Introducción a la plataforma.net

Transcripción

1 Introducción a la plataforma.net Integración de Sistemas Parte II. Diseño e implementación de aplicaciones Web con.net

2 Objetivos Conocer el origen y las características de la plataforma.net Estudiar el núcleo de la plataforma.net: el.net Framework Conocer herramientas de desarrollo e implementaciones alternativas

3 Contenido Introducción Principales características.net Framework Acceso a datos con ADO.NET Aplicaciones Web: ASP.NET Herramientas de desarrollo Implementaciones alternativas

4 Qué es.net? Plataforma de desarrollo y ejecución compuesta de Entorno de Ejecución (Common Language Runtime) Bibliotecas de Funcionalidad (Class Library) Lenguajes de Programación E.g. C#, VB.NET, COBOL, Perl, Phython Compiladores Herramientas de Desarrollo (IDE & Tools) Documentación y Guías de Arquitectura

5 Contenido Introducción Principales características Acceso a datos con ADO.NET Aplicaciones Web: ASP.NET Herramientas de desarrollo Implementaciones alternativas

6 Características de.net Plataforma independiente del lenguaje Múltiples lenguajes disponibles (C#, VB.NET, COBOL, Perl, Phython, Eiffel, etc.) Código fuente se compila a Intermediate Language (IL) También denominado Microsoft Intermediate Language (MSIL) o Common Intermediate Language (CIL) Se compila antes de ser ejecutado (no es interpretado) Sentencias IL manipulan tipos de datos comunes, compartidos por todos los lenguajes de.net Common Type System (CTS) Todos los lenguajes proporcionados por Microsoft tienen la misma potencia y capacidad de acceso a los recursos y servicios que expone el.net Framework No condiciona la elección del lenguaje

7 Características de.net Plataforma de ejecución intermedia En tiempo de ejecución, el Common Language Runtime (CLR) es el responsable de cargar y ejecutar una aplicación.net Utiliza compilación Just-In-Time (JIT) para traducir IL a código máquina El código.net siempre es compilado, nunca interpretado No usa máquina virtual para ejecutar aplicaciones Código es compilado JIT la primera vez que se llama El proceso de compilación produce un fichero Windows ejecutable en formato portable executable (PE). Implicaciones: El CLR nunca sabe, ni le importa, qué lenguaje fue usado para crear la aplicación o componente Basta reemplazar el compilador para que el código funcione en otra plataforma (en teoría)

8 Características de.net. Modelo de ejecución Todos los lenguajes son compilados a IL Extraído de: Grimes, F. (2002). Microsoft. Net for Programmers: Manning.

9 Características de.net Código gestionado (managed code) Las aplicaciones.net que se ejecutan bajo el esquema mostrado se dice que son aplicaciones gestionadas (managed applications) No se ejecutan directamente sobre el SO El CLR es el responsable de cargar y verificar el código, la recolección de basura (Garbage Collector),... La metadata es una característica clave en.net Describe tipos incluyendo sus campos, propiedades, firmas de los métodos y operaciones soportadas Se genera automáticamente en tiempo de compilación Así, los componentes.net son auto descriptivos y no se requiere configuración adicional para que componentes escritos en diferentes lenguajes interoperen

10 Características de.net Plataforma 100% Orientada a Objetos Permite el desarrollo de aplicaciones empresariales Modelo de programación único para todo tipo de aplicaciones (consola, Web, aplicaciones móviles, etc.) y dispositivos de hardware (PC, PDA, SmartPhone, etc.)

11 IL vs. Java bytecode Java bytecode específicamente diseñado para soportar lenguaje Java, mientras IL diseñado para soportar múltiples lenguajes Java Virtual Machine diseñada para permitir Java bytecode interpretado o compilado, mientras IL fue diseñado explícitamente para compilación JIT (Just-In-Time Compilation) y no para interpretar código

12 Evolución de la plataforma.net Versión Número de Versión Fecha de liberación (Release Date) Versión de Visual Studio VS.NET Novedades Visual Basic.NET, C# Instalado por defecto en Windows VS.NET 2003.NET Compact Framework, J# Windows Server VS 2005 Windows Server 2003 R VS 2008 WPF, WF, WCF, Card Space Windows Vista, Windows Server 2008 Windows 7, Windows Server 2008 R VS VS 2012 Windows 8, Windows Server 2012

13 Contenido Introducción Principales características.net Framework Arquitectura Common Language Runtime.NET Framework Class Library Common Type System (CTS) Common Language Specification (CLS) Assemblies CLR Hosting & Application Domains Acceso a datos con ADO.NET Aplicaciones Web: ASP.NET Herramientas de desarrollo Implementaciones alternativas

14 .NET Framework Paquete de software fundamental de la plataforma.net. Incluye: Entorno de ejecución (CLR) Bibliotecas de funcionalidad reutilizable (Class Library) Tres variantes principales:.net Framework Redistributable Package (CLR + CL).NET Framework SDK (CLR + CL + compiladores, depuradores, etc.).net Compact Framework Distribución libre y gratuita

15 Arquitectura del.net Framework VB C++ C# J#.NET Framework SDK.NET Framework Redistributable.NET Framework Class Library Common Language Specification LINQ ADO.NET Entity Framework WPF WCF WF Card Space ADO.NET WinForms ASP.NET Base Class Library Common Language Runtime Windows COM+ Services

16 Common Language Runtime El CLR es un entorno de ejecución que puede ser usado por distintos lenguajes de programación (realmente IL) Es una implementación del estándar Common Language Infrastructure (CLI) El CLR es el responsable de cargar y ejecutar una aplicación.net Utiliza compilación JIT para traducir IL a código máquina Además, gestiona las aplicaciones, haciéndose responsable de: Cargar, verificar y ejecutar código, la recolección de basura (Garbage Collector), proteger las aplicaciones unas de otras, hacer cumplir las restricciones de seguridad, proporcionar servicios de depuración e incluir soporte para versiones y desarrollo La gestión del código por parte del CLR proporciona una capa extra que desacopla la aplicación del SO

17 .NET Framework Class Library Conjunto de tipos básicos (clases, interfaces, etc.) que vienen incluidos en el.net Framework Los tipos están organizados en jerarquías lógicas de nombres, denominados namespaces E.g. System.Collections, System.Data, System.Web, etc. Los tipos son independientes del lenguaje de programación de alto nivel que se desee utilizar (C#, VB.NET, etc.) Los tipos están disponibles para todos los lenguajes compatibles con la plataforma.net Es extensible y totalmente orientada a objetos

18 .NET Framework Class Library Se divide en dos partes Base Class Library Incluye un pequeño subconjunto de la CL Clases en mscorlib.dll y algunas de las clases en System.dll y System.core.dll Las clases de la BCL están disponibles en las distinas implementaciones del.net Framework Framework Class Library Es un superconjunto de las clases de la BCL formado por la librería completa de clases incluidas con el.net Framework Incluye un conjunto muy extenso de librerías como WinForms, ADO.NET, ASP.NET, LINQ, WPF y WCF, entre otras

19 Enterprise Library Biblioteca de clases (Application Blocks) que agrupa funcionalidades comunes en aplicaciones empresariales

20 Common Type System (CTS) El Common Type System (CTS) o Sistema de Tipos Común es el conjunto de reglas que han de seguir las definiciones de tipos de datos para que el CLR las acepte Es clave para la integración multilenguaje Define un conjunto común de tipos de datos orientados a objetos Filosofía: Todo es un objeto Todo tipo hereda directa o indirectamente del tipo System.Object Todo lenguaje de programación.net debe implementar los tipos definidos por el CTS (no tiene porqué implementar todos, pero sí un subconjunto: CLS) Define tipos valor y tipos referencia

21 Common Language Specification (CLS) El CLS define el mínimo conjunto de características que todos los lenguajes deben soportar, si pretenden ajustarse al CLR y soportar operatividad multilenguaje Todos los componentes desarrollados y compilados de acuerdo con la especificación CLS pueden interactuar entre sí, independientemente del lenguaje de programación de alto nivel en el que fueron escritos El CLR/CTS soporta muchas más características que el subconjunto definido por el CLS Si la operatividad multilenguaje no es un objetivo, se pueden desarrollar tipos más ricos, limitados únicamente por el conjunto de características del lenguaje que se esté utilizando El CLS define reglas a las que se deben adherir los tipos y los métodos visibles externamente, para que éstos sean accesibles desde cualquier lenguaje de programación Las reglas del CLS no afectan a código que es accesible únicamente desde el ensamblado (assembly) en que se define Librerías que se adhieren al CLS se dicen CLS-compliant

22 Common Language Specification (CLS) El CLR/CTS ofrece un conjunto de características Algunos lenguajes exponen un gran subconjunto del CLR/CTS Programando en IL se podrían utilizar todas las características del CLR/CTS El CLS define el mínimo conjunto de características que todos los lenguajes deben soportar Los lenguajes ofrecen un subconjunto del CLR/CTS y un superconjunto del CLS (pero no necesariamente el mismo superconjunto) Extraído de: Richter, J. (2003). Applied Microsoft. NET framework programming: Microsoft Press.

23 CLS. Lenguajes compatibles Ada APL Basic (Visual Basic) C# C C++ Delphi Java COBOL Component Pascal (Queensland U Tech) ECMAScript (JScript) Eiffel (Monash U.) Fortran F# Haskell (Utrecht U.) JavaScript Lisp Mondrian (Utrecht) Mercury (Melbourne U.) Oberon (Zurich University) Perl Prolog (P#) Python Scheme (Northwestern U.) SmallTalk

24 Assemblies Un Assembly o Ensamblado es la unidad mínima de ejecución, distribución, instalación y versionado de aplicaciones.net Extensión.dll o.exe Todo código ejecutable debe formar parte de un Assembly Contienen: Código IL Manifest (Manifiesto): describe el conjuntos de archivos que forman el ensamblado METADATA: información sobre sí mismos y los recursos de los que dependen (son autodescriptivos) El CLR utiliza la metadata al cargar y ejecutar el ensamblado

25 Assemblies Aplicación.NET se compone de uno o más ensamblados Pueden ser: Privados: sólo pueden ser usados por una aplicación (opción por defecto) Compartidos: se instalan en la Global Assembly Cache y pueden ser usados por varias aplicaciones

26 Assemblies Combinando módulos gestionados en Assemblies Extraído de: Richter, J. (2003). Applied Microsoft. NET framework programming: Microsoft Press.

27 Assemblies Herramienta IL Dissasembler (ildasm.exe), incluida en el.net Framework SDK

28 Global Assembly Cache (GAC) Es un repositorio centralizado de ensamblados en el cual se instalan todos los ensamblados que serán utilizados por múltiples aplicaciones en la misma máquina Para registrar un ensamblado en la GAC es necesario utilizar la herramienta gacutil.exe, incluida en el.net Framework SDK Obligatorio un nombre completo distinto para cada librería (no confundir con el nombre del archivo) Se consigue con tecnología de cifrado de clave pública Es posible distinguir entre versiones de un mismo ensamblado y éstas pueden convivir sin ningún conflicto Cada aplicación utiliza la versión de la librería que necesite Soluciona problema DLL Hell Actualizaciones y desinstalaciones más simples

29 Global Assembly Cache (GAC) En XP: Panel de Control > Herramientas Administrativas >.NET Framework Configuration Administrative tool

30 Global Assembly Cache (GAC)

31 Global Assembly Cache (GAC) En W7, directamente desde Windows Explorer %windir%\assembly\ E.g. C:\WINDOWS\assembly

32 CLR Hosting & Application Domains Una aplicación.net necesita una pieza de código llamada Runtime Host para ejecutarse El Runtime Host carga el CLR en un proceso, crea Application Domains dentro del proceso y carga y ejecuta el código del usuario dentro de esos Application Domains CLR Host CLR AppDomain 1 Código Gestionado AppDomain N Código Gestionado

33 CLR Hosting & Application Domains Los Application Domains son procesos virtuales dentro del CLR Se ejecutan dentro de un proceso del Sistema Operativo Un proceso puede contener varios Application Domains Más eficiente que múltiples procesos del SO Todos los ensamblados que conforman una aplicación siempre son cargados en un Application Domain Los Application Domains proporcionan un aislamiento entre aplicaciones, que garantiza: Una aplicación pueda ser detenida independientemente del resto Una aplicación no pueda acceder directamente a código en ejecución de otra aplicación Un fallo en una aplicación no afecte al resto de aplicaciones

34 Funcionamiento: Resumen Desarrollo (VisualStudio.NET) Análisis y diseño Ejecución (Plataforma.NET) Verificación Código fuente Compilador Compilación (JIT) Código Nativo Código IL (Ensamblado) Ejecución (CLR)

36 Acceso a datos con ADO.NET System.Data Common OracleClient Odbc SqlClient OleDb SqlTypes System.Xml XSLT XPath Serialization Schema

37 ADO.NET Arquitectura Entorno Conectado Entorno Desconectado

38 Acceso a Bases de Datos Relacionales: Entorno Conectado Los usuarios están constantemente conectados a la fuente de datos Ventajas: Mejor control de concurrencia Los datos se mantienen actualizados Desventajas: Se requiere una conexión constante (consume recursos del servidor) Escalabilidad limitada por cantidad de conexiones

39 Acceso a Bases de Datos Relacionales: Entorno Conectado En un escenario conectado, los recursos se mantienen en el servidor hasta que la conexión se cierra Pasos 1) Abrir Conexión 2) Ejecutar Comando 3) Procesar Filas en DataReader 4) Cerrar DataReader 5) Cerrar Conexión

40 Acceso a Bases de Datos Relacionales: Entorno Desconectado Una parte de los datos del repositorio central se copia y modifica en forma local, para luego sincronizarse con éste Ventajas Forma cómoda de trabajar, si los datos únicamente se necesitan para lectura Desventajas Los datos no están sincronizados Sólo es válido para ciertos escenarios

41 Acceso a Bases de Datos Relacionales: Entorno Desconectado En un escenario desconectado, los recursos no se mantienen en el servidor mientras los datos se procesan Pasos 1) Abrir Conexión 2) Llenar DataSet mediante DataAdapter 3) Cerrar Conexión 4) Procesar DataSet 5) Abrir Conexión 6) Actualizar fuente de datos mediante DataAdapter 7) Cerrar Conexión

42 ADO.NET Entity Framework Es un OR/M (Object Relational / Mapping) para.net Incluído en.net Framework 3.5 SP1 y en VS2008 SP1 (11 de agosto de 2008) A día de hoy ya proporciona soporte para la mayoría de los SGBD relacionales Mapeado: Store Schema Definition Language (SSDL) Conceptual Schema Definition Language (CSDL) Mapping Specificacion Language (MSL) VS 2008 incluye asistente gráfico para hacerlo

43 ADO.NET Entity Framework Arquitectura Global de Entity Framework Extraído de: Lerman, J. (2009). Programming Entity Framework: O Reilly.

45 Aplicaciones Web: ASP.NET Versión para la plataforma.net de la tecnología ASP (Active Server Pages) Tres partes muy diferenciadas: Formularios Web (Web Forms) Controles (Server Controls) Controles HTML Controles HTML Servidor (runat=server) WebControls Servicios Web

46 Aplicaciones Web: ASP.NET System.Web Services Description Discovery Protocols UI HtmlControls WebControls Caching Security Configuration SessionState

48 Herramientas de desarrollo. Visual Studio

49 Express Editions Herramientas de desarrollo gratuitas Diseñadas para estudiantes y principiantes Hay varias ediciones, según el tipo de aplicación y el lenguaje: Visual Web Developer XXXX Express, Visual Basic XXXX Express, Visual C# XXXX Express, Visual C++ XXXX Express, Windows Phone Developer Tools, SQL Server Express, etc. Características avanzadas, por ejemplo: Refactoring Code Snippets Diseñadores WYSIWYG para Windows Presentation Foundation Depuradores Intellisense Persistencia mediante Entity Framework

50 SQL Server 2008 Express Edición gratuita: SQL Server 2008 Express (Runtime only) Motor de Base de Datos SQL Server 2008 Express with Tools + SQL Server Management Studio Basic SQL Server 2008 Express with Advanced Services: + Motor de búsqueda de datos de texto + Servicios para la creación de informes Soporta LINQ, Entity Data Model y ADO.NET Entity Framework Funcionalidades para la gestión de datos complejos Nuevos tipos de datos Date y Time mejorados Nuevos tipos de datos: Filestream y HierarchyID Proporciona T-SQL Intellisense Integración con Visual Studio SP1 Distribución a partir de noviembre de 2008

52 Implementaciones Alternativas Otras implementaciones del framework.net : Portable.NET MONO Project (Novell Corporation) Entornos de desarrollo MonoDevelop SharpDevelop

53 Portable.NET Implementación limitada de la plataforma.net bajo licencia GNU GPL Soporta las librerías: Base Class XML Windows Forms Persigue el funcionamiento de.net sobre cualquier tipo de plataforma De momento, tiene un alcance muy limitado El proyecto tiene como objetivos principales de desarrollo de aplicaciones stand-alone y servicios Web en C#

54 Mono Project Incluye Implementación de Common Language Infrastructure (CLI) Librería clases sobre CLR Compilador C# Entornos ejecución: Linux, Unix, Solaris MacOS X Windows Portabilidad.NET MONO MoMA Patrocinado por Novell Corporation

55 Mono develop

56 SharpDevelop SharpDevelop. The Open Source Development Environment for.net: Soporta: C# Visual Basic.NET

57 SharpDevelop SharpDevelop: Requiere la instalación previa del framework.net 3.5 Sistemas operativos Windows XP SP2 y posteriores Características Soporte para compiladores Microsoft Integración con NUnit y NAnt Integración con la documentación de.net 3.5 Funcionalidades: IntelliSense, soporte para snippets, código autocompletable Diseñador visual de Windows Forms Navegador de clases y utilidades de definición de código Diseñador de bases de datos visual Conversión de código C# - VisualBasic

58 Bibliografía Recomendada: Grimes, F. (2002). Microsoft. Net for Programmers: Manning. Complementaria: Richter, J. (2003). Applied Microsoft. NET framework programming: Microsoft Press.

59 Recursos Open Source Software in C# IDEs Librerías, Fuentes, etc. Project Hosting for Open Source Software MSDN Code Gallery: Aplicaciones, snippets Ejemplos, guías