Ing. Julian Darío Giraldo Ocampo

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Acerca de .NET

GENERALIDADES .NET

Visual Studio .NET es un conjunto completo de herramientas de desarrollo para la construcción de aplicaciones Web ASP, servicios Web XML, aplicaciones para escritorio y aplicaciones móviles. Visual Basic .NET, Visual C++ .NET, Visual C# .NET y Visual J# .NET utilizan el mismo entorno de desarrollo integrado (IDE), que les permite compartir herramientas y facilita la creación de soluciones en varios lenguajes. Asimismo, dichos lenguajes aprovechan las funciones de .NET Framework, que ofrece acceso a tecnologías clave para simplificar el desarrollo de aplicaciones Web ASP y servicios Web XML.

Aplicaciones para dispositivos inteligentes

El entorno de desarrollo integrado de Visual Studio .NET incluye ahora herramientas para desarrollar aplicaciones para dispositivos inteligentes, como Pocket PC. Mediante las herramientas y .NET Compact Framework, un subconjunto de .NET Framework, puede crear, generar, depurar e implementar aplicaciones que utilizan .NET Compact Framework para ejecutarse en asistentes digitales personales (PDA), teléfonos móviles y otros dispositivos de recursos restringidos.

Formularios Web Forms

Los formularios Web Forms son una tecnología ASP.NET que se utiliza para crear páginas Web programables. Los formularios Web Forms se representan como código HTML y secuencias de comandos compatibles con exploradores, lo que permite ver las páginas en cualquier explorador y plataforma. Mediante el uso de formularios Web Forms se pueden crear páginas Web arrastrando y colocando controles en el diseñador y agregando código posteriormente, de forma parecida a la creación de formularios en Visual Basic.

Formularios Windows Forms

Los formularios Windows Forms son la nueva plataforma de desarrollo de aplicaciones para Microsoft Windows, basados en .NET Framework. Este marco de trabajo proporciona un conjunto de clases claro, orientado a objetos y ampliable, que permite desarrollar complejas aplicaciones para Windows. Además, los formularios Windows Forms pueden actuar como interfaz de usuario local en una solución distribuida de varios niveles.

.NET FRAMEWORK

NET Framework es un entorno multilenguaje que permite generar, implantar y ejecutar Servicios Web y aplicaciones XML.

Consta de tres partes principales:

Common Language Runtime

A pesar de su nombre, el motor de tiempo de ejecución desempeña una función tanto durante la ejecución como durante el desarrollo de los componentes. Cuando el componente se está ejecutando, el motor de tiempo de ejecución es responsable de administrar la asignación de memoria, iniciar y detener subprocesos y procesos, y hacer cumplir la directiva de seguridad, así como satisfacer las posibles dependencias del componente sobre otros componentes. Durante el desarrollo, el papel del motor de tiempo de ejecución cambia ligeramente; a causa de la gran automatización que permite (por ejemplo, en la administración de memoria), el motor simplifica el trabajo del programador, especialmente al compararlo con la situación actual de la tecnología COM. En concreto, funciones tales como la reflexión reducen de forma espectacular la cantidad de código que debe escribir el programador para convertir la lógica de empresa en componentes reutilizables.

Clases de programación unificadas

El entorno de trabajo ofrece a los programadores un conjunto unificado, orientado a objetos, jerárquico y extensible de bibliotecas de clases (API). Actualmente, los programadores de C++ utilizan las Microsoft Foundation Classes y los programadores de Java utilizan las Windows Foundation Classes. El entorno de trabajo unifica estos modelos dispares, ofreciendo a los programadores de Visual Basic y JScript la posibilidad de tener también acceso a las bibliotecas. Con la creación de un conjunto de API comunes para todos los lenguajes de programación, Common Language Runtime permite la herencia, el control de errores y la depuración entre lenguajes. Todos los lenguajes de programación, desde JScript a C++, pueden tener acceso al entorno de trabajo de forma parecida y los programadores pueden elegir libremente el lenguaje que desean utilizar.

ASP.NET

ASP.NET está construida sobre las clases de programación del entorno .NET Framework, y proporciona un modelo para aplicaciones Web con un conjunto de controles y una infraestructura que simplifican la creación de aplicaciones Web ASP. ASP.NET incluye un conjunto de controles que encapsulan los elementos comunes de la interfaz de usuario de HTML, como cuadros de texto y menús desplegables. Sin embargo, dichos controles se ejecutan en el servidor Web, y envían al explorador Web su interfaz de usuario en forma de HTML. En el servidor, los controles exponen un modelo de programación orientado a objetos que ofrece al programador de Web la riqueza de la programación orientada a objetos. ASP.NET proporciona también servicios de infraestructura, como administración de estado de sesión y reciclado de procesos, que reducen aún más la cantidad de código que debe escribir el programador, e incrementan la fiabilidad de las aplicaciones. Asimismo, ASP.NET utiliza estos mismos conceptos para permitir a los programadores la entrega de software en forma de servicio. Mediante las funciones de servicios Web XML, los programadores de ASP.NET pueden escribir su lógica de empresa y utilizar la infraestructura de ASP.NET para entregar el servicio a través de SOAP.

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.NET Framework es una nueva plataforma informática que simplifica el desarrollo de aplicaciones en un entorno altamente distribuido como es Internet. El diseño de .NET Framework está enfocado a cumplir los objetivos siguientes:

  • Proporcionar un entorno coherente de programación orientada a objetos, en el que el código de los objetos se pueda almacenar y ejecutar de forma local, ejecutar de forma local pero distribuida en Internet o ejecutar de forma remota.
  • Proporcionar un entorno de ejecución de código que reduzca lo máximo posible la implementación de software y los conflictos de versiones.
  • Ofrecer un entorno de ejecución de código que garantice la ejecución segura del mismo, incluso del creado por terceras personas desconocidas o que no son de plena confianza.
  • Proporcionar un entorno de ejecución de código que elimine los problemas de rendimiento de los entornos en los que se utilizan secuencias de comandos o intérpretes de comandos.
  • Ofrecer al programador una experiencia coherente entre tipos de aplicaciones muy diferentes, como las basadas en Windows o en el Web.
  • Basar toda la comunicación en estándares del sector para asegurar que el código de .NET Framework se puede integrar con otros tipos de código.

.NET Framework contiene dos componentes principales: Common Language Runtime y la biblioteca de clases de .NET Framework. Common Language Runtime es el fundamento de la tecnología. El motor de tiempo de ejecución se puede considerar como un agente que administra el código en tiempo de ejecución y proporciona servicios centrales, como la administración de memoria, la administración de subprocesos y la interacción remota, al tiempo que aplica una seguridad estricta a los tipos y otras formas de especificación del código que garantizan su seguridad y solidez. De hecho, el concepto de administración de código es un principio básico del motor de tiempo de ejecución. El código destinado al motor de tiempo de ejecución se denomina código administrado, a diferencia del resto de código, que se conoce como código no administrado. La biblioteca de clases, el otro componente principal de .NET Framework, es una completa colección orientada a objetos de tipos reutilizables que se pueden emplear para desarrollar aplicaciones que abarcan desde las tradicionales herramientas de interfaz gráfica de usuario (GUI) o de línea de comandos hasta las aplicaciones basadas en las innovaciones más recientes proporcionadas por ASP.NET, como los formularios Web Forms y los servicios Web XML.

.NET Framework puede alojarse en componentes no administrados que cargan Common Language Runtime en sus procesos e inician la ejecución de código administrado, con lo que se crea un entorno de software en el que se pueden utilizar características administradas y no administradas. En .NET Framework no sólo se ofrecen varios hosts de motor de tiempo de ejecución, sino que también se admite el desarrollo de estos hosts por parte de terceros.

Por ejemplo, ASP.NET aloja el motor de tiempo de ejecución para proporcionar un entorno de servidor escalable para el código administrado. ASP.NET trabaja directamente con el motor de tiempo de ejecución para habilitar aplicaciones de ASP.NET y servicios Web XML, que se tratan más adelante en este tema. Internet Explorer es un ejemplo de aplicación no administrada que aloja el motor de tiempo de ejecución (en forma de una extensión de tipo MIME). Al usar Internet Explorer para alojar el motor de tiempo de ejecución, puede incrustar componentes administrados o controles de Windows Forms en documentos HTML. Al alojar el motor de tiempo de ejecución de esta manera se hace posible el uso de código móvil administrado (similar a los controles de Microsoft® ActiveX®), pero con mejoras significativas que sólo el código administrado puede ofrecer, como la ejecución con confianza parcial y el almacenamiento aislado de archivos seguros.

.NET EN EL CONTEXTO

.NET en ContextoEn la ilustración siguiente se muestra la relación de Common Language Runtime y la biblioteca de clases con las aplicaciones y el sistema en su conjunto. En la ilustración se representa igualmente cómo funciona el código administrado dentro de una arquitectura mayor.

En las secciones siguientes se describen con más detalle los componentes y características principales de .NET Framework.

Características de Common Language Runtime

Common Language Runtime administra la memoria, ejecución de subprocesos, ejecución de código, comprobación de la seguridad del código, compilación y demás servicios del sistema. Estas características son intrínsecas del código administrado que se ejecuta en Common Language Runtime.

Con respecto a la seguridad, los componentes administrados reciben grados de confianza diferentes, en función de una serie de factores entre los que se incluye su origen (como Internet, red empresarial o equipo local). Esto significa que un componente administrado puede ser capaz o no de realizar operaciones de acceso a archivos, operaciones de acceso al Registro y otras funciones delicadas, incluso si se está utilizando en la misma aplicación activa.

El motor de tiempo de ejecución impone seguridad en el acceso al código. Por ejemplo, los usuarios pueden confiar en que un archivo ejecutable incrustado en una página Web puede reproducir una animación en la pantalla o entonar una canción, pero no puede tener acceso a sus datos personales, sistema de archivos o red. Por ello, las características de seguridad del motor de tiempo de ejecución permiten que el software legítimo implementado en Internet sea excepcionalmente variado.

Además, el motor de tiempo de ejecución impone la solidez del código mediante la implementación de una infraestructura estricta de comprobación de tipos y código denominada CTS (Common Type System, Sistema de tipos común). CTS garantiza que todo el código administrado es autodescriptivo. Los diferentes compiladores de lenguajes de Microsoft y de terceros generan código administrado que se ajusta a CTS. Esto significa que el código administrado puede usar otros tipos e instancias administrados, al tiempo que se aplica inflexiblemente la fidelidad y seguridad de los tipos.

Además, el entorno administrado del motor de tiempo de ejecución elimina muchos problemas de software comunes. Por ejemplo, el motor de tiempo de ejecución controla automáticamente la disposición de los objetos, administra las referencias a éstos y los libera cuando ya no se utilizan. Esta administración automática de la memoria soluciona los dos errores más comunes de las aplicaciones: la pérdida de memoria y las referencias no válidas a la memoria.

Además, el motor de tiempo de ejecución aumenta la productividad del programador. Por ejemplo, los programadores pueden crear aplicaciones en el lenguaje que prefieran y seguir sacando todo el provecho del motor de tiempo de ejecución, la biblioteca de clases y los componentes escritos en otros lenguajes por otros colegas. El proveedor de un compilador puede elegir destinarlo al motor de tiempo de ejecución. Los compiladores de lenguajes que se destinan a .NET Framework hacen que las características de .NET Framework estén disponibles para el código existente escrito en dicho lenguaje, lo que facilita enormemente el proceso de migración de las aplicaciones existentes.

Aunque el motor de tiempo de ejecución está diseñado para el software del futuro, también es compatible con el software actual y el software antiguo. La interoperabilidad entre el código administrado y no administrado permite que los programadores continúen utilizando los componentes COM y las DLL que necesiten.

El motor de tiempo de ejecución está diseñado para mejorar el rendimiento. Aunque Common Language Runtime proporciona muchos servicios estándar de motor de tiempo de ejecución, el código administrado nunca se interpreta. Una característica denominada compilación JIT (Just-In-Time) permite ejecutar todo el código administrado en el lenguaje máquina nativo del sistema en el que se ejecuta. Mientras tanto, el administrador de memoria evita que la memoria se pueda fragmentar y aumenta la zona de referencia de la memoria para mejorar aún más el rendimiento.

Por último, el motor de tiempo de ejecución se puede alojar en aplicaciones de servidor de gran rendimiento, como Microsoft® SQL Server™ e IIS (Servicios de Internet Information Server). Esta infraestructura permite utilizar código administrado para escribir lógica empresarial, al tiempo que se disfruta del superior rendimiento de los mejores servidores empresariales del sector que puedan alojar el motor de tiempo de ejecución.

Biblioteca de clases de .NET Framework

La biblioteca de clases de .NET Framework es una colección de tipos reutilizables que se integran estrechamente con Common Language Runtime. La biblioteca de clases está orientada a objetos, lo que proporciona tipos de los que su propio código administrado puede derivar funciones. Esto ocasiona que los tipos de .NET Framework sean sencillos de utilizar y reduce el tiempo asociado con el aprendizaje de las nuevas características de .NET Framework. Además, los componentes de terceros se pueden integrar sin dificultades con las clases de .NET Framework.

Por ejemplo, las clases de colección de .NET Framework implementan un conjunto de interfaces que puede usar para desarrollar sus propias clases de colección. Éstas se combinarán fácilmente con las clases de .NET Framework.

Como en cualquier biblioteca de clases orientada a objetos, los tipos de .NET Framework permiten realizar diversas tareas de programación comunes, como son la administración de cadenas, recopilación de datos, conectividad de bases de datos y acceso a archivos. Además de estas tareas habituales, la biblioteca de clases incluye tipos adecuados para diversos escenarios de desarrollo especializados. Por ejemplo, puede utilizar .NET Framework para desarrollar los siguientes tipos de aplicaciones y servicios:

  • Aplicaciones de consola
  • Aplicaciones GUI de Windows (Windows Forms)
  • Aplicaciones de ASP.NET
  • Servicios Web XML
  • Servicios de Windows

Por ejemplo, las clases de Windows Forms son un conjunto completo de tipos reutilizables que simplifican enormemente el desarrollo de interfaces GUI para Windows. Si escribe una aplicación Web Form de ASP.NET, puede utilizar las clases de Web Forms.

DESARROLLO DE APLICACIONES

DESARROLLO DE APLICACIONES CLIENTE

Las aplicaciones cliente constituyen lo más parecido a una aplicación de estilo tradicional en la programación basada en Windows. En este tipo de aplicaciones se muestran ventanas o formularios en el escritorio, lo que permite al usuario realizar una tarea. Entre las aplicaciones cliente se incluyen los procesadores de texto y las hojas de cálculo, además de aplicaciones empresariales, como herramientas de entrada de datos, de informes, etcétera. En las aplicaciones cliente se suelen emplear ventanas, menús, botones y otros elementos de la interfaz gráfica de usuario, y suelen tener acceso a recursos locales como el sistema de archivos y a dispositivos periféricos como las impresoras.

Otro tipo de aplicación cliente es el tradicional control ActiveX (reemplazado ahora por el control de Windows Forms) implementado en Internet como una página Web. Esta aplicación es muy parecida a otras aplicaciones cliente: se ejecuta de forma nativa, tiene acceso a los recursos locales e incluye elementos gráficos.

En el pasado, los programadores creaban esas aplicaciones mediante C o C++ en combinación con MFC (Microsoft Foundation Classes) o con un entorno RAD (Rapid Application Development, desarrollo rápido de aplicaciones) como Microsoft® Visual Basic®. En .NET Framework se incorporan aspectos de estos productos, que siguen existiendo, en un único entorno de desarrollo coherente que simplifica de forma espectacular el desarrollo de las aplicaciones cliente.

Las clases de Windows Forms contenidas en .NET Framework están diseñadas para utilizarse en el desarrollo de GUI. Puede crear ventanas, botones, menús, barras de herramientas y demás elementos de pantalla fácilmente con la flexibilidad requerida para adaptarse a la evolución de las necesidades de su empresa.

Por ejemplo, .NET Framework proporciona propiedades simples para ajustar los atributos visuales asociados con los formularios. En determinadas circunstancias, el sistema operativo subyacente no permite cambiar estos atributos directamente y, entonces, .NET Framework vuelve a crear los formularios de forma automática. Ésta es una de las múltiples maneras en que .NET Framework integra la interfaz del programador, con lo que la creación de código resulta más sencilla y más coherente.

A diferencia de los controles ActiveX, los controles de Windows Forms tienen acceso con una confianza parcial al equipo de un usuario. Esto significa que el código binario o que se ejecuta de forma nativa puede tener acceso a algunos de los recursos del sistema del usuario (como elementos de la GUI y acceso limitado a los archivos) sin tener acceso ni comprometer los demás recursos. Debido a la seguridad de acceso a código, muchas aplicaciones que antes era necesario instalar en el sistema de un usuario, ahora se pueden implementar con seguridad a través del Web. Las aplicaciones pueden implementar las características de una aplicación local a la vez que se implementan como una página Web.

DESARROLLO DE APLICACIONES DE SERVIDOR

Las aplicaciones de servidor en entornos administrados se implementan mediante hosts de motor de tiempo de ejecución. Las aplicaciones no administradas alojan Common Language Runtime, que permite al código administrado personalizado controlar el comportamiento del servidor. Este modelo proporciona todas las características de Common Language Runtime y la biblioteca de clases, además de obtener el rendimiento y la escalabilidad del servidor host.

En la ilustración siguiente se muestra un esquema de red básico donde se ejecuta código administrado en diferentes entornos de servidor. Los servidores como IIS y SQL Server pueden realizar operaciones estándar mientras la lógica de la aplicación se ejecuta en el código administrado.

Aplicaciones Cliente-ServidorCódigo administrado en el servidor

ASP.NET es el entorno host que permite a los programadores utilizar .NET Framework con las aplicaciones para el Web. Sin embargo, ASP.NET no es sólo un host de motor de tiempo de ejecución: se trata de una completa arquitectura para el desarrollo de sitios Web y objetos distribuidos en Internet mediante código administrado. Los formularios Web Forms y los servicios Web XML utilizan IIS y ASP.NET como mecanismos de publicación de las aplicaciones y ambos disponen de una colección de clases compatibles en .NET Framework.

Los servicios Web XML, que constituyen una evolución importante de la tecnología basada en el Web, son componentes distribuidos de aplicaciones de servidor similares a los sitios Web comunes. Sin embargo, a diferencia de las aplicaciones basadas en el Web, los componentes de servicios Web XML no tienen interfaz de usuario y no están orientados a exploradores como Internet Explorer y Netscape Navigator. En su lugar, los servicios Web XML consta de componentes de software reutilizables diseñados para que los utilicen otras aplicaciones, como aplicaciones cliente tradicionales, aplicaciones basadas en el Web o, incluso, otros servicios Web XML. Como resultado, la tecnología de servicios Web XML está desplazando rápidamente el desarrollo y la implementación de aplicaciones hacia el entorno altamente distribuido de Internet.

Si ha utilizado versiones anteriores de la tecnología ASP, apreciará de inmediato las mejoras que ofrecen ASP.NET y Web Forms. Por ejemplo, puede desarrollar páginas de Web Forms en cualquier lenguaje compatible con .NET Framework. Además, ya no es necesario que el código comparta el mismo archivo con el texto HTTP (aunque puede seguir haciéndolo, si lo prefiere). Las páginas de Web Forms se ejecutan en lenguaje máquina nativo porque, al igual que todas las aplicaciones administradas, sacan todo el provecho del motor de tiempo de ejecución. En cambio, las páginas ASP no administradas siempre utilizan secuencias de comandos e intérpretes de comandos. El desarrollo de páginas de ASP.NET es más rápido, más funcional y más sencillo que el desarrollo de páginas ASP no administradas, porque interactúan con el motor de tiempo de ejecución como una aplicación administrada.

.NET Framework proporciona también una colección de clases y herramientas para ayudar al desarrollo y uso de las aplicaciones de servicios Web XML. Los servicios Web XML se basan en estándares como SOAP (un protocolo de llamadas a procedimientos remotos), XML (un formato de datos extensible) y WSDL (el Lenguaje de descripción de servicios Web). En .NET Framework se utilizan estos estándares para fomentar la interoperabilidad con soluciones que no son de Microsoft.

Por ejemplo, la herramienta Lenguaje de descripción de servicios Web incluida en .NET Framework SDK puede consultar un servicio Web XML publicado en el Web, analizar su descripción de WSDL y producir código fuente de C# o Visual Basic que la aplicación puede utilizar para convertirse en cliente del servicio Web XML en cuestión. El código fuente puede crear clases derivadas de las clases de la biblioteca de clases que controlan completamente la comunicación subyacente mediante SOAP y análisis de XML. Aunque puede utilizar la biblioteca de clases para usar los servicios Web XML directamente, la herramienta Lenguaje de descripción de servicios Web y las demás herramientas incluidas en el SDK facilitan el trabajo de desarrollo con .NET Framework.

Si desarrolla y publica su propio servicio Web XML, .NET Framework proporciona un conjunto de clases que cumplen todos los estándares de comunicación subyacentes, como SOAP, WSDL y XML. El uso de esas clases le permite centrarse en la lógica del servicio, sin preocuparse de la infraestructura de comunicaciones que se requiere en el desarrollo de software distribuido.

Por último, al igual que las páginas de Web Forms en un entorno administrado, el servicio Web XML se ejecutará con la velocidad del lenguaje máquina nativo mediante la comunicación escalable de IIS.

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