Chương 1: Kiến trúc của C# và .NET

Chương 1: Kiến trúc của C# và .NET




Phần 1: Mối quan hệ giữa C# và .NET
C# là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng rất mới. Cấu trúc và lập luận của C# có đầy đủ các đặc tính của một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng trước đó ( C++, Java ). C# được thiết kế dùng cho nền .NET framework, một công nghệ mới và đầy triển vọng trong việc phát triển các ứng dụng hệ thống và mạng internet.
Bên cạnh đó, C# c̣òn là một ngôn ngữ lập trình hoàn toàn độc lập, điều đó có nghĩa là mã của C# được chạy trên .NET nhưng có những đặc tính của C# mà .NET không hỗ trợ ( quá tải toán tử ) hay là những đặc tính của .NET mà C# không hỗ trợ.


Continue



Phần 2: Cấu trúc và hoạt động của .NET

Chúng ta đă xem qua mối quan hệ giữa C# và .NET. Tất cả các mă của C# đều được biên dịch trên nền .NET. Để có thể làm việc hiệu quả với C#, chúng ta hăy xem qua cấu trúc và hoạt động của .NET.

2.1Khái niệm .NET
.NET là một môi trường quản l‎y, phát triển và thực thi các mă ngôn ngữ biết.NET. .NET cung cấp các khả năng về cấp phát và thu hồi bộ nhớ, quản ly cấp quyền, cung cấp và quản l‎y các nguồn tài nguyên. Trọng tâm của .NET bao gồm 2 thành phần là CLR ( the comon language runtime ) và .NET framework class lybary – Các thư viện cơ sở.

2.2Hoạt động của .NET

Mă chương tŕnh sẽ được biên dịch thành MSIL (Microsoft Intermediate Language).
Dịch IL thành nền cụ thể của .NET bằng CLR.
Có rất nhiều ngôn ngữ biết .NET, bao gồm C++, VB.NET, Managed C++, J+ and J#, Scripting languages, COM. Mă của chúng cũng sẽ được biên dịch thành IL. IL sẽ đảm bảo sự tương thích giữa các ngôn ngữ khác nhau. 1 thành phần của ngôn ngữ này có thể sử dụng thành phần và thuộc tính của thành phần nằm trong ngôn ngữ khác. Đây có thể nói là một khả năng kì diệu của C#. Để đạt được những điều đó, IL bao hàm những thuộc tính sau:

1. Hỗ trợ hướng đối tượng và giao diện ( interface )

2. Phân biệt giữa kiểu giá trị và kiểu tham chiếu

3. Định kiểu mạnh

4. Quản lỗi thông qua các ngoại lệ

5. Sử dụng các thuộc tính.



2.2.1Hỗ trợ hướng đối tượng và sử dụng giao diện.
IL tạo nhiều thuận lợi với các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, không phải vô tình mà các thư viện cơ sở của .NET đều được viết = C# ( OOP ). IL cũng đưa ra y tưởng về giao diện (interface). Windows cũng hỗ trợ chuẩn giao diện gọi là COM. ‎
COM là một nhị phân chuẩn cho phép các thành phần có thể tương tác với nhau mà không cần quan tâm đến ngôn ngữ nào đă tạo lập ra chúng. Điều đó có nghĩa là các mă dịch ra đều thống nhất và tương thích với COM. Tuy rằng COM không hỗ trợ tính thừa kế, chính ì́ thế COM đánh mất sự thuận lợi của lập tì́nh hướng đối tượng.

Tương thích chéo
Với khả năng hỗ trợ đồng thời nhiều loại ngôn ngữ, sau khi được biên dịch thành IL, mă của các ngôn ngữ khác nhau có thể làm việc cùng với nhau. Cụ thể là

Một lớp được tạo ra trong một ngôn ngữ có thể thừa kế từ một lớp được viết trong một ngôn ngữ khác.
Một lớp có thể chứa thể hiện của một lớp khác không quan tâm đến ngôn ngữ đă tạo ra hai lớp đó.
Một đối tượng có thể gọi trực tiếp phương thức của một đối tượng khác được viết bởi một ngôn ngữ khác.
Các đối tượng (hoặc các tham chiếu đến các đối tượng) có thể được truyền qua lại giữa các hàm
Bạn có khả năng bẫy lỗi từng bước chương tŕnh nguồn giữa các ngôn khác nhau

2.2.2 Phân biệt kiểu giá trị và kiểu tham chiếu.
IL có sự phân biệt rõ ràng đối với kiểu giá trị và kiểu tham chiếu. Trên IL, các kiểu giá trị vẫn được lưu trong vùng Stack, các kiểu tham chiếu vẫn được lưu trong vùng Heap.

2.2.3 Định kiểu mạnh.
IL có sự phân biệt rơ ràng đối với từng kiểu dữ liệu trả về, các kiểu dữ liệu luôn được đánh dấu cụ thể. Điều này là hoàn toàn phù hợp với đặc tính hỗ trợ nền cho nhiều loại ngôn ngữ của .NET. Một vấn đề nảy sinh đó là có những kiểu được hỗ trợ trong ngôn ngữ này nhưng lại không được hỗ trợ trong ngôn ngữ khác hoặc là nếu một lớp xuất thân hoặc chứa một lớp khác th́ nó cần phải biết tất cả các kiểu dùng trong các lớp đó.

CTS
Để đáp ứng được tác vụ đó, IL sử dụng tiến trình CTS – Common Type System, đây vốn là một bộ con trong .NET, đảm bảo tất cả các kiểu dữ liệu khác nhau của các ngôn ngữ khác nhau đều được biên dịch thành một kiểu chung trên nền .NET


CLS
CLS phối hợp với CTS để đảm bảo sự tương thích giữa các ngôn ngữ. CLS là một chuẩn mà tất cả các ngôn ngữ biết .NET đều phải tuân theo. CLS hoạt động theo 2 nguyên tắc

CLS không hoàn ṭan bó buộc các ngôn ngữ lập trình, điều này khiến cho các ngôn ngữ hoàn toàn có thể phát triển theo các chiều hướng riêng
CLS gắn một chuẩn lên các ngôn ngữ lập tŕnh biết .NET, điều này đảm bảo mă của các ngôn ngữ đó luôn được hỗ trợ khi biên dịch.

Garbare Collection
Garbage collector là một thành phần quản lí bộ nhớ của .NET.
Tốc độ hoạt động của C# hoàn toàn phụ thuộc vào Garbare collection, GC là một ứng dụng có mục đích giải phóng bộ nhớ trên nền .NET. Nguyên tắc làm việc của GC như sau.
Các mă sau khi được biên dịch, kết quả sẽ được đưa hoàn toàn vào Heap, khi Heap đầy, GC sẽ thực thi so sánh với các mă đang thực hiên, nếu như các kết quả không dùng đến, GC sẽ thực hiện nhiệm vụ dọn dẹp và lấy lại bộ nhớ,

2.2.4 Bắt lỗi xử dụng các ngoại lệ
.NET được thiết kế để đơn giản hoá quá tŕnh bẫy lỗi thông qua các ngoại lệ, ư tưởng ở đây là một vùng mă được thiết kế như là các thủ tục quản ngoại lệ, mỗi đoạn mă có thể giải quyết một điêu kiện lỗi riêng (ví dụ, một file không được t́m thấy, hoặc không được phép thực thi một số lệnh). Những điều kiện này có thể được định nghĩa kĩ hoặc sơ qua tuỳ bạn. Cấu trúc ngoại lệ bảo đảm rằng khi một điều kiện sinh lỗi xảy ra, ngay lập tức luồn thi hành sẽ nhảy đến thủ tục quản ngoại lệ.


2.2.5 Sử dụng các thuộc tính
Các thuộc tính trong IL cho phép người dùng có thể sử dụng dễ dàng hoặc có thể tự thiết lập các thuộc tính của riêng họ

Tiến trình biên dịch thành mă .NET – Common language runtime
CLR có nhiệm vụ biên dịch mă IL thành mă nền .NET. Đây là một tiến tŕnh biên dịch kiểu just in time ( JIT ), khác với kiểu thông dịch trong Java.
Thay vì phải dịch toàn bộ ứng dụng một lần, tŕnh biên dịch JIT sẽ biên dịch từng phần mă khi nó được gọi Khi mă nguồn được biên dich, mă kết quả của nó sẽ được lưu lại trong bộ nhớ cho tới khi thoát khỏi ứng dụng, và trong các lần xử l‎y tiếp theo, máy tính sẽ không phải biên dịch lại một lần nữa, đây là ly‎ do các chương tŕnh .NET luôn chạy nhanh hơn trong những lần sau.
Một đặc điểm nữa là .NET luôn hỗ trợ tối ưu tuỳ vào loại vi xư l‎y, đối với các tiến tŕnh biên dịch các ngôn ngữ cấp cao xưa kia sẽ không tối ưu vào loại vi xử lư, nền .NET hỗ trợ tuỳ loại vi xử l‎ mà đưa ra cách thức phù hợp.



Nortonxe(UDS)