🗊Презентация Платформа разработки .Net

Объектно-ориентированное программирование Лекция 1. Платформа разработки .Net ГБПОУ г. Москвы «Первый московский образовательный комплекс»

Платформа Microsoft .Net В 2002 году компания Microsoft выпустила платформу разработки и выполнения программ под управлением ОС Windows -.NET Framework. новая интегрированная, объектно-ориентированная среда разработки и выполнения программ. предлагает новый подход к решению проблем разработки ПО и соответствие целям информационных систем следующего поколения. С программной точки зрения .Net Platform это набор библиотек классов; среда выполнения программ CLR; набор программных инструментов (Visual Studio, компиляторы, отладчики и пр.).

Платформа программирования Любая платформа разработки и выполнения программ включает: Среду выполнения кода (программы) Среду разработки программы Библиотеку классов

Состав платформы .NET Общая среда выполнения (Common Language Runtime) Runtime engine (виртуальная машина) для управляемого кода Управление потоками и памятью Хорошо гранулированная, ясная защищенность (security) Межъязыковое управление исключениями, диагностика, отладка Библиотека классов (.NET Framework Class Libraries) Набор иерархически организованных библиотек классов Используется всеми языками .NET Встроенная общая система типов данных (common type system) Объектно-ориентированная, расширяемая Набор инструментов разработки и отладки программ Компилятор (VB .NET, C# и C++) Инструменты (AL.exe, Disasm.exe)

Платформа .NET Framework

Платформа .NET Framework

Список версий .Net Framework

Особенности платформы Microsoft.Net Многоплатформенность: она может работать на разных компьютерах, начиная от серверов и настольных компьютеров и заканчивая наладонными компьютерами (PDA) и сотовыми телефонами. Единая модель и инструментарий разработки всех типов приложений (локальных и сетевых) Активная поддержка международных стандартов: она использует такие стандартные протоколы коммуникации, как XML, HTTP, SOAP и WSDL. Безопасность: данная платформа предоставляет намного более безопасную среду выполнения, даже в случае получения программного кода из не надежных источников.

Общий промежуточный язык Общий промежуточный язык (Common Intermediate Language - CIL) Все компиляторы .Net создают программу на специальном языке CIL Общая среда выполнения (Common Language Runtime - CLR) Все программы выполняются под управлением специальной программы (CLR) Framework Class Library (FCL) При выполнении программы, написанные на любом языке, используют общую библиотеку

Упрощенная разработка Высокий уровень абстракции Нет низкоуровневой инфраструктуры COM Полностью объектно-ориентированная Единая система типов Все является объектами некоторых классов, нет variants (без типовых переменных), Один тип string, Все символы кодируются в системе Unicode Программные компоненты Свойства, методы, события и атрибуты являются базовыми элементами классов. Бесшовное взаимодействие между языками

Установка .Net Framework В ОС Windows XP .Net Framework необходимо устанавливать. В последующих ОС (Vista, 7) данная платформа уже установлена. C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework Версии платформы v2.0.50727 Варианты установки Software Development Kit (SDK) (354 Mb) – для выполнения и создания управляемых приложений Redistributable Package (22.4 Mb) – выполнения управляемых приложений

Факты об .NET Framework .NET Framework SDK свободно распространяется (SDK – Software Development Kit) .NET Framework SDK включает компиляторы для языков: C#, VB.NET и C++. Программирование на .NET Framework SDK не требует наличия среду разработки Visual Studio .NET Имеются бесплатные версии среды разработки Visual.Studio (Express Edition) .NET Framework SDK включает набор инструментов, запускаемых из командной строки, такие как компиляторы, отладчики, и разные утилиты Rotor это открытый код реализации .NET Common Language Runtime (CLR) и C# языка

Проект Mono Проект по созданию полноценной реализации платформы системы .NET на базе свободного программного обеспечения. (выполняется компанией Novell, руководит Мигель де Иказа, известный разработчик, участник проекта GNOME и др.) Включает следующие компоненты: компилятор языка C# — mcs, среду исполнения (CLR) — mono (с поддержкой JIT) и mint (без поддержки JIT), отладчик, а также ряд библиотек, включая реализацию ADO.NET и ASP.NET. В рамках проекта также разрабатываются привязки для графической библиотеки GTK+ на платформу .NET. Среда исполнения mono может исполнять модули, написанные на языках C#, Visual Basic .NET, Java, Boo, Nemerle, Python, JavaScript, PHP и Object Pascal (при наличии компилятора в среду .Net/Mono). Ожидается также поддержка языков C, Ada 2005 и Eiffel. Реализации Mono существуют для таких операционных систем, как: GNU/Linux, FreeBSD, Solaris, Mac OS X, Microsoft Windows и Unix.

Два типа программ в ОС Windows Программы (exe модули) в виде набора инструкций процессора (native code) выполняются процессором непосредственно все ранее созданное программное обеспечение Программы имеющие специальную структуру на промежуточном языке - управляемый код (managed code) создаются на платформе .Net выполняются в среде CLR

Работа программ в MS DOS и OS Windows

Компиляция программ в .Net Компиляция программ в .Net

Основные типы модулей с инструкциями компьютера в ОС Windows Выполняемые программы (*.exe) Статические библиотеки (*.lib) Динамические библиотеки (*.dll)

Типы программных модулей в .Net платформе сборки (assembly) exe (может быть запущен на выполнение) dll (библиотека классов, может использоваться в других программах, которые на нее ссылаются - reference) специальные модули (не включает метаданные о сборке, а только метаданные с описанием типов) netmodule (может быть включен в сборку).

Новый тип программы – Сборка (assembly) Сборка (assembly) – включает 1 или более управляемых модулей (УМ) Управляемый модуль (managed module) – содержит 1 или более классов Один класс должен включать 1 статический метод (static method) Main() В методе Main должно быть решение задачи, или создание экземпляров класса, которые решают задачу

Сборка (продолжение) Компилятор сразу создает управляемый модуль и сборку Все модули сборки хранятся (один или несколько файлов) хранятся в одном каталоге Утилита AL.exe – для создания многофайловых сборок (может быть на разных языках) В сборке есть декларация – дополнительные метаданные, которые описывают состав сборки

Формат исполняемых файлов, объектного кода и динамических библиотек

Формат управляемых программных единиц

Многофайловая сборка

Метаданные сборки - декларация (Assembly Manifest) Декларация (Манифест) это часть метаданных модуля Декларация – метаданные, описывающие содержимое сборки, в частности, PE файлы, представляющий данную сборку. Состав декларации Идентификация – имя, номер версии, открытый ключ Список файлов сборки Список сборок на которые есть ссылки (references) Экспортируемые типы (классы) Хранится в одном выделенном файле сборки Первым делом CLR читает декларацию

Метаданные типов Единое (табличное) представление информации о типах и других именованных сущностях, определенных и используемых в .NET-приложении. По структуре очень близки к реляционной СУБД. Создаются компилятором Полное описание информации о типах (классах) (определяемых и используемых) Хранятся в виде набора таблиц Расширяют возможности старых технологий, таких как IDL Всегда связаны с кодом на IL (генерируются одновременно) => синхронизированы

Использование метаданных Устранение необходимости в заголовочных и библиотечных файлах при компиляции Интеллектуальные функции наподобие IntelliSense в VS.NET (браузер типов) – раньше такое тоже было, но использовались TLB Верификация кода (проверка на безопасность) Основа для сборки мусора

Типы сборок Нестрого именованные сборки (weakly named) – сборки без криптографической подписи Строго именованные сборки (strongly named) – имеют Открытый ключ создателя цифровую подпись, вычисляемую по содержанию сборки и закрытого ключа создателя. Имя строго именованной сборки включает открытый ключ создателя и номер версии.

Включение ресурсов в сборку AL.exe, CSC.exe, VBC.exe Может быть любой ресурс (не только стандартный ресурс Windows) Ресурс может быть внедрённым (embedded) или отдельным Таблица ManifestResourceDef

Модель разработки и выполнения программы

Languages such as Visual Basic, C#, and Java compile programs into intermediate languages before eventually converting them into machine code.

Создание и выполнение управляемых программ

Исполнение в .NET

Вызов компилятора csc.exe progr.cs /reference:System.Drawing.dll,System.Windows.Forms.dll /target:exe /out:myprg.exe По умолчанию подключается модуль mscorlib.dll /reference:<подключаемые библиотеки> /target:<тип результата> exe – консольное приложение winexe – GUI приложение library – библиотека классов (dll) module – управляемый модуль /out: <имя полученного файла>

Создание сборки из управляемых модулей с помощью Assembly Linker csc /t:module a.cs csc /t:module b.cs - создание управляемого модуля AL.exe /target:library /out:lib.dll a.netmodule b.netmodule - создание сборки csc /t:exe /r:lib.dll demo.cs

Глобальный кэш сборок Global assembly cache (GAC) Обычные сборки хранятся в том файле, где они используются В глобальном кэше (хранилище) сборок хранятся сборки, которые могут использоваться разными приложениями

Microsoft Intermediate Language (MSIL) MCIL это ассемблерный язык виртуальной машины. Однако реально система команд этой машины переводится в исполняемый код конкретного процессора перед исполнением (так называемая компиляция времени исполнения) При этом выполняется довольно сложный анализ типов программы и проверки условий корректности кода

Характеристики MSIL Псевдоассемблер – определяет набор команд виртуального процессора (примерно 100 команд) Использует стековую модель выполнения (сперва значения загружаются в стек, вызывается команда операции, а затем результаты сохраняются в памяти) При запуске программы CLR компилирует c CIL в машинные коды Утилита ildasm.exe - дизассеблер

Трансляция в MSIL

Трансляция в MSIL

Трансляция в MSIL (2)

Достоинство MSIL Многоплатформенность Интеграция языков программирования Возможность отладки многоязыковых приложений Единая модель обработки ошибок

Ассемблер и дизассемблер MSIL Ассемблер ILAsm.exe (входит в .NET Framework) Дизассемблер ILDasm.exe (не входит в .NET Framework, но входит в VS.NET)

MSIL и безопасность При компиляции IL в команды процессора выполняется верификация (проверка кода на безопасность) Верификация основывается на метаданных При обнаружении небезопасного кода возбуждается исключение (System.Security.VerificationException) Не исполняется для небезопасного кода (например, помеченного с помощью ключевого слова unsafe в C#)

Инструменты программирования включают все, что необходимо для кодирования и отладки: Согласованные с .Net компиляторы (например, C#, VB, JScript, и управляемый (managed) C++, а также компиляторы, разработанные другими компаниями). Отладчики (debugger). Серверные компоненты (дополнения), такие как обработчики ASP.NET страниц. Интегрированную среду разработки Visual Studio .Net (или другие версии среды разработки).

Выполнение сборки в процессе OC домены приложений Application domain - концепция для совместного использования и изоляции приложений Накладные расходы меньше, чем при создании нового процесса AppDomains создаются в рамках “CLR-хоста” (одного запуска CLR), исполняющего .NET-приложения Иерархия: Процесс ОС -> CLR-хост -> AppDomains AppDomain создается для каждого .NET-приложения (по умолчанию – DefaultDomain) Явные ссылки между AppDomains запрещены Связь между AppDomains требует прокси-классов и сериализации (обеспечиваемых .NET Remoting API)

Библиотека классов Библиотека классов .NET Framework (FCL)

Основные сведения о FCL В начальной версии было более 13 000 типов (классы, интерфейсы, перечисления и делегаты) Некоторые классы включают описание до 100 методов. В библиотеке описаны 184000 методов. В библиотеке описаны 2800 методов вызова функций Microsoft Win32 API Все языки программирования используют одни и те же типы. Библиотека разделена на иерархическое пространство имен (около 100) Физически классы размещаются в DLL. Классы одного и того же пространства имен могут находиться в разных DLL

Пространства имен FCL (FCL Namespaces)

Стек технологий .NET Framework

Организация библиотеки FCL Размещены в наборе библиотек – dll (Dynamic Link Library) В разных библиотеках включены разные пространства имен – namespaces Объекты одного пространства имен могут включаться в разные библиотеки В пространствах имен включены классы, структуры, интерфейсы, перечисления, делегаты.

Пространство имен – name space Разделение объектов по иерархически организованным группам (категориям). Например: Все классы связанные с работой с файловой системой размещены в пространстве имен System.IO Все классы работающие с БД Microsoft SQL Server размещены в пространстве имен System.Data.SqlClient. Используется иерархическое пространство имен <имяПространства>.<имяТипа>.<имяПодтипа>.<имяСобственное> Вложенность нескольких имен (как почтовый адрес) Значительно понижается вероятность совпадения имен классов разработанных разными компаниями Для описания связей между классами (классы близкие по функциональности включены в одно пространство) Пространство имен включает - классы (Class); интерфейсы (Interface); перечисления (Enum); делегаты (сигнатуры классов, Delegate); другие пространства имен. В одном DLL модуле могут содержаться элементы из разных пространств имен.

Связь сборок и пространств имен

Библиотек классов платформы .Net Framework Class Library (FCL) В состав FCL входит Base Class Library (BCL) - это часть FCL, которая поддерживает базовую функциональность программ. BCL включает классы пространства имен System, System.CodeDom, System.Collections, System.Diagnostics, System.Globalization, System.IO, System.Resources, System.Text, System.Text.RegularExpressions.

Основные пространства имен FCL System – общие базовые типы System.VisualBasic – базовые типы для VBasic System.Drawing – классы для рисования System.Windows.Forms – классы для приложений с графическим интерфейсом System.Data – классы для работы с данными в БД System.Web – классы для ASP.NET и Web-форм System.Net – классы для работы с сетевыми протоколами System.Web.Services - классы для разработки Web сервисов System.Web.UI – основные классы используемые ASP.Net