PLATFORMY TECHNOLOGICZNE

PLATFORMA .NET

mgr inż. Tomasz Gawron

Czym jest .NET

2

 Platforma nie związana z językiem programowania  Środowisko uruchomieniowe (CLR)  Biblioteka klas (BCL)  Jezyk pośredni (MSIL)  Automatyczne zarządzanie:  Kodem  Pamięcią  Wyjątkami  Implementacje OpenSource (Mono, Rotor) Platformy Technologiczne 2012

Cele i charakterystyka

3

 Trzy główne elementy:  Framewerk  Produkty (MS Windows, MS Office, Visual Studio, …)  Usługi  Unifikacja API  Zabezpieczenia unikalną częścią platformy  Uproszczone wytwarzanie i instalowanie aplikacji  XML jako metajęzyk Platformy Technologiczne 2012

4

Zadada działania

Platformy Technologiczne 2012

5

Stos platformy

Platformy Technologiczne 2012

Elementy platformy .NET

6

    Common Language Runtime  środowisko wykonawcze odpowiedzialne za lokalizowanie, wczytywanie oraz zarządzanie typami .NET. Common Language Infrastructure   Common Type System (CTS) - standard obejmujący sposób reprezentacji typów danych w pamięci komputera Common Language Specification (CLS) - zbiór zasad i reguł, które musi spełnić język programowania aby współpracować z CLI Common Intermediate Language  język pośredni (MSIL) składający się z niezależnego od procesora zestawu rozkazów, do którego kompilowane są wszystkie programy korzystające ze środowiska .NET

Metadane Platformy Technologiczne 2012

Common Language Runtime

7

• • • • • • • • • • • Zarządzanie kodem (uruchamianie i nadzór nad jego wykonywaniem) Izolowanie obszarów pamięci przydzielonych poszczególnym aplikacjom Konwersja języka pośredniego IL do kodu maszynowego Zarządzanie pamięcią (w przypadku obiektów zarządzanych) Dostęp do metadanych (rozszerzonej informacji o typach) Stosowanie zabezpieczeń dostępu kodu do zasobów, Weryfikacja zgodności typów, Obsługa wyjątków i przekazywanie ich pomiędzy różnymi językami programowania, Obsługa współpracy pomiędzy kodem zarządzanym, obiektami COM i starszymi bibliotekami DLL, Automatyzacja tworzenia obiektów, Usługi związane z tworzeniem oprogramowania (debugowanie, profilowanie itp.) Platformy Technologiczne 2012

CLI – standard ECMA

8

 Zgłoszony wspólnie przez Micosoft, Intel i HP w 2000 roku Platformy Technologiczne 2012

CLI – Common Type System

9

 Zarządzanie typami danych  Podział na dwie grupy: Typy wartościowe (value type) : • Prymitywy (bool, char, int, float…), struktury (struct), emumeratory (enum) • umieszczane na stosie • bezpośrednio zawierają dane • każda zmienna ma swoją kopię • nie mogą zawierać null-i Typy referencyjne (reference type) • klasy, tablice, delegaty, interfejsy • umieszczane na stercie • zmienna zawiera referencję do danych • wiele zmiennych może odnosić się do jednego obiektu – operacje na jednej zmiennej mogą mieć wpływ na drugą • cykl życia zarządzany przez Garbage Collector Platformy Technologiczne 2012

CLI – Common Language Specification

10

  Zestaw zasad umożliwiających współpracę pomiędzy językami Trzy główne elementy:    Framework  Biblioteka zawierająca kod zgodny z specyfikacją CLS Consumer  Język programowania lub narzędzie zaprojektowane aby dać dostęp do cech dostarczonych przez Framework zgodny z CLS Extender  Język programowania lub narzędzie zaprojektowane, aby umożliwić wykorzystanie i rozszerzanie Frameworku zgodnego z specyfikacją CLS Platformy Technologiczne 2012

Common Intermediate Language

11

  Język pośredni (CIL) jest niezależnym od procesora zestawem rozkazów, do którego kompilowane są wszystkie programy korzystające ze środowiska .NET. Zawiera instrukcje niezbędne do ładowania, przechowywania i inicjalizowania obiektów oraz do wywoływania ich metod. Wraz z metadanymi i wspólnym systemem typów, MSIL pozwala na pełną integrację pomiędzy różnymi językami programowania.  Kod skompilowany do języka IL jest wejściem do kompilatora JIT (Just-In-Time Compilation) przekształcającego go w kod maszynowy.  Kod jest kodem zarządzanym Platformy Technologiczne 2012

CIL – kompilacja JIT

12

 C#

CIL jest kompilowany do kodu procesora podczas wykonywania programu

Point pt; pt = new Point(); pt.x = 200; pt.y = 300; dev-time compile CIL // Point pt = new Point(); .locals init ([0] class Point pt) newobj instance void Point::.ctor() stloc.0

// pt.x = 200; ldloc.0

ldc.i4 0xc8 stfld int32 Point::x Intel x86 call FD5B0AD8 ; allocate mov ecx, eax ; ecx == pt call dword ptr ds:[003E5144h] ; pt.ctor

mov dword ptr [ecx+4], 0C8h ; pt.x = 200 mov dword ptr [ecx+8], 12Ch ; pt.y = 300 run-time compile // pt.y = 300; ldloc.0

ldc.i4 0x12c stfld int32 Point::y Platformy Technologiczne 2012

CIL - przykład

13

IL_006e: ldloc.s

IL_0070: ldloc.1

V_4 IL_0071: ldelema IL_0076: ldloc.0

IL_0077: ldloc.1

IL_0078: ldarg.1

[System.Drawing]System.Drawing.Color

IL_0079: sub IL_007a: ldloc.2

IL_007b: callvirt instance valuetype [System.Drawing]System.Drawing.Color [System.Drawing]System.Drawing.Bitmap::GetPixel(int32, int32) IL_0080: stobj [System.Drawing]System.Drawing.Color

IL_0085: ldloc.1

IL_0086: ldc.i4.1

IL_0087: sub IL_0088: stloc.1

IL_0089: ldloc.1

IL_008a: ldarg.1

IL_008b: bge.s

IL_006e Platformy Technologiczne 2012

Podzespoły - Assemblies

14

    Logiczne bloki, skompilowane do kodu pośredniego IL, z których buduje się aplikacje .NET Zawierają kod w języku IL oraz metadane Wersjonowane Opisywane przez 2 rodzaje metadanych:  manifest     Nazwa podzespołu Numer wersji Podpis cyfrowy Lista uprawnień  metadane indywidualne Platformy Technologiczne 2012

Assemblies - metadane

15

 Metadane typów - szczegółowy opis typów zdefiniowanych w kodzie zarządzanym, z którym są związane. Opis ten przechowywany jest w tym samym pliku, w którym znajduje się kod CIL. Informacje zawierają:  Opis typów   nazwę typu zasięg typu (publiczny lub w granicach podzespołu)         nazwę typu, po którym dziedziczy opisywany typ implementowane interfejsy implementowane metody udostępniane właściwości obsługiwane zdarzenia Atrybuty – dodatkowe informacje o elementach kodu atrybuty mają określone nazwy i funkcje, definiowane przez różne części środowiska .NET Framework mogą one służyć do sterowania sposobem wykonywania kodu, opisać wymagania bezpieczeństwa

Prog.cs

class A { ... } class B { ... }

Lib.cs

class C { ... } csc Prog.cs,Lib.cs

Prog.exe

manifest metadata CIL code of A CIL code of B CIL code of C loader Platformy Technologiczne 2012

Assemblies

16

 Po skompilowaniu do kodu IL, zarządzany kod jest częścią podzespołu   podzespół zawiera jedną lub wiele DLLs or EXEs Podzespoły mogą być używane jako prywatne albo współdzielone   Podzespół prywatny jest instalowany poprzez kopiowanie do folderu nie wymagane jest umieszczenie w rejestrze   Są podstawą bezpieczeństwa kodu Pobierany kod może mieć przydzielone uprawnienia Platformy Technologiczne 2012

Bezpieczeństwo w .NET

17

 Role Based Security  Identity (tożsamość użytkownika)  Principal (role użytkownika)  Code Access Security  Ograniczanie funkcjonalności kodu  Ograniczanie wywołania kodu  Identyfikacja kodu Platformy Technologiczne 2012

Role Based Security

18

 Identity  WindowsIdentity, GenericIdentity, IIdentity  Principals  WindowsPrincipal, GenericPrincipal, IPrincipal  Możemy uzależnić wykonanie kodu od posiadanych przez użytkownika uprawnień Platformy Technologiczne 2012

Code Access Security

19

    Operuje na uprawnieniach do kodu (FileIOPermission, UIPermission...) Można tworzyć własne zestawy uprawnień Na poziomie CLR tworzone są grupy kodu o identycznych uprawnieniach 4 poziomy uprawnień:     Enterprise (cały kod zarządzany) Machine (cały kod zarządzany na komputerze) User (cały kod zarządzany powiązany z użytkownikiem) Application Domain (kod zarządzany w aplikacji hosta) Platformy Technologiczne 2012

20

Historia platformy

1.0

1.1

2.0

3.0

3.5

4.0

Wersja Data wydania

2002-02-13 2003-04-24 2005-11-07 2006-11-06 2007-11-19 2010-04-12 Platformy Technologiczne 2012

Biblioteki klas

21

 Elementy biblioteki klas .NET Framework, pogrupowane są za pomocą hierarchicznej struktury przestrzeni nazw (namespace)  ok. 100 namespaces z około 2000 typów  Umożliwiają dostęp do usług systemowych i zostały zaprojektowane tak, aby stanowiły podstawę do tworzenia aplikacji, komponentów i kontrolek .NET

Platformy Technologiczne 2012

Użyteczne namespaces

22 Namespace

System System.Collections

System Collection.Generic

System.IO

System.Text

System.Data

System.XML

System.XML.Serialization

Opis

Podstawowe klasy, które definiują najczęściej używane typy danych, zdarzenia, procedury obsługi zdarzeń, interfejsy, atrybuty i wyjątki.

Inne klasy w tej przestrzeni nazw udostępniają usługi związane z konwersją typów danych, manipulowaniem parametrami metod, obliczeniami matematycznymi, zdalnym i lokalnym wywoływanie programów, zarządzaniem środowiskiem aplikacji, oraz nadzorowaniem zarządzanego i niezarządzanego kodu.

Definiują różne kolekcje obiektów - listy, kolejki, stos, słowniki, tablice skrótów Podstawowy dostęp i zarządzanie strumieniami danych. Zawiera typy umożliwiające synchroniczny i asynchroniczny odczyt i zapis do strumieni danych i plików. Kodowanie znaków, konwersje znaków i manipulacje łańcuchami znaków Dostęp i zarządzanie danymi i źródłami danych. Architektura dostępu do danych ADO.NET, umożliwia tworzenie komponentów, które pozwalają na wydajne zarządzanie danymi pochodzącymi z różnych źródeł. Zgodna ze standardami obsługa przetwarzania XML’a Serializacja obiektów do postaci XML Platformy Technologiczne 2012

Użyteczne namespaces

23 Namespace

System.Net

System.Runtime.Serialization

System.Threading

System.Web

System.ServiceModel

System.Windows.Forms

Opis

Udostępnia proste interfejsy programistyczne dla wielu protokołów używanych we współczesnych sieciach.

Klasy używane do serializowania i deserializowania obiektów. Klasy i interfejsy umożliwiające programowanie wielowątkowe.

Wsparcie dla zarządzania, komunikacji i projektowania serwerów i klientów oraz usług internetowych XML Web Services; m.i.: manipulacje plikami cookie, transfer plików, obsługę wyjątków, zarządzanie buforem wyjściowym, stanem sesji. Budowanie aplikacji rozproszonych za pomocą API WCF Funkcje interfejsu użytkownika dla aplikacji działających pod kontrolą systemu Windows. Platformy Technologiczne 2012

Dostępność narzędzi

24

    MSDNAA Bezpłatne wersje Express MS BizSpark ( http://www.microsoft.com/bizspark/ ) Implementacje OpenSource ( http://www.mono-project.com

) Platformy Technologiczne 2012

25

.NET vs Java

 .NET:  Wiele języków, jedna platforma  Java:  Jeden język, wiele platform Platformy Technologiczne 2012