Учебное пособие (Самохвалов Э.Н., Ревунков Г.И., Гапанюк Ю.Е. - Введение в проектирование и разработку Интернет-приложений)

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаФакультет «Информатика и системы управления»Кафедра «Системы обработки информации и управления»Э.Н. Самохвалов, Г.И. Ревунков, Ю.Е. ГапанюкВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕИ РАЗРАБОТКУИНТЕРНЕТ-ПРИЛОЖЕНИЙЧасть IЧерновик электронного учебного изданияУчебное пособие по дисциплине«Базовые компоненты интернет-технологий»Москва(С) 2017 МГТУ им. Н.Э.

БАУМАНАУДК 004.43Самохвалов Э.Н., Ревунков Г.И., Гапанюк Ю.Е.Введениевпроектированиеиразработкуинтернет-приложений. Часть I. Электронное учебное издание. – М.: МГТУимени Н.Э. Баумана, 2017. 260 с.Издание предназначено для ознакомления с основами языкапрограммирования C#. Рассматриваются основы среды исполнения.NET,основные конструкцииязыкаC#, основыобъектно-ориентированного программирования в C#, основы работы сколлекциями,файловойпараллельнойобработкисистемой,данных,рефлексией,введениевосновытехнологиюразработки оконных пользовательских интерфейсов WindowsForms.Для студентов МГТУ имени Н.Э. Баумана, обучающихся поспециальности «Информатика и вычислительная техника».Электронное учебное изданиеСамохвалов Эдуард НиколаевичРевунков Георгий ИвановичГапанюк Юрий ЕвгеньевичВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКУИНТЕРНЕТ-ПРИЛОЖЕНИЙ.

ЧАСТЬ I© 2017 МГТУ имени Н.Э. Баумана3ПредисловиеДанное учебное пособие предназначено для ознакомления с основамиязыка программирования C#.В издании изложены основы среды исполнения .NET, конструкцииязыка C#, объектно-ориентированное программирование в C#, работа сколлекциями, файловой системой, рефлексией, параллельная обработкаданных, введение в технологию разработки оконных пользовательскихинтерфейсов Windows Forms.В пособии используется принцип обучения на основе примеров. Всеизучаемые технологии рассмотрены в виде последовательности примеров,архив с примерами предоставляется в виде приложения на диске.

Дисксодержит набор пронумерованных примеров проектов. Ссылки на номерапримеров даны в тексте.В качестве среды разработки в пособии используется Visual StudioCommunity 2017. В соответствии с лицензионным соглашением на данныйпрограммный продукт «любое количество ваших пользователей могутиспользовать это программное обеспечение для разработки и тестированияприложений в рамках сетевого дистанционного или аудиторного обученияи образования, а также для проведения академических исследований»1.Дисциплину «Базовые компоненты интернет-технологий» читаеткафедра «Системы обработки информации и управления» в третьемсеместре.

Основной предмет изучения в рамках данной дисциплины – языкпрограммирования C#. Это обусловлено следующим: в первых двух семестрах студенты кафедры изучают языкипрограммирования C и C++, поэтому к третьему семестру онизнакомы с синтаксисом языка C++ и основами объектно-1Условия лицензионного соглашения на использование программного обеспечения MicrosoftVisual Studio Community 2017 – https://www.visualstudio.com/ru/license-terms/mlt553321/4ориентированногопрограммированиянаC++.Языкпрограммирования C# имеет много общих особенностей с С++.Чтение языка C# непосредственно после C++ позволяетсконцентрироваться на сходствах и различиях между ними; вотличиеотпрограммированиясодержитрядобъектно-ориентированногоС++,считающегосяконструкций,языкаклассическим,присущихC#объектно-ориентированным языкам следующего поколения, например,таких как делегаты и рефлексия; для языка C# реализовано большое количество прикладныхтехнологий, применяющихся при создании промышленныхприложений; Windows Forms и WPF для разработки оконногопользовательского интерфейса; LINQ и Entity Framework дляобработки данных; ASP.NET MVC для разработки вебприложений.

Использование языка С++ возможно только сограниченным набором прикладных технологий, например сWindows Forms, разработка веб-приложений на основе ASP.NETMVC не предполагает использования языка С++; дисциплиначитают«Разработкапреподавателиинтернет-приложений»,кафедры«Системыкоторуюобработкиинформации и управления» в пятом семестре, включаетизучение технологии ASP.NET MVC, для чего требуется знаниеязыка «C#».Цель преподавания дисциплины «Базовые компоненты интернеттехнологий» – содействие формированию у обучающихся следующихкомпетенций: способностиразрабатыватьиотлаживатькомпонентыаппаратно-программных комплексов с помощью современныхавтоматизированных средств проектирования (ПК-7);5 умению разрабатывать интерфейсы «человек - ЭВМ» (ПК-12);В результате изучения дисциплины «Базовые компоненты интернеттехнологий»:студент должен знать: основы языка программирования С#;уметь: разрабатыватьконсольныеиоконныеприложениясиспользованием С#; разрабатывать интерфейсы человек-ЭВМ с использованиемтехнологии Windows Forms;иметь навыки: разработкиконсольныхиоконныхприложенийсиспользованием С#; разработки интерфейсов человек-ЭВМ с помощью WindowsForms.Материалданногоучебногопособиявцеломсоответствуетсодержанию дисциплины «Базовые компоненты интернет-технологий»,которую читают в третьем семестре преподаватели кафедры «Системыобработки информации и управления».6ВведениеОсобенность современного состояния дел в области разработкиинтернет-приложений – большое количество используемых технологий.На стороне веб-браузера – язык разметки HTML, технологиякаскадных таблиц стилей CSS, язык программирования JavaScript.

Настороне веб-сервера – большое количество фреймворков (каркасов) длявеб-разработки на различных языках программирования, из которыхнаиболее известны PHP, Python, Perl, C#, Java, JavaScript.Для использования какого-либо фреймворка необходимо знатьсоответствующийязыкпрограммирования.Внастоящеевремявсообществе веб-разработчиков достаточно популярен фреймворк ASP.NETMVC, который предполагает знание языка C#.Поэтому именно изучению языка C# авторы и посвятили данноепособие.71 Краткая характеристика языка программированияC#Современный объектно-ориентированный язык программированияобщего назначения C# разработан компанией Microsoft для платформы.NET.С его помощью можно разрабатывать консольные приложения,оконные приложения с использованием технологий Windows Forms иWPF, веб-приложения с помощью технологий ASP.NET и ASP.NET MVC.Для обработки данных предназначены технологии LINQ и EntityFramework.Первая версия C# появилась в начале 2000 годов.

Создателем языкаC# является Андерс Хейлсберг, который до работы над языком C# былразработчиком компилятора с языка Паскаль и среды разработки Delphi.Это безусловно сказалось на C#, который, не смотря на синтаксис,унаследованный от С++, впитал в себя лучшие структурные чертыПаскаля.В 2005 году вышла версия 2.0, включавшая средства и библиотеки дляразработки оконных приложений на основе технологии Windows Forms.В 2008 году была выпущена версия 3.5, содержавшая средства ибиблиотеки для разработки оконных приложений на основе технологииWPF.

Также в нее была добавлена технология LINQ, представлявшаясобой SQL-подобный язык запросов, встроенный в C#. Этот новаторскийподход Андерса Хейлсберга до сих пор не имеет развитых аналогов вдругих языках программирования. Фактически, именно версия 3.5сформировала основную концепцию языка, которая с тех пор непретерпела принципиальных изменений, хотя в его новые версиидобавлено большое количество новых синтаксических конструкций ибиблиотек, особенно для параллельной и асинхронной обработки данных.8Язык C# продолжает активно развиваться.

Из новых проектов следуетотметить проект модульного компилятора Roslyn, предоставляющийразработчикам API для различных этапов компиляции, что облегчаетсоздание новых языков программирования для платформы .NET.Нужно подчеркнуть, что Андерсу Хейлсбергу удалось не толькорешить сложную техническую задачу по созданию быстрого компилятора,но и, главное – создать концептуально удачный язык программирования,который подходит как для задач обучения, так и для практическойразработки крупных проектов. Основные черты языка программированияC#: синтаксис, в целом унаследованный от С++ и Java; некоторые конструкции языка, унаследованные из Паскаля, но«обернутые» в синтаксис подобный тому, что у С++. хорошая читаемость кода, что очень важно при разработкебольших проектов; технология LINQ, облегчающая обработку сложных структурданных; большое количество библиотек, что полезно для решенияразличных задач.Конечно, в рамках небольшого пособия можно рассмотреть толькоосновы языка программирования C#.

Для его углубленного изученияможно рекомендовать книги [1-3].Хочется также отметить, что среда исполнения .NET и языкпрограммирования C# детально документированы в справочной системеMSDN (Microsoft Developer Network) – https://msdn.microsoft.com.92 Среда исполнения .NET2.1 Краткое описание среды исполнения .NETСреда исполнения .NET представляет собой виртуальную средуисполненияпрограмм,или,говоряупрощенно,программно-реализованную модель микропроцессора, которая исполняет команды наспецифическом машинном языке.

Этот язык называется MSIL (MicrosoftIntermediate Language) или иногда IL (Intermediate Language). Данный языкмашинных команд подобен другим языкам, например, языку командмикропроцессора Intel.Как для команд микропроцессора Intel существует язык ассемблера,так и для MSIL есть специфический язык ассемблера. Программу на немможно получить путем дизассемблирования исполняемого файла .NET.Основной компонент .NET, который используется для выполненияMSIL-кода – Common Language Runtime (CLR) или .NET runtime. Код,исполняемый под управлением CLR, иногда называют управляемым(managed) кодом.Другая важнейшая составляющая платформы .NET – сборщик мусора(garbage collector).

В программах на С++ память выделяется с помощьюоператора new и освобождается посредством оператора delete. В языкахплатформы .NET существует оператор выделения памяти (в C# он такженазывается new), но оператор освобождения памяти принципиальноотсутствует. Среда .NET сама следит за тем, нужна ли программевыделенная память и если не нужна, то память автоматическиосвобождается сборщиком мусора. Поэтому в среде исполнения .NETневозможны ошибки утечки памяти из-за того, что разработчик пропустилвызов оператора delete.Среда исполнения .NET архитектурно очень похожа на средуисполнения Java, которая исторически появилась первой.