Принципы работы и структура Web-приложений на основе ASP.NET

Компиляция и язык MSIL

.NET-приложения исполняются иначе, чем традиционные Windows-приложения. Такие программы компилируются фактически в два этапа. На первом этапе исходный код компилируется во время построения проекта и вместо исполняемого файла с машинными кодами получается сборка^{2Сборка (assembly) – это коллекция файлов, которая предстает перед программистом в виде единой библиотеки динамической компоновки (DLL) или исполняемого файла (EXE). В технологии .NET сборка является базовой единицей для повторного использования, контроля версий, защиты и развертывания. Среда CLR представляет программисту ряд классов, позволяющих манипулировать сборками.} (assembly), содержащая команды промежуточного языка MSIL ( Microsoft Intermediate Language — промежуточный язык Microsoft). Код IL сохраняется в файле на диске. При этом файлы MSIL (сокращенно IL), генерируемые компилятором, например, С#, идентичны IL-файлам, генерируемым компиляторами с других языков .NET. В этом смысле платформа остается в неведении относительно языка. Самой важной характеристикой среды CLR является то, что она общая ; одна среда выполняет как программы, написанные на С#, так и программы на языке VB.NET.

Второй этап компиляции наступает непосредственно перед фактическим выполнением страницы. На этом этапе CLR транслирует промежуточный код IL в низкоуровневый собственный машинный код, выполняемый процессором. Процесс происходит следующим образом: при выполнении .NET-программы системы CLR активизирует JIT-компилятор, который затем превращает MSIL во внутренний код процессора. Этот этап известен как оперативная компиляция "на лету" (Just-In-Time) или JIT-компиляция (JIT'ing), и он проходит одинаково для всех приложений .NET (включая, например, приложения Windows). При исполнении программы CLR берет на себя управление памятью, контроль типов и решает за приложение ряд других задач. На рис. 1.3 показан этот двухэтапный процесс компиляции.

Рис. 1.3. Схема компиляции .NET-приложения

Стандартный JIT-компилятор работает по запросу. Когда вызывается тот или иной метод, JIT-компилятор анализирует IL-код и производит высокоэффективный машинный код, выполняемый очень быстро. JIT-компилятор достаточно интеллектуален, чтобы распознать, был ли код уже скомпилирован, поэтому во время выполнения программы компиляция происходит лишь при необходимости. По ходу своего выполнения .NET-программа работает все быстрее и быстрее, так как повторно используется уже скомпилированный код.

Спецификация CLS подразумевает, что все языки платформы .NET генерируют очень похожий IL-код. Кроме того, при компилировании программы в дополнение к MSIL формируется еще один компонент — метаданные. Они описывают данные, используемые программой, и это позволяет коду взаимодействовать с другим кодом. В результате объекты, созданные на одном языке, доступны и могут наследоваться на другом. То есть можно создать базовый класс на языке VB.NET, а производный от него класс — на языке С#.

В целом при написании приложения создается так называемый управляемый код (managed code), который выполняется под контролем среды исполнения CLR-приложения, не зависящей от языка. Поскольку приложение запускается под контролем CLR, управляемый код должен соответствовать определенным требованиям (т. е. компилятор должен создать MSIL-файл, предназначенный для CLR, а также использовать библиотеки .Net Framework^{3Библиотека классов .NET открывает доступ ко всем возможностям CLR. Классы, составляющие эту библиотеку, организованы при помощи пространств имен. Каждое пространство имен заключает в себе классы, выполняющие близкие функции.} ), при выполнении которых он получает множество преимуществ, включая современное управление памятью, способность совмещать языки, высокий уровень безопасности передачи данных, поддержку контроля версии и понятный способ взаимодействия компонентов программного обеспечения^{4Альтернативой управляемому коду является неуправляемый код, который не выполняется CLR. Однако до появления .NET Framework все Windows-программы использовали именно неуправляемый код.}.

Таким образом, компиляция .NET делится на два этапа с целью предоставления разработчикам удобных условий и мобильности. Перед созданием низкоуровневого машинного кода компилятору необходимо знать, в какой операционной системе и на каком базовом оборудовании будет функционировать приложение. Благодаря двум этапам компиляции можно создать скомпилированную сборку с кодом .NET и распределить ее более чем на одну платформу.

Конечно, компиляция не будет столь полезна, если ее выполнение будет необходимо каждый раз при запросе пользователем Web-страницы. К счастью, приложения ASP.NET не нужно компилировать всякий раз при запросе Web-страницы или Web-службы. Вместо этого код IL создается один раз и повторно генерируется только при изменении исходного кода. Подобным образом файлы собственного машинного кода кэшируются в системном каталоге с путем вроде С:\[WinDir]\Microsoft.NET\ Framework\[Version]\Temporary ASP.NET Files, где WinDir является каталогом Windows, a Version — номером установленной в данный момент версии .NET.

Архитектура ASP.NET

Каждое Web-приложение, разрабатываемое на основе ASP.NET состоит из информационной части, программного кода и сведений о конфигурации.

Информационная часть содержит статические и динамические элементы страницы и реализуется в виде Web-форм. Статические элементы представляют собой типичные элементы языка HTML, динамические же компонуются программным кодом приложения во время его выполнения (например, запросы к базе данных).

Программный код реализует логику, определенную в процедурах обработки данных, которые определяют реакцию приложения на запросы пользователя. Программный код исполняется сервером и взаимодействует с динамическими элементами информационной части для формирования отклика приложения.

Сведения о конфигурации представляют собой файлы, содержащие параметры, определяющие способ исполнения приложения на сервере, параметры безопасности, реакцию приложения на возникающие ошибки и т. д.

Основным элементом Web-приложения является Web-форма (или Web-страница), которая, с одной стороны, похожа на Windows-форму, т. к. позволяет размещать внутри себя различные элементы управления, способные отображать данные и реагировать на действия пользователя, а с другой — представляет собой HTML-страницу, т. к. содержит все ее атрибуты. Описания элементов управления, упомянутых ранее, представляются в коде HTML-страницы в виде специальных тегов.

На рис. 1.4 представлен пример простейшей страницы Web-приложения, содержащего всего лишь один элемент — кнопку. Как видно из рисунка, основой страницы является тело стандартного HTML-документа, внутри которого находится элемент form, а также кнопка button. Кроме того, в начале документа здесь присутствуют некоторые дополнительные элементы, которые будут рассмотрены позднее.

увеличить изображение
Рис. 1.4. Пример простейшей страницы Web-приложения

При запуске приложения данная страница отображается в окне браузера и выглядит следующим образом ( рис. 1.5).

Рис. 1.5. Отображение страницы Web-приложения в окне браузера

В свою очередь, с кнопкой связан программный код, который выполняется при нажатии на нее. Этот код располагается в отдельном файле, окно которого в момент разработки выглядит как на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Файл, содержащий программный код Web-страницы