位元模式。

程式的转译有三种模式：

- Just-in-time (JIT)编译：在程式执行当中将ECMA CIL的byte code转译为原生码。
- Ahead-of-Time (AOT)编译：ECMA CIL的byte code（通常在.exe档或.dll档中）会转译出原生码并储存在操作系统中、以及CPU架构设定档（例如在Linux上，如果是foo.exe，就会产生foo.exe.so档）。通常，此种模式可产生出绝大部分前种模式所产生的原生码，部分的例外是trampolines或是控管监督相关的码（仍旧需要JIT来执行），由此可知AOT影像档并非可以完全独立执行的。
- 完全静态编译：这个模式只支援少数平台，它基于AOT编译模式上，更进一步产生所有的trampoline、wrappers以及proxies，这几样东西是用于静态连结出静态档案时所需。完全静态编译模式可以让程式的执行期完全不需要用到JIT，这个做法适用于Apple iOS操作系统、Sony PlayStation 3以及微软的XBox 360等操作系统。

从2.6版起，Mono开始支援使用LLVM来产生执行码，而非原本自带的方式。这对于高效能计算方面非常有用，因为在这种场合下，程式的执行效能比启动速度来得重要。

从2.7 Preview版开始，使用者不再需要在程式编译前的Configuration时就必须选定执行码产生引擎，执行码的产生可以在程式启动时以`--llvm`或`--nollvm`的参数来指定即可，预设是以自带的引擎为主，因为它的产生速度比较快。

### 垃圾回收

当2.8版推出时，Mono runtime提供了两套垃圾回收器：generational collector以及Boehm conservative collector。在Mono 3.1.1版之前，预设的垃圾回收器（Boehm-Demers-Weiser Conservative Garbage Collector），跟商业环境如Java Virtual Machine或.NET framework的垃圾回收器相比，一直有很大的限制，在某些状况的应用软件上会发生内存泄漏的现象，这使得Mono无法用于需要长时间执行的服务器应用。

一个称之为“Simple Generational GC”（SGen-GC）的新一代垃圾回收器开始用于Mono中，在3.1.1版之后就直接变成是预设的垃圾回收器。对于Mono 2.8到3.1.0，使用者可以以传入参数`--gc=sgen`来让Mono runtime启动时使用SGen垃圾回收器。这个新的垃圾回收器相较于传统基于保守型扫描方式的回收器，有很多优点，它使用了generational garbage collection，从物件一开始被配置、到各个周期，所有活着的物件都会被转移到较早代的内存池，这个想法是来自于因为许多物件都只是短暂使用的，因此可以被快速回收再利用，只有少数物件是长期性的存活在应用程序的整个生命期中。另外，为了改善效率，这个回收器对每个执行绪配置了个别的内存池，让执行绪不需要跟别的执行绪打交道就可以自行配置内存区块。对于前述所说，物件的转移到较早代内存池的做法则是，在转移之后，将所有目前指向该物件的指标都更新为新的位址。由于这样的做法在大型物件时比较浪费内存，因此SGen为大型物件使用了独自的内存池（Large Object Section），并且对这些物件使用mark-and-sweep算法。

目前SGen是以比较保守的方式来对待堆叠与暂存器，并且，那些可被参考到的物件是由它们的root来负责pin的动作。未来版本的Mono将会以精确方式来扫描托管的堆叠，借此减少那些被pin的物件。

### 类别库

类别库为应用程序开发提供一套广泛而有效的工具类。这些工具类可以用于任何.NET语言。类别库被按命名空间进行了结构化，并被放置于称为程序集的共享库中。在我们谈到.NET Framework时，我们多数是指这个类库。

#### 命名空间和程序集

命名空间是一种用于将逻辑上相似的类按层次结构分组的机制。这种机制防止了命名冲突。在这种结构化采用被点号"."分隔的单词来实现。通常最顶层的命名空间是System，例如System.IO和System.Net（完整的命名空间列表可以在Mono文档中找到）。当然还有别的顶层命名空间，例如Accessibility和Windows就是这样的例子。新建的命名空间还可以以开发组织的名字开头。

程序集是这些类库的物理载体。它们跟Win32共享库一样都是dll文件，尽管不完全一样。一些程序集的例子有：mscorlib.dll，System.dll，System.Data.dll和Accessibility.dll。命名空间经常被分拆到几个程序集中，而一个程序集可以由几个文件组成。

### 公共语言基础和公共语言规范

公共语言基础（Common Language Infrastructure，CLI）是一套标准（ECMA335），公共语言运行时（Common Language Runtime）即CLR是CLI标准的实现，Mono是实现者之一。该运行时用于执行已编译的.NET应用程序。公共语言基础已被ECMA定义为标准ECMA-335。要运行一个.NET应用程序，你必须使用相应的参数调用运行时。

在ECMA-335的第六章详细说明了“公共语言规范”（Common Language Specification，CLS）并定义了提供给公共语言基础的接口，例如对于枚举类型的隐含表示类型的协定。Mono的编译器负责生成符合公共语言规范的映射代码，即公共中间语言（Common Intermediate Language，CIL）。Mono的运行时将运行这类代码。ECMA标准先前还定义了一个符合公共语言规范的程序库作为应用框架。

### 托管与非托管代码

在原生的.NET/Mono应用程序中，所有代码都是托管的，也就是说，是受管于CLI式的内存管理和线程安全管理的。其它的.NET或Mono应用程序可以通过使用System.InterOpServices库创建C#绑定来调用已存的非托管代码。很多移植到Mono的类库使用了CLI的这个特性，例如Gtk#。

### 相关项目

现有大量与Mono相关的用于扩展Mono的项目，这些项目允许开发者在他们的开发环境中使用Mono。这些项目包括：

- Cocoa#，对原生Mac OS X工具包的一系列包装（Cocoa）。
- Gecko#，一个对在Mozilla中使用的嵌入式布局引擎的绑定（Gecko）。
- Gtk#，对使用C的GTK+库的C#的外包。
- Tao，一个图形及游戏库的绑定。

## 授权

Mono是透过Xamarin的双重授权，相似于其他产品，如Qt和Mozilla application Suite。Mono's C#编译器与工具是依照GNU Leasser General Public License（LGPLv2 only）来释出（开始于Mono 2.0，Mono C#的编译器源码在MIT X11 License仍然是有效的），属于GNU Leasser General Public License（LGPLv2 only）的runtime函式库及属于MIT X11 License的类别函式库。

有完全免费的软件与开源授权，因此Mono是免费的开源软件。

C#编译器的授权改变是从GPL到MIT X11授权，允许编译器的程式码在少许的GPL限制例子中被重复使用，如例：

- 作为服务的Mono编译器

```
 * Mono互動介面的Shell
 * Mono可崁入的的C#編譯器
```

- Mono的C# 4.0的动态绑定的实作
- MonoDevelop的内建parser和AST图

## Mono与微软的专利

人们对于微软能否采用专利摧毁Mono项目进行了大量的争论。其实，专利问题不在于已被提交到ECMA组织的核心技术或Unix/Gnome的专有部分，而在于由微软基于.NET Framework创建的技术，例如ASP.NET、ADO.NET和Windows Forms。这些技术在Mono中至今还没有被完全地实现，事实上，在开发Mono应用程序时也不需要用到，然而，在开发基于Windows平台的程序时却是不可缺少的。Mono团队将目标定为将这些技术纳入到项目中，并制订了一个三步骤策略来处理它们：

- 采用其它实现方式来实现从而绕过专利问题
- 把包含专利的代码清除出项目
- 找出“现有技术（prior art）”从而将专利变为非专利

显然，第一个选项并不总是可行的。对于一些问题，例如那些与协同工作和交互相关的，可能就只有一种解决方案。由于这个相同的原因，尽管第二个选项总是可行的，它却可能导致一个开发出来的产品并不能作为.NET的替代品。第三个选项则是昂贵的，甚至不可能的，这需要一定程度的运气。

## 使用Mono开发的软件

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以下是使用Mono API和C#编写的部分程序：

- Banshee是一个用于GNOME的音乐管理和播放软件。
- Beagle是一个桌面搜索软件。
- Blam!是一个RSS 新闻聚集器，特别适合于阅读如Planet Gnome这样的行星资讯。
- Bless是一个十六进制编辑器。
- CDCollect是一个CD 编目应用程序。
- Diva是一个用于GNOME的视频编辑器。
- F-Spot是有个由Novell开发的图片便捷管理程序。
- Fiddler是一个强大的Web 抓包工具，与Charles齐名。
- Galaxium是一个MSN 即时通讯软件客户端。
- GLyrics是一个歌词搜索器。
- Gpremacy是以Mono/Gtk# 实作的图版游戏Supremacy
- iFolder 3（by Novell）让你使用点对点协议（peer-to-peer）或Novell的群集服务器产品与其它计算机和用户共享文件。
- imeem一个社交网络软件。Mac版本的用户端和服务器使用Mono运行，而Windows版本的用户端仰赖于Microsoft.Net
- KeePass是一款开源的密码管理器。
- MindFire是一个用于辅助速读（speed reading）的跨平台电子书阅读器
- MonoDevelop是一个用于创建Mono应用程序的集成开发环境。该软件原先是SharpDevelop向Gtk#的一个移植，而现今该软件已独立开发。该软件在Windows上有测试版的可用版本。
- Pinta是一个简单的位图形编辑软件。

## 分支版本

2011年4月，Novell公司被Attachmate公司所并购，而原先在Novell公司里的Mono开发者被大量资遣。2011年5月，原先Mono的开发者另外成立一家Xamarin的公司，仿Mono发行他们的Xamarin跨平台.NET套件，在Windows下能与整合到Microsoft Visual Studio的IDE之中。2011年7月，Attachmate公司旗下的Novell公司批准了Mono相关专案到Xamarin的授权。

## 备注

- licenseFor more information about the licensing, see Mono FAQ: Licensing

## 参考文献

- This article incorporates text from Mono's homepage，which is in the GNU Free Documentation License.

## 外部链接

- GotMono?, Mono community homepage
- Mono Forum
- Mono Live，LiveCD website
- Running .NET on Linux or Windows
- Ximian Forum
- Slashdot: Fedora Core 5 includes Mono
- Novell, Inc.

国际站点

- Mono France，A French Mono WebSite
- MonoBrasil，A Brazilian Mono WebSite
- MonoColombia，A Colombian Mono WebSite
- MonoGermany，A German Mono WebSite
- MonoHispano，A Spanish Mono community
- Japanese Mono Mono web site translation to Japanese.
- MonoPoland，Polish Mono Web site.
- Mono Netherlands，Dutch Mono site.

## 基本资料

- 开发者：Novell, Xamarin
- 软件版本周期：6.12.0.122
- 操作系统：跨平台
- 类型：系统平台
- 许可协议：GPL、LGPL与MIT许可证，或双重许可
- 网站： http://www.mono-project.com/