Обзор технологий разработки серверных веб-приложений

Архитектура веб-приложений ASP.NET. Разработка веб-приложений на платформе .NET

Платформа .NET Framework предоставляет возможность разработки и интеграции веб-приложений. ASP.NET является одной из составляющих инфраструктуры .NET Framework и фактически является платформой для создания веб-приложений и веб-сервисов, работающих под управлением IIS.

ASP.NET внешне во многом напоминает более старую технологию ASP, но в то же время внутреннее устройство ASP.NET существенно отличается от ASP. Система ASP.NET была построена на базе CLR (Common Language Runtime) , который является основой всех приложений .NET. Разработчики могут создавать код для ASP.NET, используя языки программирования, входящие в .NET Framework: C#, Visual Basic.NET, JScript.NET и другие.

Рассмотрим более подробно, чем отличается ASP.NET от ASP.

Классический ASP имеет следующие недостатки:

• Используются только языки сценариев, которые дают большой проигрыш в производительности (из-за их интерпретируемости) и не поддерживают многие возможности объектно-ориентированного программирования.
• Логика представления (в виде кода HTML ) не отделена от бизнес-логики (исполняемого кода), что приводит перемешиванию в одном файле кода HTML с кодом сценария.
• Невозможно повторно использовать готовые решения в других проектах (возможно только копирование кода сценариев).

В файлах ASP.NET включается код на таких языках программирования как C#, JScript.NET, VisualBasic.NET, что позволяет применять непосредственно в веб-приложениях возможности объектно-ориентированного программирования. Также существенно сокращается объем кода, написанного вручную за счет применения серверных объектов, автоматически генерирующих код элементов управления HTML. Возможно использование стандартной среды разработки Visual Studio.NET, т.е. ASP.NET имеет преимущество в скорости по сравнению со сценарными технологиями, так как при первом обращении код компилируется и помещается в специальный кеш, а впоследствии только исполняется, не требуя затрат времени на парсинг, оптимизацию, и т. д.

Несмотря на возможность совместной работы ASP и ASP.NET на одном веб-сервере, они не могут использовать общий сеанс. Файлы ASP.NET обрабатываются библиотекой aspnet_isapi.dll (а не asp.dll ), которая, в свою очередь, использует для выполнения кода технологию .NET.

Библиотека базовых классов .NET содержит пространства имен 3 основных групп:

• элементы web - приложений (протоколы, безопасность и др.);
• элементы графического интерфейса ( WebForms ) ;
• web - службы.

Как уже указывалось ранее, ASP.NET использует возможности стандартной среды разработки Visual Studio.Net, и в частности классы библиотеки FCL (Framework Class Library) .

Разработчику веб-приложений на ASP.NET доступны классы, входящие в следующие пространства имен:

В свою очередь пространство имен System.Web включает в себя пространства имен, названия которых знакомы разработчикам веб-приложений на ASP:

В основу разработки веб-приложений на ASP.NET положена модель разделения кода представления и кода реализации, рекомендуемая Майкрософт при создании динамических документов на с помощью программных кодов. Это делается путем размещения программного кода либо в отдельный файл, либо внутри специального тэга для сценариев. Файл такого рода обычно имеет расширение *.aspx.cs (*.aspx.vb) и имеет имя, совпадающее с именем основного ASPX файла. В принципе такой подход позволяет веб-дизайнеру сконцентрироваться работе с кодом разметки документа с минимальными изменениями программного кода, в обычном ASP внедряемого непосредственно в код разметки.

Взаимодействие пользователя с веб-приложением, реализованном на ASP.NET включает в себя следующие процессы:

• При запросе страницы ASPX инициируется событие Page_Init, производящее начальную инициализацию страницы и ее объекта.
• Далее инициируется событие Page_Load, которое может быть использовано, например для установки начальных значений для элементов управления. При этом также можно определить была ли загружена страница впервые или обращение к ней осуществляется повторно в рамках обратной отсылки в ответ на события, связанные с элементами управления, размещенными на странице; т.е. проверить свойство Page.IsPostBack.
• Далее выполняется проверка валидности элементов страницы с точки зрения корректности введенных пользователем данных.
• И, наконец, следует обработка всех событий, связанных с действиями пользователя с момента последней обратной отсылки.

Для сохранения данных веб-страницы в промежутках между обращениями к ней в ASP.NET используются состояния отображения ( view state ).

Если данные, введенные в веб-форму, необходимо сделать доступными другим веб-формам того же приложения, эти данные необходимо сохранить в объектах Application и Session. Объекты Application доступны всем пользователям приложения и могут рассматриваться как глобальные переменные, обращение к которым возможно из любых сеансов. Объекты Session доступны только в рамках одного сеанса, и поэтому они оказываются доступными только одному пользователю.

Серверные элементы управления ASP.NET

Важной особенностью ASP.NET является использование серверных элементов управления на веб-странице (элементы WebForm ), которые являются фактически тэгами, понятными веб-серверу. Эти элементы определены в пространстве имен System.Web.UI.WebControls.

Принято выделять три типа серверных элементов управления:

• Серверные элементы управления HTML - обычные HTML тэги.
• Элементы управления веб-сервера - новые тэги ASP.NET.
• Серверные элементы управления для проверки данных (валидации) - применяются для валидации входных данных от клиентского приложения (обычно веб-браузера).

Преимущества от использования таких элементов при разработке веб-приложений:

• Сокращается количество кода, написанного вручную (что особенно заметно в для сложных элементов документа). Элемент просто "перетаскивается" из панели инструментов, после чего выполняется настройка его параметров в специальном окне. При этом все изменения автоматически заносятся непосредственно в *.aspx файл.
• С программной точки зрения каждому из этих элементов управления соответствует определенный класс в библиотеке базовых классов .NET, что позволяет писать для них такой же код как и для любых других классов.
• Для любого элемента управления WebForm определен набор событий, обрабатываемых на веб-сервере.
• Для любого элемента управления WebForm предоставляется возможность для проверки ввода данных пользователем.

По умолчанию серверные элементы управления HTML в ASP.NET файлах рассматриваются как текст. Для их программирования требуется добавление атрибута runat="server" в соответствующий HTML элемент. Кроме того, все серверные элементы управления HTML должны быть размещены внутри области действия тэга <form> , также имеющего атрибут runat="server".

Подобно серверным элементам управления HTML элементы управления веб-сервера также создаются на веб-сервере и предполагают добавление атрибута runat="server". Однако они могут и не соответствовать конкретным элементам HTML, но представлять более сложные элементы.

Общий синтаксис для описания таких элементов:

<asp:тип_элемента id="идентификатор" runat="server"/>

Серверные элементы валидации применяются для проверки вводимых пользователем данных.

Имеют следующий синтаксис:

<asp:тип_элемента id="идентификатор" runat="server" />

Работа с источниками данных в ASP.NET

В ASP.NET используются два элемента управления WebForm для управления отображением данных, получаемых из источника данных:

• DataGrid - элемент управления, отображающий содержимое объекта ADO.NET DataSet в виде таблицы.
• DataList - элемент управления для выбора значений, заполняемых из источника данных.

Если необходимо отобразить данные, полученные по запросу пользователя из источника данных, в виде таблицы на веб-странице, то ASP.NET предоставляет в распоряжение веб-программиста удобный элемент управления DataGrid.

Архитектура MVC (Model - View - Controller)

Безусловно, каждый разработчик, проектирующий, сложную графическую систему, сталкивался с проблемами компоновки, дизайна и реализации бизнес-логики в рамках имеющихся ресурсов. В связи с чем, используя стандартные подходы и методики реализации бизнес-приложений, когда логика встраивается непосредственно в код программы, программистам становится сложно поддерживать внутренний интерфейс таких сложных систем, в особенности если спроектированная система требует постоянных обновлений и изменений. Порой, чтобы изменить незначительную деталь в каком-то компоненте, программисту требуется переписать код других компонентов, не задействованных в процессе. Разработчики модулей для поддержки графического интерфейса в языке Smalltalk столкнулись с такой проблемой, им удалось найти удачное решение в виде подхода к проектированию MVC, который и стал центральной основой для всего графического интерфейса приложений, построенных с использованием языка Smalltalk.

Подход к проектированию программных систем Модель-Вид-Контроллер ( MVC ) основан на разделении программы на три части.

• Компонента Модель ( Model ) отвечает за хранение данных и обеспечение интерфейса к ним.
• Компонента Вид ( View ) отвечает за представление этих данных пользователю.
• Контроллер ( Controller ) управляет компонентами, получая сообщения в виде реакции на действия пользователя, и уведомляя об изменениях компоненту Модель.

Такая внутренняя структура в целом разбивает систему на самостоятельные части и распределяет ответственность всего приложения на различные компоненты. Архитектура такого взаимодействия представлена на рис.12.2

Рис. 12.2. Архитектура взаимодействия MVC

Важно отметить, что как представление, так и поведение зависят от модели. Однако модель не зависит ни от представления, ни от поведения. Это одно из ключевых достоинств подобного разделения. Оно позволяет строить модель независимо от визуального представления, а также создавать несколько различных представлений для одной модели.

ASP.NET MVC - продукт выпущенный в апреле 2009 г. компанией Microsoft, призванный упростить разработчикам создание веб-приложений, использующих шаблон MVC (model-view-controller) . Фактически это готовый framework для языка ASP.NET.

ASP.NET MVC обеспечивает полный контроль за HTML -разметкой, структурой URL -адресов, упрощает модульное тестирование и способствует использованию модели разработки TDD (test driven development) .

ASP.NET MVC 1.0 доступен как в виде отдельного пакета, так и через инсталлятор Microsoft Web Platform Installer.

На рис.12.3 представлена структура проекта, созданного на основе шаблона ASP.NET MVC Web Application в Visual Web Developer 2008 Express.

Рис. 12.3. Структура проекта, созданного на основе шаблона ASP.NET MVC