Обзор.NET. Основные понятия. Основные понятия платформы.NET Что такое платформа net framework

Является одним из самых востребованных, многофункциональных и активно развивающихся языков программирования на данный момент. С его помощью можно разрабатывать практически любое программное обеспечение, начиная от простых win forms приложений, до крупных клиент-серверных веб-приложений или даже мобильные приложения и компьютерных игры. А работает он на базе платформы.NET Framework. Давайте же разберёмся, что это такое.

Смотрите моё видео на тему платформа.NET Framework и среда выполнения CLR для C#

Язык программирования C# является относительно свежим, но он уже успел заслужить доверие. Релиз первой версии состоялся в феврале 2002 года. Крайней версией языка на момент написания статьи является C# 7.2, которая вышла 16.08.2017.

Синтаксис языка C# как следует из названия входит в семейство Си-подобных языков и похож на другие популярных языки из этой группы (C++, Java). Поэтому, если вы уже знакомы с одним из этих языков, вам будет значительно проще освоить языком программирования C#.

Так как C# является объектно-ориентированным языком, то он поддерживает наследование, полиморфизм, инкапсуляцию, строгую типизацию переменных, перегрузку операторов и другое. Все эти понятия будут нами подробно рассмотрены в последующих статьях. Благодаря использованию парадигмы объектно-ориентированного проектирования с помощью языка программирования можно достаточно легко разрабатывать масштабные и при этом гибкие проекты. При всем этом регулярно выходят новые версии языка C#, добавляя новую функциональность для упрощения жизни разработчика, увеличения скорости разработки, повышения производительности и надежности прилоежния.

Платформа.NET

.NET Framework – это программная платформа от компании Microsoft позволяющая выполнять разработку на различных языках программирования, так как для всех языков используется единая общеязыковая среда исполнения Common Language Runtime (CLR). Таким образом, основными возможностями платформы.NET являются:

• Кроссплатформенность – .NET Framework поддерживается большинством современных операционных систем Windows, а также есть возможность создавать приложения поддерживаемые Linux системами, и даже мобильные приложения.
• Мультиязычность – так как исходный код, написанный на используемом языке программирования, транслируется в общеязыковой Common Intermediate Language (CIL) код, появляется возможность вести разработку на любом поддерживаемом языке программирования, и даже использовать различные языки программирования в одном решении. Наиболее популярными поддерживаемыми языками являются C#, VB.NET, C++, F#.
• Обширная библиотека классов и технологий – существует огромное количество готовых к использованию библиотек для решения необходимых задач. Зачастую совсем не приходится реализовывать низкоуровневую логику работы приложения, достаточно воспользоваться готовым решением, удобно поставляемым через менеджер пакетов nuget. Кроме того, платформа.NET предусматривает легкую разработку практически любого типа необходимого программного обеспечения.

Управляемый и неуправляемый код. JIT-компиляция

Управляемый код (managed code) – это код управляемый общеязыковой средой CLR. Это означает, что что управляющая среда имеет возможность приостановить выполнение приложения и получить специфическую информацию о состоянии приложения в любой момент его исполнения. Исходный код используемого языка программирования транслируется в управляемый код CIL (его еще называют высокоуровневым ассемблером).

После создания библиотеки классов или приложения, исходный код продолжает храниться на языке CIL. А при запуске приложения или обращении к библиотеке выполняется Just-In-Time (JIT ) компиляция приложения в машинный код, специфичный именно для того окружения, на котором осуществляется исполнение приложения. При этом важной особенностью является то, что выполняется компиляция только той части приложения или библиотеки, к которой выполняется обращение (ну и связей естественно). Это позволяет увеличить производительность работы системы и экономить ресурсы.

Неуправляемый код (unmanaged code) – это код, транслируемый сразу в машинный исполняемый код и исполняется операционной системой напрямую.

Кроме того, рекомендую прочитать статью . А также подписывайтесь на группу ВКонтакте, Telegram и YouTube-канал . Там еще больше полезного и интересного для программистов.

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.

Все управляемые приложения используют

Платформа.NET Framework - это интегрированный компонент Windows, который поддерживает создание и выполнение нового поколения приложений и веб-служб XML. При разработке платформы.NET Framework учитывались следующие цели.

· Обеспечение согласованной объектно-ориентированной среды программирования для локального сохранения и выполнения объектного кода, для локального выполнения кода, распределенного в Интернете, либо для удаленного выполнения.

· Обеспечение среды выполнения кода, минимизирующей конфликты при развертывании программного обеспечения и управлении версиями.

· Обеспечение среды выполнения кода, гарантирующей безопасное выполнение кода, включая код, созданный неизвестным или не полностью доверенным сторонним изготовителем.

· Обеспечение среды выполнения кода, исключающей проблемы с производительностью сред выполнения сценариев или интерпретируемого кода.

· Обеспечение единых принципов работы разработчиков для разных типов приложений, таких как приложения Windows и веб-приложения.

· Разработка взаимодействия на основе промышленных стандартов, которое обеспечит интеграцию кода платформы.NET Framework с любым другим кодом.

Двумя основными компонентами платформы.NET Framework являются общеязыковая среда выполнения (CLR) и библиотека классов.NET Framework. Основой платформы.NET Framework является среда CLR. Среду выполнения можно считать агентом, который управляет кодом во время выполнения и предоставляет основные службы, такие как управление памятью, управление потоками и удаленное взаимодействие. При этом накладываются условия строгой типизации и другие виды проверки точности кода, обеспечивающие безопасность и надежность. Фактически основной задачей среды выполнения является управление кодом. Код, который обращается к среде выполнения, называют управляемым кодом, а код, который не обращается к среде выполнения, называют неуправляемым кодом. Другой основной компонент платформы.NET Framework, библиотека классов, представляет полную объектно-ориентированную коллекцию типов, которые применяются для разработки приложений, начиная от обычных, запускаемых из командной строки или с графическим интерфейсом пользователя, и заканчивая приложениями, использующими последние технологические возможности ASP.NET, такие как Web Forms и веб-службы XML.

Платформа.NET Framework может размещаться неуправляемыми компонентами, которые загружают среду CLR в собственные процессы и запускают выполнение управляемого кода, создавая таким образом программную среду, позволяющую использовать средства как управляемого, так и неуправляемого выполнения. Платформа.NET Framework не только предоставляет несколько базовых сред выполнения, но также поддерживает разработку базовых сред выполнения независимыми производителями.

For example, ASP.NET hosts the runtime to provide a scalable, server-side environment for managed code. ASP.NET works directly with the runtime to enable ASP.NET applications and XML Web services, both of which are discussed later in this topic.

Internet Explorer is an example of an unmanaged application that hosts the runtime (in the form of a MIME type extension). Using Internet Explorer to host the runtime enables you to embed managed components or Windows Forms controls in HTML documents. Hosting the runtime in this way makes managed mobile code (similar to Microsoft® ActiveX® controls) possible, but with significant improvements that only managed code can offer, such as semi-trusted execution and isolated file storage.

The following illustration shows the relationship of the common language runtime and the class library to your applications and to the overall system. The illustration also shows how managed code operates within a larger architecture.

NET Framework in context

The following sections describe the main components and features of the .NET Framework in greater detail.

Например, ASP.NET размещает среду выполнения и обеспечивает масштабируемую среду для управляемого кода на стороне сервера. ASP.NET работает непосредственно со средой выполнения, чтобы обеспечить выполнение приложений ASP.NET и веб-служб XML, обсуждаемых ниже в этом разделе.

Обозреватель Internet Explorer может служить примером неуправляемого приложения, размещающего среду выполнения (в виде расширений типов MIME). Размещение среды выполнения в обозревателе Internet Explorer позволяет внедрять управляемые компоненты или элементы управления Windows Forms в HTML-документы. Такое размещение среды делает возможным выполнение управляемого мобильного кода (аналогичного элементам управления Microsoft® ActiveX®), но с существенными преимуществами управляемого кода, такими как выполнение в условиях неполного доверия и изолированное хранение файлов.

На следующем рисунке демонстрируется взаимосвязь среды CLR и библиотеки классов с пользовательскими приложениями и всей системой. На рисунке также показано, как управляемый код работает в пределах более широкой архитектуры.

NET Framework в контексте

В следующих разделах приводится более подробное описание основных компонентов и средств платформы.NET Framework.

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.

NET Framework служит средой для поддержки, разработки и выполнения распределенных приложений, которые базируются на компонентах (элементах управления).

Приложения (программы) можно разрабатывать на разных языках программирования, которые поддерживают эту технологию.

NET Framework обеспечивает:

• совместное использование разных языков программирования;
• безопасность и переносимость программ;
• общую модель программирования на базе платформы Windows.

2. Какие основные составляющие .NET Framework ?

С точки зрения программирования, .NET Framework состоит из двух основных составляющих:

• общеязыковая исполнительная среда CLR (Common Language Runtime );
• библиотека базовых классов.

Общеязыковая среда CLR решает задачи автоматического выявления типов .NET , загрузки этих типов и управление ними. Среда CLR осуществляет управление памятью, обслуживание приложения, обработку потоков и реализует многочисленные проверки связанные с безопасностью.

Библиотека базовых классов включает в себя определение разнообразных примитивов, которыми могут быть: потоки, графические API-интерфейсы, реализация баз данных, файловый ввод-вывод и прочее.

3. Какой принцип действия общеязыковой среды выполнения CLR (Common Language Runtime )?

Общеязыковая среда выполнения CLR управляет выполнением кода .NET .

После компиляции программы на C# (или другом языке) создается файл, который содержит особого рода псевдокод или байт-код (а не исполнительный файл, как было раньше). Этот псевдокод называется (MSIL ) или Common Intermediate Language (CIL ). Этот псевдокод есть промежуточным языком Microsoft .

Основное назначение CLR – превратить промежуточный код MSIL в исполнительный код в процессе выполнения программы.

Любая программа, которая скомпилирована в псевдокод MSIL , может быть выполнена в любой среде, которая содержит реализацию CLR . Это обеспечивает переносность программ в среде .NET Framework .

Рис. 1. Процесс преобразования исходного кода в код на языке MSIL (CIL или IL ) и создание файла сборки (*.dll или *.exe )

После этого, псевдокод превращается в исполняемый код. Это осуществляет JIT -компилятор. JIT (Just-in-time ) -компиляция – это компиляция на «лету».

Исполнительная среда CLR отвечает за определение места размещения сборки (assembly).

Запрашиваемый тип, который размещается в сборке (например, класс ArrayList или другой тип), определяется в двоичном файле (*.dll или *.exe ) с помощью считывания метаданных этого файла.

После этого CLR размещает в памяти считанный из сборки тип.

Затем CLR превращает CIL-код в соответствующие инструкции, которые подстраиваются под конкретную платформу (в зависимости от ПК, операционной системы и т.п.). Кроме того, на этом этапе происходят необходимые проверки на предмет безопасности.

Последним происходит выполнение запрашиваемого программного кода.

4. Что такое промежуточный язык MSIL (Microsoft Intermediate Language ) или CIL (Common Intermediate Language )?

Сперва промежуточный язык псевдокода назывался Microsoft Intermediate Language (MSIL ). Позднее (в последних версиях .NET ) это название было изменено на Common Intermediate Language (CIL — общий промежуточный язык). Аббревиатуры MSIL , CIL и IL (Intermediate Language )означают одно и то же.

Промежуточный язык CIL (или MSIL ) формируется после компиляции программы на некотором языке программирования, который поддерживает платформу .NET Framework .

MSIL есть псевдокодом. MSIL определяет набор инструкций, которые:

• могут переноситься на разные платформы;
• не зависят от конкретного процессора.

Фактически, MSIL – это язык переносного ассемблера

5. Что такое сборка (assembly) с точки зрения технологии .NET ?

Сборки – это файлы с расширениями *.dll или *.exe , которые содержат независимые от платформы .NET инструкции на промежуточном языке (Intermediate Language – IL ), а также метаданные типов.

Сборка создается с помощью .NET компилятора. Сборка – это большой двоичный объект.

Сборка предназначена для сохранения пространств имен (namespaces ). Пространства имен содержат типы. Типами могут быть классы, делегаты, интерфейсы, перечисления, структуры.

Сборка может содержать любое количество пространств имен. Любое пространство имен может содержать любое количество типов (классов, интерфейсов, структур, перечислений, делегатов).

6. Что размещается в сборках?

В сборках размещается CIL -код (MSIL -код или IL -код) и метаданные.

CIL -код компилируется под конкретную платформу только тогда, если происходит обращение к нему из исполняющей среды .NET .

Метаданные детально описывают особенности каждого типа, который есть внутри данной двоичной .NET единицы.

Например , при создании приложения типа Windows Forms Application в C# создается файл Assembly.info . Этот файл размещается в подпапке Properties относительно основной папки программы. В этом файле указывается общая информация о сборке.

7. Что такое манифест (manifest )?

Манифест – это описание самой сборки с помощью метаданных.

В манифесте размещается информация:

• о текущей версии сборки;
• сведения о культуре (локализация строчных и графических ресурсов);
• перечень ссылок на все внешние сборки, которые нужны для правильного функционирования.

8. Схема взаимодействия между исходным кодом, компилятором .NET и механизмом выполнения .NET .

Программист создает исходный код приложения на языке, который поддерживает технологию .NET (языке C# , C++/CLI , Visual Basic .NET и т.д.). Приложение создается в некоторой среде программирования, например Microsoft Visual Studio . Компилятор формирует сборку – файл, который содержит CIL -инструкции, метаданные и манифест.

После запуска на выполнение этого приложения на некотором компьютере (некоторой платформе), в работу запускается механизм выполнения.NET . Предварительно, на компьютере должна быть установлена одна из версий (как минимум) .NET Framework .

Если в исходном коде используются библиотеки базовых классов (например из сборки mscorlib.dll ), то они загружаются с помощью загрузчика классов.

JIT -компилятор осуществляет компиляцию сборки с учетом (привязкой) аппаратных и программных особенностей компьютера, на котором происходит запуск приложения.

После этого приложение выполняется.

Рисунок 2. Связь между исходным кодом, компилятором и механизмом выполнения .NET

9. Какие существуют виды сборок?

Существует два вида сборок:

• однофайловые сборки;
• многофайловые сборки.

Сборка, которая состоит из одного единого модуля (*.dll или *.exe ) называется однофайловой. В однофайловых сборках все необходимые CIL -инструкции, метаданные и манифесты размещаются в одном, четко определенном пакете.

Сборка, которая состоит из многих файлов двоичного кода .NET , называется многофайловой. Каждый из этих файлов называется модулем.

В многофайловой сборке один из модулей есть главным (primary ).

10. В каком файле размещается главная сборка библиотеки MS Visual Studio?

Главная сборка размещается в файле “mscorlib.dll ”.

11. Что такое общая система типов CTS ?

CTS (Common Type System ) – система типов, которая содержит полное описание всех возможных типов данных и программных конструкций, которые поддерживаются общеязыковой исполнительной средой CLR . Также здесь описывается то, как эти сущности могут взаимодействовать между собою.

Типами могут быть классы, интерфейсы, структуры, перечисления, делегаты.

12. Какое назначение общеязыковой спецификации CLS?

Как известно, не все языки программирования, которые являются совместимыми с .NET , могут поддерживать функциональные возможности системы типов CTS . Для этого используется общеязыковая спецификация CLS (Common Language Specification ).

Задачей CLS есть описание только того подмножества общих типов и программных конструкций, которые воспринимаются абсолютно всеми языками программирования, которые поддерживают .NET .

13. Какие языки программирования поддерживают технологию .NET ?

В системе разработки приложений MS Visual Studio технологию .NET поддерживают следующие языки программирования: C# , Visual Basic .NET , C++/CLI , JScript .NET , F# , J# .

Для того, чтобы можно было использовать технологию .NET нужно установить на компьютере программное обеспечение Microsoft .NET Framework Software Development Kit (SDK ) или Microsoft Visual Studio любой версии.

14. Что такое пространство имен (namespace )?

Пространство имен предназначено для объединения группы типов, которые связаны между собою с семантической точки зрения. Типы размещаются в сборках (assembly ). Под типами понимаются классы, делегаты, интерфейсы, структуры, перечисления.

Примеры названий пространств имен:

Например, в пространстве имен System.Data размещаются основные типы для работы с базами данных, в пространстве имен System.Collections размещаются основные типы для работы с коллекциями.

15. Как вывести содержимое сборок, пространств имен и типов в MS Visual Studio ?

В системе Microsoft Visual Studio есть утилита Object Browser , которая вызывается с меню View (рисунок 3).

Рис. 3. Вызов утилиты Object Browser

В результате откроется окно Object Browser , в котором будут отображаться сборки, которые используются в определенной технологии.

На рисунке 4 отображен список сборок, которые отображаются в технологии “.NET Framework 4 ”. Выделена сборка с именем “mscorlib ”.

Рис. 4. Окно Object Browser с выделенной сборкой mscorlib.dll

Если раскрыть содержимое сборки mscorlib (знак “+ ”), то будет отображен список всех пространств имен данной сборки (рисунок 5). Как видно из рисунка, сборка включает пространства имен Microsoft.Win32 , System , System.Collections , System.Collections.Concurrent и много других.

Рис. 5. Сборка mscorlib и список пространств имен, которые входят в нее

Аналогично раскрывается любое из пространств имен. В пространствах имен описываются типы. В типах описываются методы, свойства, константы и т.п.

На рисунке 6 изображен класс BinaryReader из пространства имен System.IO . По всей видимости, в классе реализованы методы с именами BinaryReader() , Close() , Dispose() , FillBuffer() и прочие.

Рис. 6. Содержимое класса BinaryReader

16. Как подключить пространство имен в программе на C# ?

Для подключения пространства имен используется ключевое слово using