Для профессиональных программистов важно знать не только возможности языка программирования, но и платформы программирования(среды выполнения программ). Так при программировании на языке C# платформа программирования dotNET имеет важное значение. Новую платформу разработки и выполнения программ dotNET Framework компания Microsoft создала в 2002 г.
До появления языка C# и платформы программирования dotNET распространенным языком программирования бы С++ и платформа программирования(библиотека классов) Microsoft Foundation (MFC). MFC была представлена Microsoft в 1992 году и быстро получил широкое распространение. Язык C ++ и библиотека MFC служили для разработки настольных объектно-ориентированных приложений для операционной системы Windows.
Но не смотря на то, что Microsoft представила альтернативную платформу dotNET, библиотека MFC по-прежнему широко используется для создания приложений,.
Платформа Net Framework предоставила новый подход к созданию и выполнению прикладных программ (приложений). С точки зрения программиста dotNET может интерпретироваться как новая среда выполнения программ и всеобъемлющая библиотека базовых классов.
Язык C# и платформа программирования dotNET являются полностью объектно-ориентированными и позволяют использовать уже имеющиеся типы данных и создавать новые. В dotNET под термином «тип» понимаются: классы, структуры, перечисления и другие формы данных. Платформа dotNET позволяет разрабатывать компоненты (называемые сборками), которые предоставляют другим компонентам (возможно, написанным на других языках) доступ к описанным в них типам.
Основными компонентами платформы dotNET являются:
- новый формат выполняемых программных модулей (EXE и DLL), называемых сборками (assembly), или управляемыми модулями; их основной особенностью является использование общего (независимого от исходного языка) промежуточного языка программирования (Common Intermediate Language, CIL) и метаданных, описывающих все содержащихся в них открытые типы данных;
- специальная виртуальная машина (общеязыковая исполняющая среда, Common Language Runtime, CLR), которая управляет компиляцией команд промежуточного языка в инструкции конкретного процессора; CLR начинает работать при каждом запуске управляемых модулей на выполнение;
- другим строительным блоком платформы dotNET является CTS (Common Type System – общая система типов);
- спецификации CLS (Common Language Specification – общеязыковые спецификации), которые определяют подмножество общих типов и программных конструкций, понятных всем языкам программирования, совместимым с dotNET;
- общая библиотека классов dotNET Framework (Framework Class Library, FCL), которые реализуют все базовые функции управляемых приложений (например: работа с коллекциями, файлами, сетями, графическим интерфейсом и т. п.);
- набор программных средств, помогающих разрабатывать управляемые модули, как например: компиляторы и отладчики; основным средством разработки является интегрированная среда разработки – Visual Studio, позволяющая автоматизировать разработку приложений на всех языках, поддерживаемых платформой dotNET.
Взаимосвязи компонентов платформы программирования dotNET Framework с концептуальной точки зрения показаны на рисунке.
Более подробно рассмотрим три ключевых (и взаимосвязанных) компонент dotNET, которые и обеспечивают преимущества данной платформы: CLR, CTS и CLS.
Главной задачей слоя общеязыковой среды выполнения CLR являются размещение, загрузка и управление dotNET-типами по указанию программиста. Кроме того, CLR отвечает за ряд низкоуровневых вопросов, таких, как, например, управление памятью и проверка безопасности и т.п.
Под управлением CLR осуществляется выполнение программы на языке IL. При выполнении программы CLR вызывает так называемый JIT-компилятор(just in time -компилятор времени выполнения), переводящий код с языка IL в машинные команды конкретного процессора, которые немедленно выполняются. При этом компилируются только та часть программы, которую требуется выполнить в данный момент времени.
Откомпилированная часть программы сохраняется в кэше для дальнейшего использования. В результате компилятор создаёт так называемую сборку – файл с расширением exe или dll, который содержит код на языке IL и метаданные. Метаданные представляют собой сведения об объектах, используемых в программе, а также сведения о самой сборке. Они позволяют организовать межъязыковое взаимодействие, обеспечивают безопасность и облегчают развёртывание приложений, то есть установку программ на компьютеры пользователей.
Среда CLR ориентирована на ОС Windows, но может быть реализована для любой операционной системы.
Спецификации CTS полностью описывают все возможные типы данных и программные конструкции, поддерживаемые средой выполнения, указывают, как эти элементы могут взаимодействовать друг с другом и как они представляются в формате метаданных dotNET.
Если конкретный язык, совместимый с dotNET, не поддерживает абсолютно все возможности, определенные CTS, то используются связанные общеязыковые спецификации CLS, которые определяют подмножество общих типов и программных конструкций, понятных всем языкам программирования, совместимым с dotNET. Поэтому, если создаваемые dotNET-типы опираются только на возможности, соответствующие CLS, то можно быть уверенным, что использовать их сможет любой совместимый с dotNET язык. А если используются типы данных или программные конструкции, выходящие за пределы CLS, то нет гарантии, что с используемой библиотекой программного dotNET-кода сможет взаимодействовать любой язык программирования dotNET.
При этом следует отметить, что данная платформа активно развивается и с 2013 г. уже используется версия dotNET Framework 4.5.1. Платформа NET Framework позволяет также писать оконные приложения нового поколения — WPF. Эта технология позволит по — новому взглянуть на формы Windows, которые напоминают больше HTML-страницу, чем прежние WindowsForms, благодаря DirectX. Так как Windows полностью пропитана dotNet Framework, то разработчик dotNET может работать также и с сервером на Windows — благодаря ASP.NET. В паре с Silverlight — можно создавать проекты практически любой сложности.
После выхода dotNET 5 Microsoft ещё больше уходит от монолитного dotNET Framework в сторону модульного легковесного dotNET Core. Теперь dotNET 5 заслуживает особого внимания, если вы хотите разрабатывать под Windows 10X. Более того, это даже выгодно, так как приложения, разработанные под Windows 10X запустятся и на других версиях Windows 10.
Однако надо иметь в виду, что в dotNET все созданные приложения очень сильно привязаны к Microsoft Windows — одна операционная среда(ОС) и одна среда разработки IDE. Чего не скажешь о Java SE.
Заключение
Платформа dotNET это новый подход к выполнению программных модулей на промежуточном языке программирования Common Intermediate Language(MCIL)
Основные компоненты платформы специальная виртуальная машина (общеязыковая исполняющая среда, Common Language Runtime, CLR), которая управляет компиляцией команд промежуточного языка в инструкции конкретного процессора и общая библиотека классов dotNET Framework (Framework Class Library, FCL), которые реализуют все базовые функции управляемых приложений, сделали ее достаточно простой в использовании и достаточно эффективной в разработках.
Связанные материалы
- Что такое виды и парадигмы программирования?
- Платформа программирования на языке Java
- Платформы языка Python
- Что выбирать язык или платформу программирования?
- Как изучать алгоритмы по математическим преобоазованиям
- Методика изучения алгоритмов решения задач
- Интегрированные средства разработки программного обеспечения
