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:
С точки зрения программирования, .NET Framework состоит из двух основных составляющих:
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.
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.
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:
Фактически, MSIL – это язык переносного ассемблера
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).
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.
Манифест – это описание самой сборки с помощью метаданных.
В манифесте размещается информация:
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
Существует два вида сборок:
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 ).
Главная сборка размещается в файле “mscorlib.dll ”.
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.
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 .
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.
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:
System System.Data System.IO System.Collections System.Threading.TasksНапример, 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.
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
Для подключения пространства имен используется ключевое слово using
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.
Платформа.NET Framework - это один из компонентов системы Windows. Он позволяет создавать и использовать приложения нового поколения. Назначение платформы .NET Framework :
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.
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.
