Введение в теорию программирования. Объектно-ориентированный подход
Компонентное программирование в .NET
Пожалуй, наиболее существенным нововведением идеологии Microsoft .NET является компонентно-ориентированный подход к программированию.
Во-первых, следует отметить то обстоятельство, что компонентно-ориентированный подход к проектированию и реализации программных систем и комплексов является в некотором смысле развитием объектно-ориентированного и практически более пригоден для разработки крупных и распределенных систем (например, корпоративных приложений).
Прежде всего, сформулируем основополагающее для рассматриваемого подхода определение компонента. Под компонентом будем далее иметь в виду независимый модуль программного кода, предназначенный для повторного использования и развертывания. Как видно из определения, применение компонентного программирования призвано обеспечить более простую, быструю и прямолинейную процедуру первоначальной инсталляции прикладного программного обеспечения, а также увеличить процент повторного использования кода, т.е. усилить основные преимущества ООП.
Говоря о свойствах компонентов, следует прежде всего отметить, что это существенно более крупные единицы, чем объекты (в том смысле, что объект представляет собой конструкцию уровня языка программирования). Другими отличиями компонентов от традиционных объектов являются возможность содержать множественные классы и (в большинстве случаев) независимость от языка программирования.
Заметим, что, автор и пользователь компонента, вообще говоря, территориально распределены и используют разные языки. Вполне возможно, что они не только пишут программы, но и говорят на разных языках.
Получив представление о компонентах и их отличиях от традиционных объектов ООП, рассмотрим существующие подходы к моделированию вариаций компонентного подхода в современной практике проектирования и реализации программных комплексов и систем.
Прежде всего, поскольку основной вычислительной средой для исследования в данном курсе является Microsoft .NET, обсудим особенности модели для компонентно-ориентированной разработки программного обеспечения, предложенной корпорацией Microsoft.
Эта модель называется компонентной объектной моделью (или Component Object Model, COM) и является изначальным стандартом, принятым для компонентной разработки приложений в корпорации Microsoft.
Компонентная модель COM определяет протокол для конкретизации (т.е. создания экземпляров) и использования компонент (по аналогии с классами и объектами) как внутри одного и того же процесса, так и между различными процессами или компьютерами, предназначенными для выполнения того или иного программного проекта, основанного на компонентной технологии. Модель COM является достаточно универсальной и используется в качестве фундамента для таких технологий проектирования и реализации программного обеспечения, как ActiveX, OLE и целого ряда других технологий. Приложения для COM-модели могут создаваться средствами таких языков и сред разработки как Visual Basic, C++, .NET и т.д.
Другим известным стандартом для компонентной модели является стандарт компании Sun Microsystems, известный как JavaBeans, который не обладает свойством независимости от языка программирования. Еще один широко используемый стандарт компонентного программирования - архитектура объектных запросов CORBA (несмотря на поддержку многоязычной разработки приложений, существуют сложности, связанные с отображением одного языка реализации в другой; для этой цели применяется достаточно громоздкий интерфейс, основанный на специальном языке описания IDL).
В рамках компонентного подхода сборкой называется логическая единица, содержащая множество модулей, необходимых для осуществления инсталляции программного обеспечения. Сборка характеризуется уникальностью, которая обеспечивается идентификатором версии сборки и цифровой подписью автора. Сборка является самодостаточной единицей для установки программного обеспечения и не требует никаких дополнений. Возможно как индивидуальное, так и коллективное (сетевое) использование сборки на основе компонентной технологии. Сборка обеспечивает простой и удобный механизм инсталляции и экономит средства, необходимые для развертывания программного обеспечения, сводя к минимуму затраты времени и сил на установку.
Описание сборки содержится в так называемом манифесте, где хранятся метаданные о компонентах сборки, идентификация автора и версии, сведения о типах и зависимостях, а также режим и политика использования. Метаданные типов манифеста исчерпывающе описывают все типы, определенные в сборке, а именно, свойства, методы, аргументы, возвращаемые значения, атрибуты, базовые классы и т.д.
Заметим, что промежуточный язык IL всегда компилируется в естественный (native) код до выполнения программы.
Для более эффективного манипулирования системой типизации компонент создаваемого программного обеспечения в рамках модели COM, концепция .NET предусматривает механизм пространств имен (namespace).
Пространством имен будем называть механизм среды Microsoft .NET, предназначенный для идентификации типов объектов языков программирования и среды реализации.
Описания пространств имен по аналогии с описаниями типов данных размещаются в файлах. Перечислим основные свойства, которыми характеризуются пространства имен в среде Microsoft .NET. Прежде всего, пространства имен могут как объединять различные сборки, так и быть вложенными друг в друга. Кроме того, файлы с описаниями могут содержать множественные пространства имен. Важно отметить, что между пространствами имен и файлами не существует однозначного соответствия. Наконец, полное имя типа должно содержать все необходимые пространства имен.
Приведем пример файла xxx.cs с описанием множественных пространств имен на языке C#:
xxx.cs namespace A { ... } namespace B { ... } namespace C { ... }
Приведем пример файла xxx.cs с описанием пространств имен на языке C# с неоднозначным (с учетом предыдущего примера) соответствием файлов и пространств имен:
xxx.cs namespace A { class C { ... } }
Кроме свойств, перечисленных выше, механизм пространств имен в среде вычислений .NET обладает еще целым рядом важных особенностей.
Так, допускается импорт пространств имен с использованием зарезервированного слова using языка программирования C# (похожий подход реализован в модулях языка Modula-2).Проиллюстрируем эту особенность фрагментом программы на языке C#:
using System;
Кроме того, существует возможность импорта одних пространств имен в другие. Проиллюстрируем это свойство фрагментом программы на языке C#:
using A; namespace B { using C; ... }
Отметим также, что для явного указания полных и сокращенных имен разрешаются псевдонимы (alias). Проиллюстрируем это свойство следующим примером программы на языке C#:
using F = System.Windows.Forms; ... F.Button b;
Как видно из приведенного фрагмента программы, для удобства вызова стандартного пространства имен .NET под именем System.Windows.Forms применяется псевдоним F.
