[架构模式] .NET架构的核心开发技术

萧闫子

不可否认，应用软件的开发正在经历一次巨变——将最终增强开发人员的生产力并开启一道通向全新概念的应用程序的大门。

新型的开发模式正逐渐被推广，将分发软件演变成一种服务还有待于所有开发人员的共同努力，而互联网却将彻底改变应用程序的开发模式和配置方式。

传统上，软件开发人员通过集成本地系统服务的方式开发应用程序。这种模型使开发人员有权使用一整套丰富的开发资源，精确控制应用程序的性能。

如今，开发人员在很大程度上已挣脱了这种模式的束缚，致力于构建具有复杂结构的n层系统，这种系统能将网络中各处的众多的应用程序进行集成，并大大提升应用程序的价值。这样，开发人员便可集中精力挖掘软件独特的商业价值，而不必日夜为如何构建基本结构伤脑筋了。令人欣喜的局面将应运而生：软件投放市场的时间大大缩短、开发人员的编程效率明显提高，最为根本的是开发出质量上乘的软件。

我们正在进入计算机发展的下一个阶段——基于Internet的阶段，特别是基于Internet核心技术——XML扩充标记语言。尽管多层应用程序开发将焦点集中在建造大型企业级应用程序上，但现在XML使得能够创建可用于任何人、任何场所的大型应用程序。它扩大了应用程序的使用范围。这样，软件就不是只能从CD上安装的某种东西，而是一种服务——就像呼叫服务或者计费电视一样，可以通过通信媒体来预订。

这一切，是通过将紧密联接的、高效的n层计算技术与面向消息的、松散联接的Web概念相结合来实现的。我们将这种计算风格称为Web Service（Web服务），它的出现标志着人类已经迈入应用程序开发技术的新纪元。Web服务是一种应用程序，它可以使用标准的互联网协议，像超文本传输协议(HTTP)和XML，将功能纲领性地体现在互联网和企业内部网上。

我们也可将Web服务视作Web上的组件编程。

从理论上讲，开发人员通过调用Web应用编程接口（API)，将Web服务集成进他们的应用程序，就像调用本地服务一样。两者区别在于前者能够通过Internet发送到某个远程系统的服务上。例如，像微软护照（Microsoft Passport）这样的服务，可以给开发人员提供应用程序身份确认的功能。通过对护照服务编程，开发人员就可以利用护照服务的基础体系，实现维护用户数据库，确信服务开启和运行以及正确地备份等等功能。

松散联接

跨越网络的分布应用程序逻辑的概念并不是一个新名词，但跨越Web的分布和集成应用程序逻辑的概念却是。

此前，像微软的DCOM (Distributed Component Object Model )、Object Management Group公司的CORBA （Common Object Request Broker Architecture ）以及Sun公司的RMI(Remote Method Invocation )这些分布式对象模型被称为分布应用程序逻辑。运用这些系统结构，虽然服务放在远程系统上，开发人员仍然可以像原来本机编程那样维护和丰富应用程序的功能。

但这种系统的问题是不能扩展到Internet。因为该体系的基础是服务器上的客户端和服务器的紧密联结。这意味着两者必须是同质的基础体系，但也就常常意味着这种系统是非常脆弱的，如果有任何一端接口发生变化，另一端程序必然就会被中断。举个例子，如果服务器应用程序的接口改变了，那么客户端也将会失效。

开发中要求有一个紧密联接的系统这本身没有错，而且许多应用程序也一直就是建立在这些系统上的。但最终，随着时间的流逝，这种模型是不会扩展的。因为众多公司企业要求相互沟通，这很难保证会有一个统一的系统，同样也很难保证，你的客户的服务器会有你所需要的完全一致的系统，你甚至都不可能猜想到它所用的是什么操作系统、什么对象模型和什么编程语言。

相反，Web服务的联接非常松散。这就意味者你可以在联接的任何一端任意改变接口，而应用程序可以不受影响地照常工作。从技术上说，这主要是由于使用了拥有稳固性能的基于消息的异步技术，如像HTTP、SMTP等Web标准协议。而且最重要的是，XML可以帮助实现其通用性。

作为一个宏伟的计划，.NET的路还很长。今后的发展无论是崎岖坎坷还是一片光明，在对新技术和IT产业的推动上，微软都是功不可没的。

消息系统将通信的基本单元打包进自描述的、运用于网络通信层的包（被称做消息）。消息系统和分布式对象系统的关键区别在于，发送者需要对接收者的系统了解多少。使用分布式的对象系统，发送者需要帮助接收者考虑许多问题，比如应用程序将如何激活和卸载、调用的是什么接口等等。

另一方面，消息系统在通讯层上达成协议。发送者只需考虑的是接收者能够知道信息正被发送。发送方不需要了解一旦消息被收到后将会如何处理，也不需要对发送方和接收方之间作任何考虑。

在通讯层上达成协议的优势是显而易见的。例如，协议能够使接收方随时作修改而无须中断发送方，只要该协议始终明白是同一条消息。接收方不用中断任何当前应用程序，可以自由升级和改进。更进一步说，就是发送方不用要求任何特殊的软件就可以和接收方交谈，只要他发送的是符合格式的信息，接收方就可以作出应答。

XML的通讯基础：SOAP

建造跨越Web的Web服务的工作和异步系统的关键是使用统一的数据说明格式，这就是XML。特别说明的是，Web服务器在三方面需要XML来实现：基础语言、服务说明以及服务发现。

● SOAP：系统在底层需要有统一语言，特别地，应用程序相互通讯需要建立一套规则来说明如何表示不同数据类型（如整数和数组），如何表示命令（如进行数据处理）。同时，应用程序在需要时还可以扩充这种语言。简单对象存取协议SOAP（Simple Object Access Protocol），这是XML的一种实现，代表了一组如何表示和扩充数据和命令的规则集。

● WDSL(Web Services描述语言) ：一旦应用程序有了如何表述数据和命令的基本规则，他们就需要如何描述可以接收的特定数据和命令。应用程序只是声明如何接收整数是不够的，他们必须用明确的方法声明。如给你两个整数，把它们相乘。WDSL是一种XML语法，开发人员和开发工具可以用它来表示Web服务的功能。

● SOAP Discovery：最后需要一组规则来定位服务的描述——对于开发者和开发工具在什么地方可以发现一个Web服务。SOAP Discovery规范提供了一组规则让开发者和开发工具可以自动发现Web服务的描述。

一旦这些准备好了，开发者可以方便地发现Web 服务,把它作为一个对象集成进他们的应用程序，并使应用程序和Web服务相互通讯。

.NET框架:Web服务引擎

很显然，许多基本结构都需实现上述进程对开发人员和用户的透明化。.NET框架（.NET Framework)提供此基本结构。从.NET框架角度看，所有组件都可以是Web服务，而Web服务也仅是一种组件。实际上，.NET框架提取出微软组件对象模型(COM)的精华，将它们与松散联接计算的精华有机地结合在一起，生成了强大、高效的Web组件系统：简化程序员的“管道”操作，深入地集成了安全性，引进了基于互联网的操作系统，极大地改善应用程序的可靠性和可扩展性。

.NET框架由三个主要部分组成：通用语言运行库、一套层次结构的统一类库和一个被称为ASP+的高级ASP版本。

有关.NET的许多东西让人印象深刻，尤其是微软充分传达出的对互联网作为未来主要技术平台的首肯，和在某些方面对公开的标准的欢迎。

.NET的确牵动着每个人的猜测……

1.通用语言运行库

除了通用语言运行库的字面含义外，在开发阶段和运行过程中它还扮演着另一个角色。在组件运行时，运行库负责管理内存分配、启动和中止线程和进程、强化安全系数，同时还调整任何该组件涉及到的其他组件的附件配置。在开发阶段，运行库的角色稍微有点变化：因为很多方面可以自动实现（例如内存管理等）。运行库可以使开发过程变得非常简单，特别是同今天的COM编程相比更是如此。特别典型的是，像Reflection这样的特性可以极大地缩小开发人员将商业逻辑转化成一个可重复使用的组件而不得不编写的代码数量。

运行库对于编程语言来说并不是新鲜的东西。实际上每一种编程语言都已包含一个运行库。Visual Basic开发系统有最明显的运行库（正规名字为VBRUN），Visual C++也有一个MSVCRT，此外，像Visual FoxPro、Jscript、SmallTalk、Perl、Python和Java等等都如此。.NET框架的关键角色就是它提供了一个跨所有编程语言的统一环境。

2.统一编程类

.NET框架类为开发人员提供了一套可以使用的统一的面向对象、异步、层次结构的可扩展类库。现在，C++的使用者使用Microsoft Foundation Classes，Java程序员使用Windows Foundation Classes，Visual Basic的用户使用Visual Basic APIs。微软用.NET框架统一了这些不同的框架。结果是，开发人员不用非去学多个框架来完成自己的工作。而且，通过创建一套跨编程语言的通用API，.NET框架可以实现跨语言继承、纠错处理以及程序调试。实际上，从JScript 到C++的所有编程语言，对于.Net框架都是相互等同的，开发人员可以自由地选择他们想使用的任何语言。

.NET是一种全新的平台，它将对现有的所有代码产生影响。盖茨说：“微软所有的产品都会被涉及。我们的整个战略是围绕这个平台展开的。”

3.ASP+

ASP+是使用 .NET框架提供的类库构建而成的，它提供了一个Web应用程序模型，该模型由一组控件和一个基本结构组成。有了它，Web应用程序的构建变得非常容易。开发人员可以直接使用ASP+控件集，该控件集封装了公共的、用于超文本标识语言(HTML)用户界面的各种小组件（诸如文本框、下拉选单等等）。实际上，这些控件运行在Web服务器上，它们将用户界面转换成HTML格式后再发送给浏览器。在服务器上，控件负责将面向对象的编程模型呈现给Web开发人员，这种编程模型能提供面向对象的编程技术拥有的丰富功能。ASP+还提供一些基本结构服务（诸如会话状态管理和进程循环），这些服务进一步减少了开发人员要编写的代码量，并使应用程序的可靠性得到了大幅度提高。ASP+还允许开发人员将软件作为一项服务进行传送。通过使用ASP+ Web服务功能，ASP+开发人员只需进行简单的业务逻辑编程，而由ASP+基本结构负责通过SOAP传送服务。

尽管ASP+还未正式发行，但它已在改进应用程序功能方面创造出了令人难以置信的奇迹：在现有基于ASP的应用程序性能基础上，性能优化了三倍之多，更为激动人心的是生产效率再度攀升。

.NET框架的核心部分

.NET框架有几个要素值得一提。首先是它的安全系统和配置系统。这两个系统协同工作，有力地遏止了运行不安全代码的可能性，并大幅度减少了号称“DLL Hell”的对应用程序进行配置时所面临的挑战。

安全系统是一个高度细化、基于事实的系统，它赋予开发人员和管理员多种代码处理权限（而不仅仅是“on”或“off”）。将来，还会根据代码本身的核心要素来决定如何实施上述权限。

例如，当.NET框架应用程序被下载到某一系统中时，它会申请一组权限（诸如对临时目录的写入权限）。运行时将收集有关应用程序的事实信息（诸如：它是从何处下载的、是否用了有效签名、甚至它访问系统的准确程度），并按管理策略决定是否允许应用程序运行。运行时甚至还可告之应用程序它无法授权申请的所有权限，并允许应用程序自行决定是否继续运行。

有这种安全系统作保障，许多应用程序配置问题便会迎刃而解。开发人员和管理员（最终是用户）所面临的最大挑战之一是版本的管理问题。如果在您新装了某个应用程序之后，一切都陷于瘫痪状态，而在这之前系统一直运行得非常良好，那么最大的可能是新安装的应用程序重写了一些共享库，并极有可能修正了现有应用程序正使用的程序错误。这种情况出现的频率很高，以致人们将它称为：“DLL Hell”。

.NET框架拥有的几项高级功能可以彻底消除“DLL Hell”现象。首先，它有一个非常强大的内部命名系统，能够有效地防止两个库因互相重名而被错当为对方的情况发生。除此之外，它还提供一项被称作“side by side”配置的新功能。如果前例中新安装的应用程序确实重写了共享库，现有应用程序可对该库进行修复。等现有应用程序再次启动时，它会检查所有的共享文件。如果发现文件被更改，同时这些更改又是不兼容的，则它可以请求运行时提取一个它可以使用的版本。得益于强大的安全系统，运行时可以安全地执行该操作，这样应用程序就完成了本身的修复工作。

编者语

人们总是喜欢不厌其烦地发表诸如“互联网改变了一切”的陈词。同样地，在谈论互联网给人类带来的影响时，总是情不自禁地使用广告式的夸张语，以表达对互联网的推崇。不过，互联网的确彻底改变了应用程序的开发模式和配置方式。将分发软件演变成一种服务还有待人们的共同努力，XML是实现这个梦想的重要手段。.NET框架是微软开发人员战略的核心内容，它旨在帮助开发人员轻松地构建、配置和运行Web服务。

总之，.NET的最先受益者，将是我们的开发人员。.NET的路还很长，今后的发展无论是崎岖坎坷还是一片光明，在对新技术和IT产业的推动上，微软都是功不可没的。