ВходОбзор.NET. Основные понятия
Поскольку.NET Framework – это мощнейшая платформа для разработки приложений, она дает возможность разрабатывать приложения совершенно различного типа.
· настольные приложения (приложения, которые запускаются на локальном компьютере пользователя);
· веб-приложения (приложения, которые работают в рамках веб-сервера и доступны пользователю через браузер в рамках протокола HTTP/HTTPS);
· веб-приложения с богатым пользовательским интерфейсом (приложения, которые доставляются пользователю по протоколу HTTP/HTTPS в рамках браузера и исполняются на клиентской стороне);
· веб-сервисы (программные код, который выполняется на стороне сервера и может быть вызван с клиента для получения каких-либо данных или выполнения операции);
· мобильные приложения (приложения, которые выполняются на мобильных устройствах).
Для каждого из приведенных типов приложений в составе.NET Framework существуют соответствующие технологии, которые позволяют создавать приложения. Кроме того, .NET Framework содержит общие библиотеки, которые можно использовать в разных типах приложениях. К таким библиотекам можно отнести библиотеки:
· для работы со строками;
· для работы с математическими функциями;
· для работы с графикой;
· доступа к данным;
· для работы с файлами и другими операциями ввода-вывода;
· для выполнения криптографических операций;
· для организации синхронизации данных между источниками данных;
· и огромное количество других библиотек.
Давайте обзорно рассмотрим каждый тип приложений. Как уже было отмечено выше, для каждого из типов приложений в составе платформы.NET Framework существуют специальные шаблоны проектов.
Настольные приложения отличаются тем, что запускаются непосредственно на компьютере пользователя. Это – наиболее распространенный тип приложений. Настольные приложения обычно имеют доступ к ресурсам компьютера пользователя, таким какжесткий диск , звуковое оборудование и т.д. К достоинствам такого типа приложений можно отнести интерактивность пользовательского интерфейса и возможность работы приложения вне зависимости от подключения к сети Интернет и другим ресурсам. Однако, для работы таких приложений их необходимо устанавливать на локальный компьютер .
Настольные приложения можно разделить на три вида – оконные приложения, консольные приложения и службы Windows . Оконные приложения обладают графическим интерфейсом. Консольные приложения обычно имеют вид командной строки, аинтерфейс таких приложений является текстовым, а не графическим. Наконец, службы Windows вовсе не имеют пользовательского интерфейса, а работают в фоновом режиме.
Для построения приложений с оконным графическим интерфейсом в рамках платформы.NET Framework могут использоваться технологии Windows Forms (доступно начиная с.NET Framework 1.0) и Windows Presentation Foundation (доступно начиная с.NET Framework 3.0). Последняя технология является более новой и перспективной.
Веб-приложения отличаются от настольных тем, что работают удаленно на веб-сервере. Пользователь использует возможности веб-приложений посредством браузера и протокола HTTP /HTTPS. Преимуществом этого типа приложений является то, что нет никакой необходимости устанавливать их на компьютер каждого пользователя – приложение нужно установить на веб-сервер , после чего оно становится доступным для всех пользователей. Однако, недостатком таких приложений является ограниченные возможности построения пользовательских интерфейсов. Это происходит из-за того, что пользовательский интерфейс строится на основе форматов HTML , CSS и JavaScript, которые являются достаточно ограниченными. Поэтому функциональность пользовательских интерфейсов обычно является достаточно ограниченной.
Поскольку веб-приложения обладают серьезным недостатком – ограниченными возможностями по формированию интерфейса пользователя – появился новый тип приложений, который называется богатые интернет-приложения или интернет-приложения с богатым пользовательским интерфейсом (Rich Internet Applications, RIA) . Идеология этих приложений состоит в том, что в браузер интегрируется специальное дополнение (plugin), которое способно отображать дополнительный тип содержимого . После этого, когда пользователь отрывает страницу в браузере, на сторону клиента передается программный код, который работает в рамках этого дополнения. Поскольку в этом случае весь код отрабатывает на стороне клиента, у разработчиков появляется больше возможностей по формированию пользовательских интерфейсов.
Для построения подобного типа приложений существует несколько технологий. Одна из наиболее известных технологий – это технология Adobe Flash . Кроме того, существует также технология Microsoft Silverlight, которая позволяет наиболее удобно интегрироваться с остальными технологиями в рамках.NET Framework.
Другим типом приложений являются сервисы (или веб-сервисы). Сервисы – это некий программный код, который расположен на сервере и запускается по запросу от пользователя. Например, можно создать набор сервисов по работе с данными из базы данных , хранящейся на сервере. Обычно, другие типы приложений (настольные приложения, веб-приложения и т.д.) обращаются к сервисам с целью выполнить какую-либо операцию на сервере или получить с сервера данные.
В рамках платформы.NET Framework существует ряд технологий, которые позволяют создавать сервисы. Наиболее старой технологией является ASP .NET Web Services. Она позволяет создавать простые веб-сервисы, которые работают по протоколуHTTP /HTTPS. Дальнейшим развитием стала технология Windows Communication Foundation (WCF). Эта платформа является наиболее мощным и гибким инструментом, которая поддерживает различные типы каналов (HTTP , TCP , именованные каналы и др.) и существенно расширяет возможности разработчика по созданию сервисов.
Также существуют дополнительные ответвления проекта WCF – это WCF Syndication Extensions (WCF REST) и ADO .NET Data Services. Эти проекты разработаны для того, чтобы можно было удобно строить сервисы доступа к данным.
Наконец, последним типом приложений являются мобильные приложения . Мобильные приложения работают в рамках мобильных устройств на базе операционной системы Windows Mobile . Для мобильных устройств также существует реализация подмножества возможностей.NET Framework, которая называется.NET Compact Framework.
Таким образом, весь спектр технологий в рамках платформы.NET Framework можно представить следующей схемой.
Введение
ПЛАТФОРМА - это как минимум среда выполнения программ и… ещё что-либо, что определяет особенности разработки и выполнения программного кода – парадигмы программирования, языки программирования, множества базовых классов.
Microsoft.NET (.NET Framework) – программная платформа. Содержит следующие основные компоненты: the common language runtime (CLR) and the .NET Framework class library (.NET FCL).
CLS (Common Language Specification) – общая спецификация языков программирования. Это набор конструкций и ограничений, которые являются руководством для создателей библиотек и компиляторов в среде.NET Framework. Библиотеки, построенные в соответствии с CLS, могут быть использованы из любого языка программирования, поддерживающего CLS. Языки, соответствующие CLS (к их числу относятся языки Visual C#, Visual Basic, Visual C++), могут интегрироваться друг с другом. CLS – это основа межъязыкового взаимодействия в рамках платформы Microsoft.NET.
CLR (Common Language Runtime) – Среда Времени Выполнения или Виртуальная Машина. Обеспечивает выполнение сборки. Основной компонент.NET Framework. Под Виртуальной Машиной понимают абстракцию инкапсулированной (обособленной) управляемой операционной системы высокого уровня, которая обеспечивает выполнение программного кода и предполагает решение следующих задач:
§ управление кодом (загрузку и выполнение),
§ управление памятью при размещении объектов,
§ изоляцию памяти приложений,
§ проверку безопасности кода,
§ преобразование промежуточного языка в машинный код,
§ доступ к метаданным (расширенная информация о типах),
§ обработка исключений, включая межъязыковые исключения,
§ взаимодействие между управляемым и неуправляемым кодом (в том числе и COM-объектами),
§ поддержка сервисов для разработки (профилирование, отладка и т.д.).
Короче, CLR – это набор служб, необходимых для выполнения сборки. При этом программный код сборки может быть как управляемым (код, при выполнении которого CLR, в частности, активизирует систему управления памяти), так и неуправляемым (“старый” программный код).
Сама CLR состоит из двух главных компонентов: ядра (mscoree.dll) и библиотеки базовых классов (mscorlib.dll). Наличие этих файлов на диске – верный признак того, что на компьютере, по крайней мере, была предпринята попытка установки платформы.NET.
Ядро среды выполнения реализовано в виде библиотеки mscoree.dll. При компоновке сборки в неё встраивается специальная информация, которая при запуске приложения (EXE) или при загрузке библиотеки (обращение к DLL из неуправляемого модуля – вызов функции LoadLibrary для загрузки управляемой сборки) приводит к загрузке и инициализации CLR. После загрузки CLR в адресное пространство процесса, ядро среды выполнения выполняет следующие действия:
§ находит местонахождение сборки,
§ загружает сборку в память,
§ производит анализ содержимого сборки (выявляет классы, структуры, интерфейсы),
§ производит анализ метаданных,
§ обеспечивает компиляцию кода на промежуточном языке (IL) в платформозависимые инструкции (ассемблерный код),
§ выполняет проверки, связанные с обеспечением безопасности,
§ используя основной поток приложения, передаёт управление преобразованному в команды процессора фрагменту кода сборки.
FCL (.NET Framework Class Library) – соответствующая CLS спецификации объектно-ориентированная библиотека классов, интерфейсов и системы типов (типов-значений), которые включаются в состав платформы Microsoft .NET.
Эта библиотека обеспечивает доступ к функциональным возможностям системы и предназначена в качестве основы при разработке.NET приложений, компонент, элементов управления.
NET библиотека классов является вторым компонентом CLR.
NET FCL могут использовать ВСЕ.NET-приложения, независимо от назначения, архитектуры, используемого при разработке языка программирования. В частности, содержит:
§ встроенные (элементарные) типы, представленные в виде классов (на платформе.NET всё построено на структурах или классах),
§ классы для разработки графического пользовательского интерфейса (Windows Form),
§ классы для разработки Web-приложений и Web-служб на основе технологии ASP.NET (Web Forms),
§ классы для разработки XML и Internet-протоколами (FTP, HTTP, SMTP, SOAP),
§ классы для разработки приложений, работающих с базами данных (ADO.NET),
§ и многое другое.
NET-приложение – приложение, разработанное для выполнения на платформе Microsoft.NET. Реализуется на языках программирования, соответствующих CLS.
MSIL (Microsoft Intermediate Language, он же IL – Intermedia Language) – промежуточный язык платформы Microsoft.NET. Исходные тексты программ для.NET приложений пишутся на языках программирования, соответствующих спецификации CLS. Для языков программирования, соответствующих спецификации CLS может быть построен преобразователь в MSIL. Таким образом, программы на этих языках могут транслироваться в промежуточный код на MSIL. Благодаря соответствию CLS, в результате трансляции программного кода, написанного на разных языках, получается совместимый IL код.
Фактически MSIL является ассемблером виртуального процессора.
МЕТАДАННЫЕ - при преобразовании программного кода в MSIL также формируется блок МЕТАДАННЫХ, содержащий информацию о данных, используемых в программе. Фактически это наборы таблиц, содержащих информацию о типах данных, определяемых в модуле, о типах данных, на которые ссылается данный модуль. Ранее такая информация сохранялась отдельно. Например, приложение могло включать информацию об интерфейсах, которая описывалась на Interface Definition Language (IDL). Теперь метаданные являются частью управляемого модуля.
В частности, метаданные используются для:
§ сохранения информации о типах. При компиляции теперь не требуются заголовочные и библиотечные файлы. Всю необходимую информацию компилятор читает непосредственно из управляемых модулей,
§ верификации кода в процессе выполнения модуля,
§ управления динамической памятью (освобождение памяти) в процессе выполнения модуля,
§ при разработке программы стандартными инструментальными средствами (Microsoft Visual Studio.NET)
§ на основе метаданных обеспечивается динамическая подсказка (IntelliSense).
Языки, для которых реализован перевод на MSIL:
и ещё много других языков.
Исполняемый модуль - независимо от компилятора (и входного языка) результатом трансляции.NET приложения является управляемый исполняемый модуль (управляемый модуль). Это стандартный переносимый исполняемый (PE – Portable Executable) файл Windows.
Элементы управляемого модуля представлены в таблице.
Управляемый модуль содержит управляемый код.
Управляемый код - это код, который выполняется в среде CLR. Код строится на основе объявляемых в исходном модуле структур и классов, содержащих объявления методов. Управляемому коду должен соответствовать определенный уровень информации (метаданных) для среды выполнения. Код C#, Visual Basic, и JScript является управляемым по умолчанию. Код Visual C++ не является управляемым по умолчанию, но компилятор может создавать управляемый код, для этого нужно указать аргумент в командной строке(/CLR). Одной из особенностей управляемого кода является наличие механизмов, которые позволяют работать с УПРАВЛЯЕМЫМИ ДАННЫМИ.
Управляемые данные - объекты, которые в ходе выполнения кода модуля размещаются в управляемой памяти (в управляемой куче) и уничтожаются сборщиком мусора CLR. Данные C#, Visual Basic и JScript .NET являются управляемыми по умолчанию. Данные C# также могут быть помечены как неуправляемые.
Сборка (Assembly) - базовый строительный блок приложения в.NET Framework. Управляемые модули объединяются в сборки. Сборка является логической группировкой одного или нескольких управляемых модулей или файлов ресурсов. Управляемые модули в составе сборок исполняются в Среде Времени Выполнения (CLR). Сборка может быть либо исполняемым приложением (при этом она размещается в файле с расширением.EXE), либо библиотечным модулем (в файле с расширением.DLL). При этом ничего общего с обычными (старого образца!) исполняемыми приложениями и библиотечными модулями сборка не имеет.
Декларация сборки (Manifest) - составная часть сборки. Ещё один набор таблиц метаданных, который:
§ идентифицирует сборку в виде текстового имени, её версию, культуру и цифровую сигнатуру (если сборка разделяется среди приложений),
§ определяет входящие в состав файлы (по имени и хэшу),
§ указывает типы и ресурсы, существующие в сборке, включая описание тех, которые экспортируются из сборки,
§ перечисляет зависимости от других сборок,
§ указывает набор прав, необходимых сборке для корректной работы.
Эта информация используется в период выполнения для поддержки корректной работы приложения.
Процессор НЕ МОЖЕТ выполнять IL код. И перевод IL кода осуществляется JIT-компилятором (just in time – в нужный момент), который активизируется CLR по мере необходимости и выполняется процессором. При этом результаты деятельности JIT-компилятора сохраняются в оперативной памяти. Между фрагментом оттранслированного IL кода и соответствующим блоком памяти устанавливается соответствие, которое в дальнейшем позволяет CLR передавать управление командам процессора, записанным в этом блоке памяти, минуя повторное обращение к JIT-компилятору.
В среде CLR допускается совместная работа и взаимодействие компонентов программного обеспечения, реализованных на различных языках программирования.
На основе ранее сформированного блока метаданных CLR обеспечивает ЭФФЕКТИВНОЕ взаимодействие выполняемых.NET приложений.
Для CLR все сборки одинаковы, независимо от того на каких языках программирования они были написаны. Главное – это чтобы они соответствовали CLS. Фактически CLR разрушает границы языков программирования (cross-language interoperability). Таким образом, благодаря CLS и CTS .NET-приложения фактически оказываются приложениями на MSIL (IL).
CLR берёт на себя решение многих проблем, которые традиционно находились в зоне особого внимания разработчиков приложений. К числу функций, выполняемых CLR, относятся:
§ проверка и динамическая (JIT) компиляция MSIL кода в команды процессора,
§ управление памятью, процессами и потоками,
§ организация взаимодействия процессов,
§ решение проблем безопасности (в рамках существующей в системе политики безопасности).
AppDomain (домен приложения) - это логический контейнер сборок, который используется для изоляции приложения в рамках адресного пространства процесса. Все объекты, создаваемые приложением, создаются в рамках определенного домена приложения. Несколько доменов приложений могут существовать в одном процессе операционной системы. CLR изолирует приложения, управляя памятью в рамках домена приложения.
Код, выполняемый в CLR (CLR процесс) отделён от других процессов, выполняемых на компьютере в это же самое время.
Обычный процесс запускается системой в рамках специально выделяемого процессу адресного пространства. CLR предоставляет возможность выполнения множества управляемых приложений в ОДНОМ ПРОЦЕССЕ. Каждое управляемое приложение связывается с собственным доменом приложения (сокращенно AppDomain). В приложении помимо основного домена может быть создано несколько дополнительных доменов.
Структура среды выполнения CLR представлена на картинке.
Свойства доменов:
§ домены изолированы друг от друга. Объекты, созданные в рамках одного домена недоступны из другого домена,
§ CLR способна выгружать домены вместе со всеми сборками, связанными с этими доменами,
§ возможна дополнительная конфигурация и защита доменов,
§ для обмена данными между доменами реализован специальный механизм безопасного доступа (маршалинг).
§ В.NET Framework разработана собственная компонентная модель, элементами которой являются.NET-сборки (.NET-assembly), а для прямой и обратной совместимости с моделью COM/COM+ в CLR встроены механизмы (COM Interop), обеспечивающие доступ к COM-объектам по правилам.NET и к.NET-сборкам по правилам COM. При этом для.NET-приложений не требуется регистрации компонентов в системном реестре Windows.
Для выполнения.NET-приложения достаточно разместить относящиеся к данному приложению сборки в одном каталоге. Если при этом сборка может быть использована в нескольких приложениях, то она размещается и регистрируется с помощью специальной утилиты в GAC (Global Assembly Cache Общем КЭШе сборок).
CTS - Common Type System Стандартная Система Типов. Поддерживается всеми языками платформы. В силу того, что.NET дитя ООП – то речь здесь идёт об элементарных типах, классах, структурах, интерфейсах, делегатах и перечислениях.
Common Type System является важной частью среды выполнения, определяет структуру синтаксических конструкций, способы объявления, использования, и применения ОБЩИХ типов среды выполнения. В CTS сосредоточена основная информация о системе ОБЩИХ ПРЕДОПРЕДЕЛЁННЫХ типов, об их использовании и управлении (правилах преобразования значений). CTS играет важную роль в деле интеграции разноязыких управляемых приложений.
Пространство имён – это способ организации системы типов в единую группу. Существует общая общеязыковая библиотека базовых классов. И концепция пространства имён обеспечивает эффективную организацию и навигацию в этой библиотеке. Вне зависимости от языка программирования доступ к определённым классам обеспечивается за счёт их группировки в рамках общих пространств имён.
| Пространство имён | Назначение |
| System | |
| System.Data | Для обращения к базам данных |
| System.Data.Common | |
| System.Data.OleDb | |
| System.Data.SqlClient | |
| System.Collections | Классы для работы с контейнерными объектами |
| System.Diagnostics | Классы для трассировки и отладки кода |
| System.Drawing | Классы графической поддержки |
| System.Drawing.Drawing2D | |
| System.Drawing.Printing | |
| System.IO | Поддержка ввода-вывода |
| System.Net | Поддержка передачи данных по сетям |
| System.Reflection | Работа с пользовательскими типами во время выполнения приложения |
| System.Reflection.Emit | |
| System.Runtime.InteropServices | Поддержка взаимодействия с “обычным кодом” – DLL, COM-серверы, удалённый доступ |
| System.Runtime.Remoting | |
| System.Security | Криптография, разрешения |
| System.Threading | Работа с потоками |
| System.WEB | Работа с web-приложениями |
| System.Windows.Form | Работа с элементами интерфейса Windows |
| System.XML | Поддержка данных в формате XML |
Выполнение неуправляемых исполняемых модулей (обычные Windows приложения), обеспечивается непосредственно системой Windows. Неуправляемые модули выполняются в среде Windows как “простые” процессы. Единственное требование, которому должны отвечать подобные модули – корректная работа в среде Windows. Они должны “правильно” работать (не вешать систему, не допускать утечек памяти, не блокировать другие процессы и корректно использовать средства самой ОС для работы от имени процессов). То есть, соответствовать наиболее общим правилам работы под Windows.
При этом большинство проблем корректного выполнения неуправляемого модуля (проблемы взаимодействия, выделения и освобождения памяти) являются проблемами разработчиков приложений. Например, известная технология COM является способом организации взаимодействия разнородных компонентов в рамках приложения.
Объект – в широком смысле это область памяти (стеке или куче), выделяемая в процессе выполнения программы для записи каких-либо значений. Характеризуется типом (фиксированным набором свойств, определяющих размер занимаемой области, способ интерпретации значения, диапазон значений, множество действий, допустимых при манипуляциях с объектом) местом расположения в памяти (адресом).
Сборка мусора - механизм, позволяющий CLR определить, когда объект становится недоступен в управляемой памяти программы. При сборке мусора управляемая память освобождается. Для разработчика приложения наличие механизма сборки мусора означает, что он больше не должен заботиться об освобождении памяти. Однако это может потребовать изменения в стиле программирования, например, особое внимание следует уделять процедуре освобождения системных ресурсов. Необходимо реализовать методы, освобождающие системные ресурсы, находящиеся под управлением приложения.
Стек - специальным образом организованная область памяти, предназначенный для временного хранения значений объектов (переменных и констант), для передачи параметров при вызове методов, для сохранения адреса возврата. Управление стеком по сравнению с кучей достаточно просто. Оно основано на изменении значения соответствующего регистра вершины стека. При сокращении размера стека объекты просто теряются.
Программа на C#
Программа – правильно построенная (не вызывающая возражений со стороны C# компилятора) последовательность предложений, на основе которой формируется сборка.
В общем случае, программист создаёт файл, содержащий объявления класов, который подаётся на вход компилятору. Результат компиляции представляется транслятором в виде сборки и определяется предпочтениями программиста. В принципе сборка может быть двух видов:
§ Portable Executable File (PE-файл с расширением.exe), пригоден к непосредственному исполнению CLR,
§ Dynamic Link Library File (DLL-файл с расширением.dll), предназначен для повторного использования как компонент в составе какого-либо приложения.
В любом случае на основе входного кода транслятор строит модуль на IL, манифест, и формирует сборку. В дальнейшем, сборка либо может быть выполнена после JIT компиляции, либо может быть использована в составе других программ.
Аннотация: Инициатива Microsoft .NET. Проблемы совместимости, надежности и повторного использования компонентов. .NET Framework. Общеязыковая исполняющая среда CLR. Псевдомашинный язык CIL (управляемый assembler). JIT-компилятор. Языки программирования. Сборки. Метаданные. Сборщик мусора. Библиотека классов.NET Framework
Проблемы разработки современных информационных систем
Проблемы интеграции
- Модулей, написанных на различных языках, использующих разный API (или версии API) или разный формат представления данных;
- Программ, разработанных для различных платформ, в рамках единого программного комплекса;
- Систем, использующих разные программные модели.
Особенно часто возникают проблемы интеграции с унаследованным кодом ( legacy ). При решении задач интеграции возникают проблемы несовместимости.
Проблемы переносимости
Все чаще к программам предъявляются требования поддержки нескольких платформ (например, возможность работы с программой на платформе Windows и Mac OS).
Проблемы версий
Windows-разработчики знают о проблеме совместимости версий, известной под названием "ад DLL". Этот "ад" возникает, когда компоненты, устанавливаемые для нового приложения, заменяют компоненты старого приложения. В итоге старое приложение начинает работать неправильно или перестает работать.
Управление ресурсами
Одной из проблем программирования является управление и корректное освобождение ресурсов, файлов, памяти, пространства экрана, сетевых соединений, ресурсов баз данных и т. д. Некорректное управление этими ресурсами может привести к некорректному выполнению программы.
Безопасность типов
Когда упоминают проблему безопасности типов, имеют в виду некорректное обращение с типами данных: попытки обратиться к областям памяти за границей типа, попытки вызвать методы, отсутствующие у типа, или попытки вызвать метод, принимающий в качестве параметра тип А, и передать ему в качестве параметра объект типа В.
Обработка сбоев
При разработке Windows-приложений с использованием Win32 API некоторые функции возвращают исключения, другие - коды состояний, третьи - HRESULT . Таким образом, отсутствует согласованный механизм обработки сбоев и есть возможность игнорировать некоторые исключения, что делает код небезопасным.
Эти и другие проблемы разработки информационных систем помогает решать платформа Microsoft .NET.
Решение проблем разработки информационных систем в.NET
Один из способов решения проблемы неоднородности - разработка и поддержка стандартных программных интерфейсов, облегчающих задачу переноса приложений на серверы различных платформ. Однако приложения могут использовать базы данных , коммуникационные и другие сервисы, интерфейсы которых не являются компонентами языка или среды программирования. Другой способ, применяемый производителями для решения проблемы неоднородности, - поддержка стандартных протоколов. Системы, поддерживающие один и тот же протокол, могут взаимодействовать друг с другом, даже если они опираются на различные машинные архитектуры и операционные системы.
Технология. NET представляет собой способ разработки и развертывания программного обеспечения, который с помощью таких широко используемых стандартов, как HTTP и XML , реализует взаимодействие программ и обеспечивает доступ через Internet к многочисленным программным сервисам. Технология включает. NET Framework - платформу для разработки и исполнения приложений, которая упрощает и ускоряет разработку, поддерживает полноценное объектно-ориентированное программирование для Web , устраняет многие типы наиболее распространенных программных ошибок, предоставляет общий API для всех языков.
Что составляет Microsoft .NET
NET Framework - инфраструктура разработки приложений. Ее основные компоненты - общеязыковая исполняющая среда (Common Language Runtime) и библиотека классов. NET Framework Class Library .
Общеязыковая исполняющая среда (Common Language Runtime)
Common Language Runtime (CLR) - общеязыковая исполняющая среда, абстрагирующая сервисы операционной системы и исполняющая управляемые приложения, любое действие которых должно получить разрешение со стороны CLR.
Весь код для платформы.NET преобразуется CLR в промежуточный код на языке CIL. Поэтому разработчики могут легко интегрировать код, написанный для.NET на различных языках программирования. Все, что можно сделать на одном.NET-совместимом языке (за редким исключением), можно сделать на любом другом. Код на этих языках компилируется в код на одном языке - языке CIL.
CLR расположена поверх операционной системы и предоставляет виртуальную среду для управляемых приложений. Код для платформы.NET либо исполняется CLR, либо получает разрешение на исполнение за ее пределами.
Код для CLR представляет собой команды псевдомашинного языка Common Intermediate Language (CIL). Эти команды компилируются в машинный код соответствующего типа процессора по запросу (just-in-time) в период выполнения. Обычно компиляция метода происходит один раз во время его первого вызова. Затем результат кэшируется в памяти, чтобы избежать задержек при повторных вызовах. JIT-компилятор выполняет оптимизацию кода специально для процессора, на котором исполняется этот код.
Преобразуя команды CIL в команды процессора, JIT-компилятор выполняет верификацию кода на предмет безопасности типов.
Практически невозможно выполнить команду, обращающуюся к области памяти, к которой у этой команды нет разрешения на доступ. В управляемом приложении устраняется проблема ошибочно инициализированных указателей, запрещается преобразовать тип в нечто, чем он не является, так как это нарушение безопасности типов. CLR не позволяет вызывать методы с разрушенным стековым фреймом.
Ресурсы, выделяемые управляемым кодом, освобождаются сборщиком мусора. Иначе говоря, программист только выделяет память, но не освобождает ее - это делает CLR. Сборщик мусора отслеживает все ссылки на объекты, создаваемые программой, и уничтожает эти объекты, когда занимаемая ими память требуется где-то еще. Таким образом в приложениях с управляемым кодом разрешается проблема утечек памяти.
Верификация кода также является основой способности CLR выполнять несколько приложений внутри одного процесса. Процесс разделяется на виртуальные отсеки - домены приложений ( application domain ). Таким образом повышается эффективность использования памяти, выделяемой процессам. Домены приложений не менее безопасны, чем процессы, так как их границы не могут быть нарушены управляемыми приложениями.
.NET Framework Class library (FCL)
В. NET включены сборки библиотеки классов. NET Framework Class library ( FCL ), содержащие определения нескольких тысяч типов, каждый из которых предоставляет некоторую функциональность. Наборы "родственных" типов собраны в отдельные пространства имен. Так, пространство имен System содержит базовый класс Object , из которого в конечном счете порождаются все остальные типы.
Таким образом, всякая сущность в. NET является объектом со своими полями и методами.
Кроме того, System содержит типы для целых чисел, символов, строк, обработки исключений, консольного ввода/вывода, группу типов для безопасного преобразования одних типов в другие, форматирования данных, генерации случайных чисел и выполнения математических операций. Типами из пространства имен System пользуются все приложения.
Для изменения существующего FCL -типа можно создать свой собственный производный тип . Можно создавать свои собственные пространства имен. Все это будет четко соответствовать принципам, предлагаемым платформой. NET
Приведем некоторые наиболее распространенные пространства имен и краткое описание содержащихся там типов.
| Пространство имен | Содержание |
|---|---|
| System | Фундаментальные типы данных и вспомогательные классы |
| System.Collections | Хэш-таблицы, массивы переменной размерности и другие контейнеры |
| System.Data | Классы ADO .NET для доступа к данным |
| System.Drawing | Классы для вывода графики (GDI+) |
| System.IO | Классы файлового и потокового ввода/вывода |
| System.Net | Классы для работы с сетевыми протоколами, например с HTTP |
| System.Reflection | Классы для чтения и записи метаданных |
| System.Runtime.Remoting | Классы для распределенных приложений |
| System.ServiceProcess | Классы для создания служб Wndows |
| System.Threading | Классы для создания и управления потоками |
| System.Web | Классы для поддержки HTTP |
| System.Web.Services | Классы для разработки web-сервисов |
| System.Web.Services. | Классы для разработки клиентов web-сервисов Protocols |
| System.Web.UI | Основные классы, используемые ASP .NET |
| System.Web.UI. WebControls | Серверные элементы управления ASP .NET |
| System.Wndows.Forms | Классы для приложений с графическим интерфейсом пользователя |
| System.Xml | Классы для чтения и ввода данных в формате XML |
Все управляемые приложения используют
Доброго времени суток. На связи Алексей Гулынин. В прошлой статье мы познакомились со способами передачи аргументов методу в C# . В данной статье я бы хотел ещё раз рассказать (более простыми словами), что представляет из себя платформа.Net Framework и Visual Studio . Данная статья является продолжением статей Visual Studio описание и Платформа.Net Framework .Net Framework — это среда CLR (Common Language Runtime — основная компонента.Net Framework ), которая обеспечивает выполнение управляемого кода (managed code ). CLR управляет этим кодом. Что такое управляемый код? Код, написанный для платформы.NET Framework компилируется не в конечный машинный код, а в промежуточный язык (так называемый IL — Intermediate Language ). Затем эта сборка передаётся пользователю (на машине обязательно должен стоять.Net Framework), загружается в память и транслирует команды IL в действия, которые нужно выполнить.
Какой смысл в промежуточном языке IL?
Во-первых, он платформа-независимый, не привязан к конкретному процессору.
Во-вторых, его наличие позволяет CLR контролировать работу вашей программы, т.е. не позволять ей делать каких-то недопустимых вещей (например, манипуляций с памятью).
Вторая важная компонента после CLR — это библиотека классов (Class Library) . В состав.NET Framework входит большое количество классов, разбитых по пространствам имен, которые предоставляют весь базовый функционал. Это тот функционал, который может потребоваться вашей программе, например работа с файлами, сетью, процессами, с графической подсистемой.
Третья компонента — это Development Frameworks (другими словами библиотеки разработки). Сюда входят такие библиотеки, как WPF (Windows Presentation Foundation), ASP.NET, Entity Framework, WCF (Windows Communication Foundation), Windows Store и др. Фактически это тоже классы. Отличие заключается в том, что эти классы предназначены для решения специфических задач:
- WPF — для работы с графическими приложениями
- ASP.NET — для работы с web-приложениями
- WCF — для работы с сетью и создания распределенных (клиент-серверных) приложений
- Entity Framework — для работы с базой данных.
На момент написания данной статьи последней версией является .Net Framework 4.6
Основной средой для разработки, рекомендуемой Microsoft, является Visual Studio . У Microsoft обычно такая ситуация: как выходит новая версия.NET Framework, то через некоторое время выходит и новая версия Visual Studio. Что входит в состав Visual Studio (основное):
- Текстовый редактор с синтаксической подсветкой кода
- Система помощи IntelliSence (вызывается автоматом или сочетанием клавиш Ctrl + Space (пробел)
- Компиляторы с разных языков
- Средства быстрой разработки (RAD — Rapid Application Development)
- Визуальный дизайнер интерфейсов, диаграмм
- Компонент работы с серверами, с базами данных
- web-сервер IIS и sql-сервер Express варианта
- Отладчики, профилировщики, компоненты позволяющие обрабатывать ошибки
- Система помощи MSDN
На момент написания данной статьи последней версией является Visual Studio 2015 .
Как в Visual Studio устроено понятие программ. В студии есть понятие "Проект" (Project) и "Решение" (Solution) . Проект — это единица компиляции. Он состоит из набора файлов. Проект компилируется целиком обычно в сборку (exe-файл, либо dll-файл). Проекты могут быть сгруппированы в Solution. Solution — это просто набор проектов, которые могут быть связаны друг с другом (обычно так и происходит), а могут быть не связаны друг с другом.
Типы приложений.NET
Язык C# можно использовать для создания консольных приложений - текстовых приложений, запускаемых в окне DOS. Скорее всего, такие приложения будут применяться для тестирования библиотек классов. Однако гораздо чаще язык C# придется использовать для создания приложений, имеющих доступ к множеству технологий, связанных с.NET. В данной статье представлен краткий обзор различных типов приложений, которые можно писать на C#.
Создание приложений ASP.NET
Изначально появление ASP.NET 1.0 фундаментально изменило модель веб-программирования. ASP.NET 4 является старшим выпуском продукта и построен на базе прежних достижений. В ASP.NET 4 реализованы основные революционные шаги, направленные на повышение продуктивности работы. Главная цель ASP.NET 4 - позволить строить мощные, безопасные, динамичные приложения с использованием минимально возможного объема кода.
Возможности ASP.NET
Первое, и, возможно, самое важное - это то, что страницы структурированы . То есть каждая страница - это, по сути, класс, унаследованный от класса.NET System.Web.UI.Page , который может переопределить набор методов, вызываемых во время жизненного цикла объекта Page. (Можете воспринимать эти события как специфичные для страниц родственники событий OnApplication_Start и OnSession_Start , которые поступали в файлы global.asax в классической платформе ASP.) Поскольку функциональность страниц можно выделить в обработчики событий определенного назначения, страницы ASP.NET гораздо легче понять.
Другая приятная особенность страниц ASP.NET заключается в том, что их можно создавать в Visual Sludio 2010 - той же среде, в которой программируется бизнес-логика и компоненты доступа к данным, используемые этими же страницами ASP.NET. Проект Visual Studio 2010, или решение (solution), содержит все файлы, ассоциированные с приложением. Более того, классические ASP-страницы можно отлаживать непосредственно в редакторе. В прежние времена, связанные с Visual InterDev , существовала неприятная необходимость специально конфигурировать InterDev и веб-сервер проекта для включения отладки.
Для большей ясности средство отделенного кода (code-behind) ASP.NET позволяет распространить структурированный подход еще дальше. ASP.NET позволяет изолировать серверную функциональность страницы в классе, скомпилировать этот класс вместе с другими страницами в библиотеку DLL и разместить эту DLL в каталоге, находящемся ниже части HTML. Директива @Page, указанная в начале страницы, ассоциирует этот файл с классом. Когда браузер запрашивает страницу, веб-сервер генерирует события в классе, находящемся в файле класса страницы.
Последнее, но не менее важное свойство ASP.NET, которое следует упомянуть - это увеличенная производительность. В то время как классические ASP-страницы интерпретировались при каждом обращении к странице, страницы ASP.NET после компиляции подвергаются кэшированию на веб-сервере. Это значит, что все последующие запросы страниц ASP.NET выполняются быстрее, чем первый.
ASP.NET также облегчает написание страниц, отображающих формы в браузере, которые можно применять в корпоративной сети. Традиционное мнение о приложениях, ориентированных на формы, заключается в том, что они предоставляют развитый пользовательский интерфейс, однако их сложнее сопровождать, поскольку они запускаются на многих клиентских машинах. По этой причине люди полагаются на приложения, ориентированные на формы, только тогда, когда необходим развитый интерфейс и имеется возможность обеспечить надежную поддержку пользователям.
Веб-формы
Чтобы еще более облегчить конструирование веб-страниц, в Visual Studio 2010 предлагается библиотека Web Forms (Веб-формы). Это средство позволяет графически создавать страницы ASP.NET - точно так же, как создаются окна в Visual Basic 6 и в C++Builder. Другими словами, потребуется перетащить необходимые элементы управления из панели инструментов на поверхность формы, затем слегка подкорректировать код формы и написать обработчики событий для элементов управления. При использовании языка C# для создания веб-формы, вы создаете класс C#, унаследованный от базового класса Page , и страницу ASP.NET, которая отображает этот класс в качестве своего отделенного кода. Разумеется, вы не обязаны применять для создания веб-формы именно C#; для этого можно воспользоваться также Visual Basic 2010 или любым другим языком, ориентированным на.NET.
В прошлом сложность веб-разработки удерживала некоторые команды разработчиков от попыток ее освоения. Для достижения успехов в разработке веб-приложений приходилось знать множество разных технологий, таких как VBScript, ASP, DHTML, JavaScript и т.д. Применение концепций Web Forms к веб-страницам существенно упростило построение веб-приложений.
Элементы управления веб-сервера
Элементы управления, применяемые в веб-формах, не являются элементами управления в том же смысле, в каком ими являются элементы ActiveX . Вместо этого они представляют собой XML-дескрипторы, принадлежащие пространству имен ASP.NET, которые веб-браузер динамически трансформирует в HTML-дескрипторы и сценарии клиентской стороны, когда осуществляется запрос этой страницы. Удивительно то, что веб-сервер может отображать одни и те же элементы управления серверной стороны различными способами, генерируя трансформацию, соответствующую конкретному веб-браузеру, который прислал запрос. Это означает, что теперь можно легко создавать совершенные пользовательские интерфейсы веб-страниц, не заботясь о том, как достичь того, чтобы страница работала в любом из доступных браузеров - об этом позаботится Web Forms.
Веб-службы XML
На сегодняшний день HTML-страницы составляют большую часть трафика World Wide Web. Однако благодаря XML, компьютеры получают независимый от устройства формат, который может использоваться для их взаимодействия в Интернете. В будущем для обмена информацией компьютеры смогут использовать XML вместо того, чтобы пересылать друг другу по выделенным линиям сообщения в специальном патентованном формате, подобном EDI (Electronic Data Interchange - электронный обмен данными) . Веб-службы XML предназначены для веб-среды, ориентированной на службы, когда удаленные компьютеры предоставляют друг другу динамическую информацию, которая может быть проанализирована и переформатирована, прежде чем получить свое окончательное представление для пользователя. Веб-службы XML - это простой способ для компьютеров предоставлять информацию в форме XML другим компьютерам в Интернете.
В рамках технической терминологии веб-служба XML в.NET - это страница ASP.NET, которая возвращает по запросам клиентов XML-код вместо HTML-кода. Такие страницы опираются на DLL-библиотеки отделенного кода, которые содержат классы, унаследованные от WebService. Интегрированная среда разработки Visual Studio 2010 предлагает механизм, облегчающий создание веб-служб.
Предприятие или организация может отдать предпочтение веб-службам XML по двум основным причинам. Первая причина заключается в том, что они основаны на HTTP; вебслужбы могут использовать существующие сети на базе HTTP в качестве посредников для передачи информации. Другая причина связана с тем, что поскольку веб-службы XML применяют XML, формат передаваемых данных является самодокументированным, открытым и независящим от платформы.
Создание Windows-форм
Хотя C# и.NET предназначены, в частности, для веб-разработки, они по-прежнему поддерживают так называемые приложения "толстого" клиента - т.е. приложения, которые должны устанавливаться на машине конечного пользователя, где и выполняется большая часть обработки. Это обеспечивает библиотека Windows forms (Windows-формы).
Однако, если вы начинаете изучать платформу.NET, я бы не рекомендовал вам изучать Windows Forms, а сразу переходить к изучению новейшей технологии WPF.
Windows Presentation Foundation (WPF)
Одной из новейших технологий революционного характера является Windows Presentation Foundation (WPF). При построении приложений WPF опирается на использование XAML. Аббревиатура XAML означает Extensible Application Markup Language - расширяемый язык разметки приложений. Этот новый способ создания приложений внутри среды Microsoft, впервые представленный в 2006 г., является частью версий.NET Framework 3.0, 3.5 и 4. Это значит, что для того, чтобы запустить любое приложение WPF, необходимо удостовериться, что на машине клиента установлена платформа.NET Framework 3.0, 3.5 или 4. Приложения WPF доступны для ОС Windows 7, Windows Vista, Windows XP, Windows Server 2003 и Windows Server 2008 (только эти операционные системы позволяют устанавливать.NET Framework 3.0, 3.5 или 4).
XAML - это объявление XML, используемое для создания форм, которые представляют все визуальные аспекты и поведение приложений WPF. Поскольку с приложением WPF можно работать программно, эта технология представляет собой шаг в направлении декларативного программирования, к которому движется сегодня вся отрасль. Декларативное программирование означает, что вместо создания объектов посредством написания кода на компилируемом языке, таком как C#, VB или Java, все объявляется с помощью XML-подобного программирования.
Службы Windows
Служба Windows (Windows Service, изначально называвшаяся NT Service) - это программа, предназначенная для запуска в фоновом режиме в среде Windows NT/2000/XP/2003/ Vista/7 (но не Windows 9х). Эти службы удобны, когда нужно организовать непрерывную работу программ, готовых реагировать на события, без необходимости явного их запуска по инициативе пользователя. Хорошим примером является служба World Wide Web Service на веб-серверах, которая прослушивает веб-запросы клиентов.
Разрабатывать службы на языке C# очень просто. В пространстве имен System.Service.Process доступны базовые классы среды.NET, которые позволяют решать большинство шаблонных задач, связанных с системными службами. Кроме того, среда Visual Studio .NET позволяет создавать проект C# Windows Service, в котором для построения службы Windows используется исходный код C#.
Windows Communication Foundation (WCF)
Изучая способы перемещения данных и служб из одной точки в другую, используемые в технологиях Microsoft, вы обнаружите, что в вашем распоряжении оказывается широкое разнообразие возможных решений. Например, вы можете использовать веб-службы ASP.NET, технологию.NET Remoting, Enterprise Services либо MSMQ. Какую же технологию выбрать? Ответ на этот вопрос диктуется тем, чего вы пытаетесь достичь, поскольку каждая из этих технологий предпочтительна в конкретной ситуации.
Памятуя об этом, в Microsoft действительно собрали все эти технологии вместе, и в версии.NET Framework 3.0, а также и в ее включении в.NET Framework 3.5 и 4, имеется единый способ перемещения данных - Windows Communication Foundation (WCF). Библиотека WCF обеспечивает возможностью первоначального построения службы с последующей доставкой этой службы различными путями (даже по разным протоколам) простым изменением конфигурационного файла. WCF - очень мощное новое средство соединения распределенных систем.
Windows Workflow Foundation (WF)
Служба Windows Workflow Foundation (WF) впервые была представлена в версии.NET Framework 3.0, но теперь подверглась основательной перестройке, в результате чего многие теперь найдут ее гораздо более полезной. Вы обнаружите, что в Visual Studio 2010 значительно улучшены средства работы с WF, и создавать собственные рабочие потоки стало гораздо удобней. Вы также найдете новые средства управления потоком, класс Flowchart, а также ряд новых действий, таких как DoWhile, ForEach и ParallelForEach.