DotNet: что это за программа и как она изменит компьютерный мир

Базовые понятия технологии .NET Framework

.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 Microsoft Intermediate Language ( 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 .

Примеры подключения пространств имен:

После подключения пространства имен можно обращаться к типам, которые в них реализованы.

DotNet — это то, что перевернет мир разработки

Впервые набор инструментов DotNet вышел в 2000 год у и менно с таким заголовком : «.Net — это то, что перевернет мир разработки». Спустя более двух десятков лет мы можем проследить, что Дотнет мир не перевернул, однако очень сильно облегчил разработку продуктов под операционные системы Windows. Все это время Дотнет развивался и завое вы вал свою популярность не просто так , а за счет отличной функциональности.

Кто-то проводит аналогию между DotNet и Java, потому что у этих двух инструментов для разработки действительно можно найти общие черты, например , наличие виртуальной машины, SDK, рекомендуемая IDE, встроенная поддержка инструментов из экосистемы, способ компиляции программ и др. Некоторые разработчик и в ообще утверждают, что программа DotNet была рожден а к ак ответ Java. Возможно , так и есть .

DotNet — это то, что позволяет быстро создавать нужные программные продукты для широкой аудитории пользователей. Если сравнивать с той же Java, то Дотнет — это намного большее количество всевозможных инструментов, призванных сократить время разработки и берущих на себя решение многих банальных проблем разработчиков, чтобы программисты концентрировались только на процессе разработки самого продукта и ни на чем более.

Мы будем очень благодарны

если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.

Как это всё работает?

Вспомним, что такое процесс компиляции – это перевод вашего кода, понятного человеку, в бинарный код, понятный компьютеру.

В программировании на .net компиляция и запуск приложений происходит следующим образом:
Код из любого языка преобразовывается в код, написанный на общем языке (Common intermediate language или CIL). Этот язык является языком низшего уровня, похожего по синтаксису на язык ассемблер.
После, этот код передаётся так называемой исполняющей среде (Common language runtime или CLR), которая берёт функции и методы из .net Framework
После этого конечный результат передаётся на процессор и выполняется программа.

CLR – это некая «виртуальная машина», которая собственно и управляет нашими приложениями, написанными для .net.
В ней есть такая занятная штука, как сборщик мусора (Garbage collector). Он подчищает всё ненужное, оставленное программой в оперативной памяти во время выполнения самой программы. То есть, если мы использовали, например, переменную всего один раз в программе, то после обращения к этой переменной, если она больше нигде не задействована – автоматический сборщик мусора её удаляет из оперативной памяти. Это абсолютно безопасно, а главное – это даёт огромный прирост в производительности масштабных и ресурсоёмких приложений. Это очень удобно, ведь в других языках, например в С++ чтобы достичь максимальной скорости работы приложения необходимо вручную удалять обьекты, а в этом случае нужно просчитать когда они не будут востребованы, чтобы их можно было безопасно удалить, чтобы не вызвать ошибку или крах программы.

Также такая схема сборки приложений очень удобна и тем, что происходит «компиляция на лету». То есть не компилируя программу, среда разработки может указать Вам на Ваши ошибки, а это заметно ускоряет процесс разработки.

Ещё кое-что о Microsoft Net Framework

Еще одна причина, зачем нужен NET Framework . Несколько лет назад Microsoft открыла исходный код NET Framework , позволив всем желающим вносить свой вклад в разработку платформы. В результате Microsoft стала самой активной организацией на GitHub .

Что это значит для вас? В сущности, то, что приложения, написанные на .NET Framework в будущем станут только популярнее и качественнее. Поэтому, почему бы не установить .NET Framework прямо сейчас?

Пожалуйста, оставляйте ваши комментарии по текущей теме материала. Мы очень благодарим вас за ваши комментарии, лайки, отклики, дизлайки, подписки!

Какие версии .NET Framework устанавливать

На сегодняшний день можно выделить 12 основных версий выпуска Framework, включая наиболее крупные обновления.

В таблице ниже приведены соответствия версий .NET Framework и выпусков операционной системы Windows

*плюсом напротив каждого выпуска ОС Windows помечены поддерживаемые версии Framework
**зелёным цветом выделены версии Framework, интегрированные в распространяемые копии соответствующих выпусков ОС Windows
***.NET Framework 4.6.1 поставляется только в Windows 10, начиная с Version 1511

Стоит ещё отметить правила заменяемости версий, т.е. упомянуть те самые исключения из общего правила, о которых говорилось выше, выпуски .NET, содержащие в себе пакеты предыдущих версий и при установке полностью их заменяющие:

.NET Framework 1.1 заменяет версию 1.0
.NET Framework 3.0 заменяет версию 2.0
.NET Framework 3.5 заменяет версии 2.0 и 3.0
.NET Framework 4.5 заменяет версию 4.0
.NET Framework 4.5.1 заменяет версии 4.0 и 4.5
.NET Framework 4.5.2 заменяет версии с 4.0 по 4.5.1
.NET Framework 4.6 заменяет версии с 4.0 по 4.5.2
.NET Framework 4.6.1 заменяет версии с 4.0 по 4.6
.NET Framework 4.6.2 заменяет версии с 4.0 по 4.6.1

*подчёркиваю: версия 3.5 НЕ заменяет версию 1.0 и 1.1; версии 4.0 и все последующие НЕ заменяют версии 1.0, 1.1, 2.0, 3.0 и 3.5!

Т.е., в принципе, для полного комплекта на ОС Windows, начиная с Windows 7 , могут быть установлены .NET Framework 3.5 и .NET Framework 4.6.2. В остальных версиях нет смысла, они будут заменяться свежими выпусками.

На ОС Windows XP же имеет смысл устанавливать .NET Framework 1.1 (если это действительно необходимо), .NET Framework 3.5 и .NET Framework 4.0. Думаю, это ясно.

Предназначение .NET Framework

Применяется для разработки приложений, работающих на локальной машине и веб-приложений. На нем могут быть также основаны веб-сервисы. Поддерживает языки программирования, в числе которых: Visual Basic и C#. Предоставляет разработчику выбор языка программирования, который будет использован при создании программы.

Удобство пользователей и разработчиков

С .NET Framework необходимость писать каждую программу «с нуля» отсутствует. Есть готовые фрагменты программного кода. Элементы окон стандартные. Разработчик лишь вставляет текст, формирует меню приложения и определяет, что будет происходит, когда вы нажмете на определенную кнопку.

Не приходится задумываться над особенностями кода, который нужен для поддержки программы операционной системой и для работы с сервисами Майкрософт, к которым относится и магазин приложений Windows Store. Платформа заботится об экономном использовании аппаратных ресурсов компьютера. Поэтому распространенные в начале века ситуации, когда пустяковый на первый взгляд софт загружал оперативную память, стали большой редкостью.

Комфортно и разработчику и вам. Пользователям не приходится каждый раз изучать нестандартный интерфейс софта, рожденного фантазией программиста. Создатели ПО могут сосредоточиться на функционале приложений. Пользователю нужно лишь позаботиться, чтобы на компьютере была установлена среда выполнения .NET Framework.

Универсальная платформа

Microsoft обеспечивает работу основанного на .NET Framework софта во всех поддерживаемых компанией операционных системах.

Степень обратной совместимости ПО высока. Рассмотрю на примере старых версий. Вам нужна программа, основанная на версии 2.0. Запускаете ее на ноутбуке или настольном ПК с поздней версией. И старый софт будет работать.

Основанное на платформе ПО работает на любой Windows с установленным .NET Framework. Встроен механизм безопасности. Осуществляется управлением памятью. Платформа .NET видит те ресурсы, которые не используются работающей программой. Очистит память от ставших ненужными в процессе работы фрагментов.

Для разработчиков предусмотрены инструменты упаковки приложений. Они легко устанавливаются на ПК.

Архитектура .NET Framework

CLI («Common Language Infrastructure») — платформа, на которой выполняются программы. Основные функции CLI:

• Обработка исключений. К ним относятся ошибки, возникающие при работе программы. Приведу примеры:
  • Приложение пытается открыть на локальном компьютере файл, который отсутствует
  • Приложение обращается к базе данных, а соединение с ней отсутствует
  • Дескриптор файла, который больше не требуется
  • В соединении с базой данных больше нет необходимости. Программа завершила все операции с базой данных

  Уровни .NET Framework

  Выделяются три уровня:

  1. Языки программирования. Часто используемые: VB.NET и C#
  2. Компиляторы. Для каждого языка программирования предусмотрен отдельный компилятор. Для VB.NET — один, для C# — другой
  3. Интерпретатор «Common Language Interpreter» используется для запуска приложения, написанного на любом языке программирования. Поэтому компилятор отравит программу в него для последующего запуска приложения

  Библиотеки

  .NET Framework включает в себя набор стандартных библиотек классов: методов и функций. Например, есть библиотека классов для обработки всех операций на уровне файлов. Есть метод чтения текста из файла и есть метод записи текста в файл.

  Типы основанных на платформе приложений

  ПО, которое может работать на основе .NET Framework:

  • WinForms: программы, которые будут работать на компьютере пользователя. Пример клиентского приложения: текстовый редактор «Блокнот»
  • ASP.NET применяется для разработки веб-приложений, которые станут работать в любом браузере, в том числе: Chrome, Edge, Firefox. При этом:
    • Веб-приложение будет обрабатываться на сервере, на котором установлены информационные службы интернета (IIS)
    • IIS — это компонент Microsoft, который применяется для запуска приложения ASP.NET
    • Результат выполнения отправляется на компьютер пользователя и отображается в браузере