Programación I Ing. Pablo M. Flores Jara

Transcripción

1 Programación I Ing. Pablo M. Flores Jara pablofloresjara@gmail.com

2 ENTORNO DE DESARROLLO Ing. Pablo M. Flores Jara

3 Entorno de Desarrollo Integrado (IDE) (I) Un entorno de desarrollo integrado, es un entorno de programación que ha sido empaquetado como un programa de aplicación, es decir, consiste en un editor de código, un compilador, un depurador y un constructor de interfaz gráfica (GUI).

4 Entorno de Desarrollo Integrado (IDE) (II) Los IDE proveen un marco de trabajo amigable para la mayoría de los lenguajes de programación tales como C++, PHP, Python, Java, C#, Delphi, Visual Basic, etc. En algunos lenguajes, un IDE puede funcionar como un sistema en tiempo de ejecución, en donde se permite utilizar el lenguaje de programación en forma interactiva, sin necesidad de trabajo orientado a archivos de texto.

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6 Ejemplos de IDE Algunos ejemplos de entornos integrados de desarrollo (IDE) son los siguientes: Eclipse NetBeans IntelliJ IDEA JBuilder de Borland JDeveloper de Oracle KDevelop Anjunta Clarion MS Visual Studio Visual C++

7 Entorno de Desarrollo Integrado (IDE) (cont.) Los IDE ofrecen un marco de trabajo para la mayoría de los lenguajes de programación tales como C++, Python, Java, C#, Delphi, Visual Basic, etc. En algunos lenguajes, un IDE puede funcionar como un sistema en tiempo de ejecución, en donde se permite utilizar el lenguaje de programación en forma interactiva, sin necesidad de trabajo orientado a archivos de texto.

8 Entorno de Desarrollo Integrado (IDE) (cont.) Es posible que un mismo IDE pueda funcionar con varios lenguajes de programación. Este es el caso de Eclipse, al que mediante plagios se le puede añadir soporte de lenguajes adicionales.

9 Características Multiplataforma Soporte para diversos lenguajes de programación Integración con Sistemas de Control de Versiones Reconocimiento de Sintaxis Extensiones y Componentes para el IDE Integración con Framework populares Depurador Importar y Exportar proyectos Múltiples idiomas Manual de Usuarios y Ayuda

10 IDEs más utilizados (I) Existen diferentes versiones de los IDEs pero estos son algunos del software que utilizan IDE, estos son: a) Eclipse: Software libre. Es uno de los entornos Java más utilizados a nivel profesional. El paquete básico de Eclipse se puede expandir mediante la instalación de plugins para añadir funcionalidades a medida que se vayan necesitando.

11 IDEs más utilizados (II) b) NetBeans: Software libre. Otro de los entornos Java muy utilizados, también expandible mediante plugins. Facilita bastante el diseño gráfico asociado a aplicaciones Java. c) BlueJ: Software libre. Es un entorno de desarrollo dirigido al aprendizaje de Java (entorno académico) y sin uso a nivel profesional. Destaca por ser sencillo e incluir algunas funcionalidades dirigidas a que las personas que estén aprendiendo tengan mayor facilidad para comprender aspectos clave de la programación orientada a objetos.

12 IDEs más utilizados (III) d) JBuilder: Software comercial. Se pueden obtener versiones de prueba o versiones simplificadas gratuitas en la web, buscando en la sección de productos y desarrollo de aplicaciones. Permite desarrollos gráficos. e) JCreator: Software comercial. Se pueden obtener versiones de prueba o versiones simplificadas gratuitas en la web. Este IDE está escrito en C++ y omite herramientas para desarrollos gráficos, lo cual lo hace más rápido y eficiente que otros IDEs.

13 Ventajas de los IDEs (I) La curva de aprendizaje es muy baja. Es más ágil y óptimo para los usuarios que no son expertos en manejo de consola. Formateo de código. Funciones para renombrar variables, funciones. Warnings y errores de sintaxis en pantalla de algo que no va a funcionar al interpretar o compilar. Poder crear proyectos para poder visualizar los archivos de manera gráfica. Herramientas de refactoring como por ejemplo seria extraer una porción de código a un método nuevo. No es recomendado pero posee un navegador web interno por si queremos probar las cosas dentro de la IDE.

14 Ventajas de los IDEs (II) De acuerdo a todo esto algunos IDEs no son gratuitos por el mismo motivo que el software son utilizados para trabajos mejorados, por tal motivo en los IDEs podemos implementar líneas de código donde podamos resolver algún problema con base al compilador, este es el que nos permitirá modificar o corregir nuestros errores del programa. Mi opinión acerca de los IDEs es que algunos de estos necesitan muchas aplicaciones para poder sacar la aplicación y en otros es muy fácil utilizarlos porque al momento de escribir las líneas de código te corrige tus problemas de la aplicación, de acuerdo a esto en mi punto de vista el IDE que se pudiera implementar sería el de JCreator y Eclipse.

15 Ventajas de los IDEs (III) Algunos entornos son compatibles con múltiples lenguajes de programación, como Eclipse o NetBeans, ambos basados en Java; o MonoDevelop, basado en C#. También puede incorporarse la funcionalidad para lenguajes alternativos mediante el uso de plugins. Por ejemplo, Eclipse y NetBeans tienen plugins para C, C++, Ada, Perl, Python, Ruby y PHP, entre otros.

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17 Microsoft.NET.NET es un framework de Microsoft que hace un énfasis en la transparencia de redes, con independencia de plataforma de hardware y que permita un rápido desarrollo de aplicaciones. Basado en ella, la empresa intenta desarrollar una estrategia horizontal que integre todos sus productos, desde el sistema operativo hasta las herramientas de mercado..net podría considerarse una respuesta de Microsoft al creciente mercado de los negocios en entornos Web, como competencia a la plataforma Java de Oracle Corporation y a los diversos framework de desarrollo web basados en PHP. Su propuesta es ofrecer una manera rápida y económica, a la vez que segura y robusta, de desarrollar aplicaciones o como la misma plataforma las denomina, soluciones permitiendo una integración más rápida y ágil entre empresas y un acceso más simple y universal a todo tipo de información desde cualquier tipo de dispositivo.

18 Consideraciones La plataforma.net de Microsoft es un componente de software que puede ser añadido al sistema operativo Windows. Provee un extenso conjunto de soluciones predefinidas para necesidades generales de la programación de aplicaciones, y administra la ejecución de los programas escritos específicamente con la plataforma. Esta solución es el producto principal en la oferta de Microsoft, y pretende ser utilizada por la mayoría de las aplicaciones creadas para la plataforma Windows..NET Framework se incluye en Windows Server 2008, Windows Vista y Windows 7. De igual manera, la versión actual de dicho componente puede ser instalada en Windows XP, y en la familia de sistemas operativos Windows Server Una versión "reducida" de.net Framework está disponible para la plataforma Windows Mobile, incluyendo teléfonos inteligentes. La norma (incluido en ECMA-335, ISO/IEC 23271) que define el conjunto de funciones que debe implementar la biblioteca de clases base (BCL por sus siglas en inglés, tal vez el más importante de los componentes de la plataforma), define un conjunto funcional mínimo que debe implementarse para que el marco de trabajo sea soportado por un sistema operativo. Aunque Microsoft implementó esta norma para su sistema operativo Windows, la publicación de la norma abre la posibilidad de que sea implementada para cualquier otro sistema operativo existente o futuro, permitiendo que las aplicaciones corran sobre la plataforma independientemente del sistema operativo para el cual haya sido implementada. El Proyecto Mono emprendido por Ximian pretende realizar la implementación de la norma para varios sistemas operativos adicionales bajo el marco del código abierto.

19 Componentes Los principales componentes del marco de trabajo son: El conjunto de lenguajes de programación. La biblioteca de clases base o BCL. El entorno común de ejecución para lenguajes, o CLR (Common Language Runtime) por sus siglas en inglés. Debido a la publicación de la norma para la infraestructura común de lenguajes (CLI por sus siglas en inglés), el desarrollo de lenguajes se facilita, por lo que el marco de trabajo.net soporta ya más de 20 lenguajes de programación y es posible desarrollar cualquiera de los tipos de aplicaciones soportados en la plataforma con cualquiera de ellos, lo que elimina las diferencias que existían entre lo que era posible hacer con uno u otro lenguaje. Algunos de los lenguajes desarrollados para el marco de trabajo.net son: C#, Visual Basic.NET, Delphi (Object Pascal), C++, F#, J#, Perl, Python, Fortran, Prolog (existen al menos dos implementaciones, el P# y el Prolog.NET ), Cobol y PowerBuilder.

20 Common Language Runtime El CLR es el verdadero núcleo del framework de.net, entorno de ejecución en el que se cargan las aplicaciones desarrolladas en los distintos lenguajes, ampliando el conjunto de servicios del sistema operativo (W2k y W2003). Permite integrar proyectos en distintos lenguajes soportados por la plataforma.net, como C++, Visual Basic, C#, entre otros. La herramienta de desarrollo compila el código fuente de cualquiera de los lenguajes soportados por.net en un código intermedio, el CIL (Common Intermediate Language) antes conocido como MSIL (Microsoft Intermediate Language), similar al BYTECODE de Java. Para generarlo, el compilador se basa en la especificación CLS (Common Language Specification) que determina las reglas necesarias para crear el código MSIL compatible con el CLR. Para ejecutarse se necesita un segundo paso, un compilador JIT (Just-In-Time) es el que genera el código máquina real que se ejecuta en la plataforma del cliente. De esta forma se consigue con.net independencia de la plataforma de hardware. La compilación JIT la realiza el CLR a medida que el programa invoca métodos. El código ejecutable obtenido se almacena en la memoria caché del ordenador, siendo recompilado de nuevo sólo en el caso de producirse algún cambio en el código fuente.

21 Características Es el encargado de proveer lo que se llama código administrado, es decir, un entorno que provee servicios automáticos al código que se ejecuta. Los servicios son variados: Cargador de clases: permite cargar en memoria las clases. Compilador MSIL a nativo: transforma código intermedio de alto nivel independiente del hardware que lo ejecuta a código de máquina propio del dispositivo que lo ejecuta. Administrador de código: coordina toda la operación de los distintos subsistemas del Common Language Runtime. Recolector de basura: elimina automáticamente de memoria objetos no utilizados. Motor de seguridad: administra la seguridad del código que se ejecuta. Motor de depuración: permite hacer un seguimiento de la ejecución del código aún cuando se utilicen lenguajes distintos. Verificador de tipos: controla que las variables de la aplicación usen el área de memoria que tienen asignado. Administrador de excepciones: maneja los errores que se producen durante la ejecución del código. Soporte de multiproceso (hilos): permite desarrollar aplicaciones que ejecuten código en forma paralela. Empaquetador de COM: coordina la comunicación con los componentes COM para que puedan ser usados por el.net Framework. Biblioteca declases Base que incluye soporte para muchas funcionalidades comunes en las aplicaciones.

22 Estandarización y licenciamiento En agosto de 2000, Microsoft, Hewlett-Packard e Intel trabajaron conjuntamente para estandarizar el lenguaje de programación C# y una Infraestructura de Lenguaje Común (CLI por sus siglas en inglés). Para Diciembre de 2001, ambos fueron ratificados por los estándares Internacionales ECMA. ISO también siguió los pasos para abril de Mientras Microsoft y sus socios de negocios ganaban patentes para los lenguajes CLI y C#, ECMA e ISO solicitaron que era esencial que la implementación estuviera disponible bajo términos no discriminatorios. Además de alcanzar estos términos, las compañías también accedían a dejar estas patentes disponibles. Sin embargo, esto no aplicó para la parte del.net Framework, que no está cubierto por los estándares ECMA/ISO. Esto incluye Windows Forms, ADO.NET y ASP.NET.

23 Biblioteca de Clases Base de.net La Biblioteca de Clases Base (BCL por sus siglas en inglés) maneja la mayoría Manejo de tipos de datos unificado de las operaciones básicas que se encuentran involucradas en el desarrollo de aplicaciones, incluyendo entre otras: Interacción con los dispositivos periféricos Manejo de datos (ADO.NET) Administración de memoria Cifrado de datos Transmisión y recepción de datos por distintos medios (XML, TCP/IP) Administración de componentes Web que corren tanto en el servidor Generación de código como en el cliente (ASP.NET) Manejo y administración de excepciones Manejo del sistema de ventanas Herramientas de despliegue de gráficos (GDI+) Herramientas de seguridad e integración con la seguridad del sistema operativo Interacción con otras aplicaciones Manejo de cadenas de caracteres y expresiones regulares Operaciones aritméticas Manipulación de fechas, zonas horarias y periodos de tiempo Manejo de arreglos de datos y colecciones Manipulación de archivos de imágenes Aleatoriedad Manejo de idiomas Auto descripción de código Interacción con el API Win32 o Windows API. Compilación de código

24 Biblioteca de Clases Base de.net (cont.) Esta funcionalidad se encuentra organizada por medio de espacios de nombres jerárquicos. La Biblioteca de Clases Base se clasifica, en cuatro grupos clave: ASP.NET y Servicios Web XML Windows Forms ADO.NET.NET

25 Ensamblados Un ensamblado es un compilado EXE o DLL que contiene código CIL que se genera desde los diferentes lenguajes.net, y que es ejecutado por el CLR. Puede contener una o varias clases al igual que uno o varios namespaces. Los ensamblados pueden tener diferentes decoradores que definen el entorno de ejecución de los mismos COM+, DCOM, Remoting, etc.

26 Ensamble.NET

27 Common Intermediate Language Common Intermediate Language (CIL, pronunciado "sil" o "kil") (anteriormente llamado Microsoft Intermediate Language o MSIL) es el lenguaje de programación legible por humanos de más bajo nivel en el Common Language Infrastructure y en el.net Framework. Los lenguajes del.net Framework compilan a CIL. CIL es un lenguaje ensamblador orientado a objetos, y está basado en pilas. Es ejecutado por una máquina virtual. Los lenguajes.net principales son C#, Visual Basic.NET, C++/CLI, y J#.

28 Common Intermediate Language (cont.) CIL fue conocido originalmente como Microsoft Intermediate Language (MSIL) durante las versiones de prueba de los lenguajes.net. Debido a esto, CIL es frecuentemente llamado MSIL. Es posible ejecutar este lenguaje en plataformas GNU/Linux gracias al Proyecto Mono, que implementa una máquina virtual similar a la de.net pero de software libre.

29 Información general Durante la compilación de los lenguajes de programación.net, el código fuente es convertido a código CIL en lugar de código objeto específico del procesador o de la plataforma. CIL es un conjunto de instrucciones independientes de la plataforma y que puede ser ejecutado en cualquier CPU.

30 Instrucciones CIL[editar] El código intermedio de CIL incluye un conjunto de instrucciones para las siguientes grupos de tareas: Carga y almacenamiento Aritméticas Conversión de tipos Creación y manipulación de objetos Operadores de pila (push / pop) Transferencia de control (saltos) Invocación y retorno de métodos Manejo de excepciones Concurrencia basada en monitores

31 Compilación en tiempo de ejecución La compilación en tiempo de ejecución (JIT, just-in-time) involucra convertir el código intermedio en código inmediatamente ejecutable por la CPU. La conversión es realizada gradualmente durante la ejecución del programa. La compilación JIT proporciona optimización especifica para el ambiente, seguridad de tipos en tiempo de ejecución, y verificación de ensamblados. Para cumplir con esto, el compilador JIT examina los metadatos del ensamblado en busca de accesos ilegales y maneja las violaciones apropiadamente.

32 Generador de imágenes nativas El generador de imágenes nativas (NGEN) produce una imagen binaria nativa para el entorno actual. El bytecode es omitido completamente o convertido en instrucciones nativas de CPU antes de la ejecución. Esto elimina la sobrecarga del JIT a costo de la portabilidad; cuando una imagen generada por NGEN es ejecutada en un entorno no compatible, el.net framework automáticamente utilizara el compilador JIT. Se pretende que NGEN haga la ejecución de ensamblados más rápida al eliminar el proceso de compilación JIT en tiempo de ejecución, pero en algunos casos, esto tiene efectos adversos debido a la optimización hecha por el optimizador JIT. Por este hecho, se sugiere usar NGEN solo después de medir el rendimiento de la aplicación antes y después de usarlo.

33 Compilación a.net Native en la nube Desde abril del 2014 Microsoft comenzó a desarrollar la tecnología en la nube necesaria para que todas las aplicaciones en su tienda de aplicaciones universal se compilaran mediante.net Native a código nativo según cada dispositivo. Esto mejorará enormemente el rendimiento de Aplicaciones Universales en Windows 10 tanto para teléfonos como para PCs, permitiendo que estas abran y reanuden un 60% más rápido y usen un 20% menos de memoria, permitiendo al sistema menores tiempos de respuesta. Esto mejorará el rendimiento enormemente, especialmente en dispositivos donde el consumo de memoria y procesador es crítico, como por ejemplo los dispositivos que actualmente ejecutan Windows Phone 8.1 y que actualizarán a Windows 10 Mobile a finales del año 2015.

34 Metadato Los metadatos son información acerca de las clases compiladas. Al igual que los tipos de biblioteca en el Component Object Model, permite a las aplicaciones proporcionar y descubrir interfaces, clases, tipos, métodos y campos en el ensamblado. El proceso de lectura de metadatos es llamado reflexión.

35 Ejecución de CIL El código fuente es convertido a Common Intermediate Language y un ensamblado.net es creado. Hasta la ejecución de un ensamblado.net, su CIL es pasado a través del compilador JIT del Common Language Runtime para generar código nativo. (La compilación NGEN elimina este paso en tiempo de ejecución.) El código nativo es ejecutado por el procesador de la computadora.

36 Common Type System El Common Type System (CTS) o Sistema de Tipo Común es el conjunto de reglas que han de seguir las definiciones de tipos de datos para que el CLR las acepte. Es decir, aunque cada lenguaje gestionado disponga de su propia sintaxis para definir tipos de datos, en el MSIL resultante de la compilación de sus códigos fuente se han de cumplir las reglas del CTS.

37 Common Type System (cont.) Algunos ejemplos de estas reglas son: Cada tipo de dato puede constar de cero o más miembros. Cada uno de estos miembros puede ser un campo, un método, una propiedad o un evento. No puede haber herencia múltiple, y todo tipo de dato ha de heredar directa o indirectamente de System.Object.

38 Common Type System (cont.) Los modificadores de acceso admitidos son:

39 Common Language Specification Para poder interactuar completamente con otros objetos, sea cual sea el lenguaje en que se hayan implementado, los objetos deben exponer a los llamadores sólo aquellas características que sean comunes para todos los lenguajes con los que deben interoperar. Por este motivo, se ha definido Common Language Specification (CLS), que es un conjunto de características de lenguaje básicas requeridas por la mayoría de las aplicaciones.

40 Reglas Las reglas de CLS definen un subconjunto del sistema de tipos común, es decir, todas las reglas aplicables al sistema de tipos común se aplican a CLS, excepto cuando se definan reglas más estrictas en CLS. CLS ayuda a mejorar y garantizar la interoperabilidad entre lenguajes mediante la definición de un conjunto de características en las que se pueden basar los programadores y que están disponibles en una gran variedad de lenguajes. CLS también establece los requisitos de compatibilidad con CLS; estos requisitos permiten determinar si el código administrado cumple la especificación CLS y hasta qué punto una herramienta dada admite la programación de código administrado que utilice las características de CLS.

41 Reglas (cont.) Si un componente sólo utiliza las características de CLS en la API que expone a otro código (incluidas las clases derivadas), se garantiza que se puede obtener acceso al componente desde cualquier lenguaje de programación que admita CLS. Los componentes que cumplen las reglas de CLS y usan sólo las características incluidas en CLS se conocen como componentes compatibles con CLS.

42 Reglas (cont.) La mayoría de los miembros definidos por los tipos de la biblioteca de clases de.net Framework son compatibles con CLS. Sin embargo, algunos tipos de la biblioteca de clases tienen uno o más miembros que no son compatibles con CLS. Estos miembros permiten el uso de características de lenguaje que no se encuentran en CLS. Los tipos y miembros que no son compatibles con CLS se identifican como tales en la documentación de referencia y, en todos los casos, existe una alternativa compatible con CLS.

43 Reglas (cont.) CLS se diseñó de manera que fuese lo suficientemente amplio como para incluir las construcciones de lenguaje que normalmente necesitan los programadores y lo suficientemente pequeño como para que todos los lenguajes pudieran admitirlo. Además, se ha excluido de CLS cualquier construcción de lenguaje de la que no se puede verificar rápidamente la seguridad de tipos del código, de manera que todos los lenguajes compatibles con CLS pueden generar código que es posible comprobar.

44 Características En la tabla siguiente, se resumen las características que se incluyen en CLS y se indica si cada característica se aplica a programadores y compiladores (Todos) o sólo a compiladores.

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