Tổng quan về .Net Framework

1. Tổng quan về .Net Framework    Ngày 13/02/2002, Microsoft chính thức giới thiệu bộ công cụ lập trình mới của mình – Visual Studio.NET. Sau 4 năm không tung ra phiên bản mới cho bộ Visual Studio 98, lần này Microsoft quyết tâm đặt cược vào thắng lợi của công nghệ mới: Microsoft .NET. Trong thời đại công nghệ thông tin, dữ liệu trở nên quan trọng đến nỗi người ta mong muốn tất cả mọi thứ như điện thoại di động, máy tính xách tay, các máy PDA (Personal Digital Assistant) đều phải kết nối với nhau để chia sẽ dữ liệu và việc sử dụng các phần mềm để quản lý, sử dụng những dữ liệu đó là "không biên giới". Ứng dụng phải sẵn sàng để sử dụng từ trên máy tính cũng như trên điện thoại di động 24/24 giờ, ít lỗi, xử lý nhanh và bảo mật chặt chẽ. Các yêu cầu này làm đau đầu những chuyên gia phát triển ứng dụng khi phần mềm chủ yếu viết cho hệ thống này không chạy trên một hệ thống khác bởi nhiều lý do như khác biệt về hệ điều hành, khác biệt về chuẩn giao tiếp dữ liệu, mạng. Thời gian và chi phí càng trở nên quý báu vì bạn không phải là người duy nhất biết lập trình. Làm sao sử dụng lại những ứng dụng đã viết để mở rộng thêm nhưng vẫn tương thích với những kỹ thuật mới? Sun Microsystems đi đầu trong việc cung cấp giải pháp với Java. Java chạy ổn định trên các hệ điều hành Unix hay Solaris của Sun từ máy chủ tới các thiết bị cầm tay hay thậm chí trên các hệ điều hành Windows của Microsoft (một ví dụ rõ ràng đó là hầu hết các điện thoại di động thế hệ mới đều có phần mềm viết bằng Java). Kiến trúc lập trình dựa trên Java bytecode và thi hành trên máy ảo Java (JVM – Java Virtual Marchine) cho phép các ứng dụng Java chạy trên bất cứ hệ điều hành nào. Mô hình lập trình thuần hướng đối tượng của Java giúp các lập trình viên tùy ý sử dụng lại và mở rộng các đối tượng có sẵn. Các nhà cung cấp công cụ lập trình dựa vào đây để gắn vào các môi trường phát triển ứng dụng bằng Java của mình đủ các thư viện lập trình nhằm hỗ trợ các lập trình viên. Sức mạnh của Java dường như quá lớn đến nỗi Microsoft từng phải chống trả bằng cách loại bỏ Java Virtual Marchine khỏi các phiên bản hệ điều hành Windows mới của mình như Windows XP. Tuy nhiên, Microsoft thừa hiểu rằng dù không cung cấp JVM, Sun cũng có thể tự cung cấp các JVM package cho những người dùng Windows. Đó là lý do tại sao nhà khổng lồ quyết định bắt tay xây dựng lại từ đầu một nền tảng phát triển ứng dụng mới: Microsoft.NET Framework. Vì ra đời khá muộn so với Java, .Net bị coi là khá giống với bậc "tiền bối" của nó. .NET sử dụng kỹ thuật lập trình thuần hướng đối tượng như Java và cũng thi hành trên một máy ảo là CLR (Common Language Runtime). Bộ thư viện của .NET Framework bao gồm hơn 5000 lớp đối tượng đủ sức hỗ trợ hầu hết các yêu cầu từ phía lập trình viên. Công nghệ mã nguồn mở được đưa vào .NET thay cho COM và DCOM đang được các lập trình viên của Microsoft sử dụng. Với COM, những thành phần (COMponent) đã được xây dựng như các lớp thư viện hay các control chỉ có thể sử dụng lại. Bạn không thể mở rộng chúng hay viết lại cho thích hợp với ứng dụng của mình. Trong .NET, mọi thành phần đều có thể kế thừa và mở rộng, một kỹ thuật mới được đưa ra thay cho COM là Assembly. Distributed Component hay DCOM là kỹ thuật dùng để phối hợp các thành phần trên nhiều máy tính giờ đây được thay thế trong .NET bởi chuẩn công nghệ mới là SOAP và XML Web Service. Cùng với SOAP (Simple Objects Access Protocol), XML Web Service mở rộng khả năng của DCOM từ chỗ chỉ phối hợp các máy trong Intranet, nằm sau Firewall ra Internet. Các công ty .com giờ đây mặc sức xây dựng các phần mềm độc lập của mình những vẫn có thể phối hợp với nhau để đem tới khách hàng các dịch vụ e-commerce đa dạng nhưng thống nhất. XML (eXtended Markup Language) - chuẩn lưu trữ và trao đổi dữ liệu mới nhất, hiệu quả nhất hiện nay cũng được .NET hỗ trợ khá đầy đủ. Chỉ cần một công cụ chuyển đổi đơn giản mà thậm chí bạn cũng có thể tự viết (đương nhiên khi bạn đã biết về XML), các dữ liệu trước kia của bạn dù ở bất cứ dạng lưu trữ nào cũng có thể chuyển về dạng XML để sử dụng trong các ứng dụng mới hay trao đổi với hệ thống ứng dụng khác. .NET giờ đây cũng sử dụng kỹ thuật truy cập cơ sở dữ liệu mới là ADO.NET để bổ sung cho kỹ thuật ADO - trước kia vốn là thành phần mạnh nhất trong MDAC (Microsoft Data Access Component gồm có 3 phần DB-Lib, OLEDB và ADO)- khả năng làm việc với dữ liệu XML. Bạn cũng nên biết rằng kể từ SQL Server 2000, XML đã được hỗ trợ trong phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu nổi tiếng nhất của Microsoft và phiên bản SQL Server sắp tới chắc chắn không xem nhẹ XML chút nào. Cùng với XML, SOAP và Web service đang là những vũ khí mạnh nhất mà Microsoft sử dụng để qua mặt Java. Cũng không thể quên CLR, máy ảo của các ứng dụng viết bằng .NET. Common Language Runtime (CLR) được sử dụng để thực hiện các đoạn chương trình ở dạng mã IL (Immediate Language). Điều này có nghĩa là dầu bạn lập trình bằng ngôn ngữ nào bạn thích, một khi có thể biên dịch sang mã IL, bạn sẽ yên tâm rằng CLR sẽ thi hành nó một cách suôn sẽ. Giống như JVM của Java, CLR bao gồm trong nó nhiều thành phần quản lý ứng dụng khi thi hành như JIT (Just In Time compiler) để biên dịch ngay tại thời điểm thi hành những đoạn lệnh IL cần thiết hay Garbage Collector giữ vai trò thu gom "rác rưởi" mà ứng dụng để sót lại nhằm sử dụng hiệu quả bộ nhớ. Ngoài ra, CLR không quên hỗ trợ việc quản lý các ứng dụng trước đây viết trên kỹ thuật COM. Nó đảm bảo cho bạn không phải bỏ đi những gì đã "dày công xây đắp" trước đây mà vẫn có thể phối hợp nó với các ứng dụng mới viết trên .NET. Một điểm nữa không thể bỏ qua khi giới thiệu về .NET Framework, đó là thành phần Common Language Specification. Vai trò của thành phần này là đảm bảo sự tương tác giữa các đối tượng bất chấp chúng được xây dựng trong ngôn ngữ nào, miễn là chúng cung cấp được những thành phần chung của các ngôn ngữ muốn tương tác. Thành phần Common Language Runtime được xây dựng với mục đích mô tả các yêu cầu cần thiết của một ngôn ngữ để có thể sử dụng trong lập trình và biên dịch thành mã IL. Một khi đã ở dạng mã IL, ứng dụng đã có thể chạy trên CLR và như thế bạn đã có khả năng dùng ngôn ngữ lập trình mà mình yêu thích để tận dụng các khả năng mạnh mẽ của .NET. Trước đây, các lập trình viên đã quen dùng Visual C++ hay Visual Basic 6 hay Visual InterDEV mỗi khi cần xây dựng một loại ứng dụng khác phải chuyển qua lại giữa các môi trường lập trình khác nhau của Visual Studio 98 và chợt nhận ra rằng VB 6 không có điểm mạnh này của C++ hoặc C++ không làm nhanh được chức năng kia của VB 6,… sẽ cảm thấy nhẹ nhõm vì với .NET giờ đây, mọi sức mạnh của các ngôn ngữ lập trình đều như nhau. .NET Framework hỗ trợ một bộ thư viện lập trình đồ sộ hơn 5000 lớp đối tượng để bạn đủ khả năng xây dựng các loại ứng dụng từ kiểu console (ứng dụng dòng lệnh), ứng dụng trên Windows cho tới các ứng dụng Web, các service của hệ điều hành và các Web service trên Internet. Trước khi chấm dứt phần giới giới thiệu, cũng cần phải đề cập đến bộ control đồ sộ và mới mẻ của .NET. Rất nhiều điều khiển mới được thêm vào .NET Framework để hỗ trợ cho các ứng dụng có giao diện đồ họa trên Windows và trên Web một "vẻ mặt" mới. Những công cụ này không chỉ hỗ trợ chuẩn font chữ Unicode nhưng còn kết hợp với khả năng xây dựng ứng dụng mang tính "quốc tế" khi người lập trình phải đáp ứng nhiều ngôn ngữ, nhiều định dạng ngày giờ hay tiền tệ khác nhau. Microsoft không quên đem lại một môi trường phát triển ứng dụng sử dụng giao diện đồ hoạ, tích hợp nhiều chức năng, tiện ích khác nhau để hỗ trợ tối đa cho các lập trình viên, đó chính là Visual Studio.NET. .NET Framework là thành phần quan trọng nhất trong kỹ thuật phát triển ứng dụng dựa trên .NET. Visual Studio sẽ giúp người lập trình nắm bắt và tận dụng tốt hơn những chức năng của .NET Framework. Phần dưới đây giới thiệu những kiến thức cơ bản nhất về .NET Framework trước khi chúng ta thực sự bắt tay vào làm việc với Visual Studio.NET và VB.NET. 2. Cấu trúc .Net Framework Hệ điều hành .NET Framework cần được cài đặt và sử dụng trên một hệ điều hành. Hiện tại, .NET Framework chỉ có khả năng làm việc trên các hệ điều hành Microsoft Win32 và Win64 mà thôi. Trong thời gian tới, Microsoft sẽ đưa hệ thống này lên Windows CE cho các thiết bị cầm tay và có thể mở rộng cho các hệ điều hành khác như Unix. Cung cấp các chức năng xây dựng ứng dụng Với vai trò quản lý việc xây dựng và thi hành ứng dụng, .NET Framework cung cấp các lớp đối tượng (Class) để bạn có thể gọi thi hành các chức năng mà đối tượng đó cung cấp. Tuy nhiên, lời kêu gọi của bạn có được "hưởng ứng" hay không còn tùy thuộc vào khả năng của hệ điều hành đang chạy ứng dụng của bạn. Các chức năng đơn giản như hiển thị một hộp thông báo (Messagebox) sẽ được .NET Framework sử dụng các hàm API của Windows. Chức năng phức tạp hơn như sử dụng các COMponent sẽ yêu cầu Windows phải cài đặt Microsoft Transaction Server (MTS) hay các chức năng trên Web cần Windows phải cài đặt Internet Information Server (IIS). Như vậy, bạn cần biết rằng lựa chọn một hệ điều hành để cài đặt và sử dụng .NET Framework cũng không kém phần quan trọng. Cài đặt .NET Framework trên các hệ điều hành Windows 2000, 2000 Server, XP, XP.NET, 2003 Server sẽ đơn giản và tiện dụng hơn trong khi lập trình. Common Language Runtime Là thành phần "kết nối" giữa các phần khác trong .NET Framework với hệ điều hành. Common Language Runtime (CLR) giữ vai trò quản lý việc thi hành các ứng dụng viết bằng .NET trên Windows. CLR sẽ thông dịch các lời gọi từ chương trình cho Windows thi hành, đảm bảo ứng dụng không chiếm dụng và sử dụng tràn lan tài nguyên của hệ thống. Nó cũng không cho phép các lệnh "nguy hiểm" được thi hành. Các chức năng này được thực thi bởi các thành phần bên trong CLR như Class loader, Just In Time compiler, Garbage collector, Exception handler, COM marshaller, Security engine,… Trong các phiên bản hệ điều hành Windows mới như XP.NET và Windows 2003, CLR được gắn kèm với hệ điều hành. Điều này đảm bảo ứng dụng viết ra trên máy tính của chúng ta sẽ chạy trên máy tính khác mà không cần cài đặt, các bước thực hiện chỉ đơn giản là một lệnh copy của DOS! Bộ thư viện các lớp đối tượng Nếu phải giải nghĩa từ "Framework" trong thuật ngữ .NET Framework thì đây là lúc thích hợp nhất. Framework chính là một tập hợp hay thư viện các lớp đối tượng hỗ trợ người lập trình khi xây dựng ứng dụng. Có thể một số người trong chúng ta đã nghe qua về MFC và JFC. Microsoft Foundation Class là bộ thư viện mà lập trình viên Visual C++ sử dụng trong khi Java Foundation Class là bộ thư viện dành cho các lập trình viên Java. Giờ đây, có thể coi .NET Framework là bộ thư viện dành cho các lập trình viên .NET Với hơn 5000 lớp đối tượng để gọi thực hiện đủ các loại dịch vụ từ hệ điều hành, chúng ta có thể bắt đầu xây dựng ứng dụng bằng Notepad.exe!!!… Nhiều người lầm tưởng rằng các môi trường phát triển phần mềm như Visual Studio 98 hay Visual Studio.NET là tất cả những gì cần để viết chương trình. Thực ra, chúng là những phần mềm dùng làm "vỏ bọc" bên ngoài. Với chúng, chúng ta sẽ viết được các đoạn lệnh đủ các màu xanh, đỏ; lỗi cú pháp báo ngay khi đang gõ lệnh; thuộc tính của các đối tượng được đặt ngay trên cửa sổ properties, giao diện được thiết kế theo phong cách trực quan… Như vậy, chúng ta có thể hình dung được tầm quan trọng của .NET Framework. Nếu không có cái cốt lõi .NET Framework, Visual Studio.NET cũng chỉ là cái vỏ bọc! Nhưng nếu không có Visual Studio.NET, công việc của lập trình viên .NET cũng lắm bước gian nan! Base class library – thư viện các lớp cơ sở Đây là thư viện các lớp cơ bản nhất, được dùng trong khi lập trình hay bản thân những người xây dựng .NET Framework cũng phải dùng nó để xây dựng các lớp cao hơn. Ví dụ các lớp trong thư viện này là String, Integer, Exception,… ADO.NET và XML Bộ thư viện này gồm các lớp dùng để xử lý dữ liệu. ADO.NET thay thế ADO để trong việc thao tác với các dữ liệu thông thường. Các lớp đối tượng XML được cung cấp để bạn xử lý các dữ liệu theo định dạng mới: XML. Các ví dụ cho bộ thư viện này là SqlDataAdapter, SqlCommand, DataSet, XMLReader, XMLWriter,… ASP.NET Bộ thư viện các lớp đối tượng dùng trong việc xây dựng các ứng dụng Web. ASP.NET không phải là phiên bản mới của ASP 3.0. Ứng dụng web xây dựng bằng ASP.NET tận dụng được toàn bộ khả năng của .NET Framework. Bên cạnh đó là một "phong cách" lập trình mới mà Microsoft đặt cho nó một tên gọi rất kêu : code behind. Đây là cách mà lập trình viên xây dựng các ứng dụng Windows based thường sử dụng – giao diện và lệnh được tách riêng. Tuy nhiên, nếu bạn đã từng quen với việc lập trình ứng dụng web, đây đúng là một sự "đổi đời" vì bạn đã được giải phóng khỏi mớ lệnh HTML lộn xộn tới hoa cả mắt. Sự xuất hiện của ASP.NET làm cân xứng giữa quá trình xây dựng ứng dụng trên Windows và Web. ASP.NET cung cấp một bộ các Server Control để lập trình viên bắt sự kiện và xử lý dữ liệu của ứng dụng như đang làm việc với ứng dụng Windows. Nó cũng cho phép chúng ta chuyển một ứng dụng trước đây viết chỉ để chạy trên Windows thành một ứng dụng Web khá dễ dàng. Ví dụ cho các lớp trong thư viện này là WebControl, HTMLControl, … Web services Web services có thể hiểu khá sát nghĩa là các dịch vụ được cung cấp qua Web (hay Internet). Dịch vụ được coi là Web service không nhằm vào người dùng mà nhằm vào người xây dựng phần mềm. Web service có thể dùng để cung cấp các dữ liệu hay một chức năng tính toán. Ví dụ, công ty du lịch của bạn đang sử dụng một hệ thống phần mềm để ghi nhận thông tin về khách du lịch đăng ký đi các tour. Để thực hiện việc đặt phòng khách sạn tại địa điểm du lịch, công ty cần biết thông tin về phòng trống tại các khách sạn. Khách sạn có thể cung cấp một Web service để cho biết thông tin về các phòng trống tại một thời điểm. Dựa vào đó, phần mềm của bạn sẽ biết rằng liệu có đủ chỗ để đặt phòng cho khách du lịch không? Nếu đủ, phần mềm lại có thể dùng một Web service khác cung cấp chức năng đặt phòng để thuê khách sạn. Điểm lợi của Web service ở đây là bạn không cần một người làm việc liên lạc với khách sạn để hỏi thông tin phòng, sau đó, với đủ các thông tin về nhiều loại phòng người đó sẽ xác định loại phòng nào cần đặt, số lượng đặt bao nhiêu, đủ hay không đủ rồi lại liên lạc lại với khách sạn để đặt phòng. Đừng quên là khách sạn lúc này cũng cần có người để làm việc với nhân viên của bạn và chưa chắc họ có thể liên lạc thành công. Web service được cung cấp dựa vào ASP.NET và sự hỗ trợ từ phía hệ điều hành của Internet Information Server. Window form Bộ thư viện về Window form gồm các lớp đối tượng dành cho việc xây dựng các ứng dụng Windows based. Việc xây dựng ứng dụng loại này vẫn được hỗ trợ tốt từ trước tới nay bởi các công cụ và ngôn ngữ lập trình của Microsoft. Giờ đây, ứng dụng chỉ chạy trên Windows sẽ có thể làm việc với ứng dụng Web dựa vào Web service. Ví dụ về các lớp trong thư viện này là: Form, UserControl,… Phân nhóm các lớp đối tượng theo loại Một khái niệm không được thể hiện trong hình vẽ trên nhưng cần đề cập đến là Namespace. Đây là tên gọi một nhóm các lớp đối tượng phục vụ cho một mục đích nào đó. Chẳng hạn, các lớp đối tượng xử lý dữ liệu sẽ đặt trong một namespace tên là Data. Các lớp đối tượng dành cho việc vẽ hay hiển thị chữ đặt trong namespace tên là Drawing. Một namespace có thể là con của một namespace lớn hơn. Namespace lớn nhất trong .NET Framework là System.
Lợi điểm của Namespace là phân nhóm các lớp đối tượng, giúp người dùng dễ nhận biết và sử dụng. Ngoài ra, Namespace tránh việc các lớp đối tượng có tên trùng với nhau không sử dụng được. .NET Framework cho phép chúng ta tạo ra các lớp đối tượng và các Namespace của riêng mình. Với hơn 5000 tên có sẵn, việc đặt trùng tên lớp của mình với một lớp đối tượng đã có là điều khó tránh khỏi. Namespace cho phép việc này xảy ra bằng cách sử dụng một tên đầy đủ để nói đến một lớp đối tượng. Ví dụ, nếu muốn dùng lớp WebControls, chúng ta có thể dùng tên tắt của nó là WebControls hay tên đầy đủ là System.Web.UI.WebControls. Đặc điểm của bộ thư viện các đối tượng .NET Framework là sự trải rộng để hỗ trợ tất cả các ngôn ngữ lập trình .NET như chúng ta thấy ở hình vẽ trên. Điều này sẽ giúp những người mới bắt đầu ít bận tâm hơn trong việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho mình vì tất cả các ngôn ngữ đều mạnh ngang nhau. Cũng bằng cách sử dụng các lớp đối tượng để xây dựng ứng dụng, .NET Framework buộc người lập trình phải sử dụng kỹ thuật lập trình hướng đối tượng (sẽ được nói tới trong các chương sau). Cấu trúc .Net Framework Trong phần này, chúng ta tìm hiểu các thành phần bên trong .NET Framework.
3. Ứng dụng đầu tiên Kỹ thuật lập trình hướng đối tượng Chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về cấu trúc của chương trình Hello để nắm vững cách VS.NET tổ chức một project và hiểu thêm về kỹ thuật lập trình HĐT. Hãy xem hình cửa ổ Solution Explorer bên dưới. Chúng ta đang ở tab Solution (Soluti…) và VS.NET trình bày cấu trúc của project dạng cây:
Cửa sổ Solution Explorer hiển thị các tham chiếu Form1.vb là đối tượng đại diện cho Form1 trong chương trình. Đây cũng là một file cùng tên lưu trong thư mục của project Hello. Reference là một mục liệt kê tất cả các lớp thư viện mà chương trình của chúng ta đang "tham khảo". Mỗi mục trong Reference là một namespace hay một thư viện nhiều class. Trong chương trình, chúng ta chỉ có quyền khai báo biến đối tượng là một đối tượng của các class có trong namespace đã liệt kê trong phần References. Có một số namespace chúng ta không sử dụng tới nhưng mặc định được VS.Net tham khảo tới khi tạo project mới. Đó là System.XML. Mặc dù đây là namespace rất cơ bản nhưng vì không dùng tới trong Hello, chúng ta có thể bỏ đi. Nhắp chuột phải trên namespace và chọn mục Remove để xoá. Bây giờ có thể nhấn F5 và chương trình vẫn chạy bình thường! Kỹ thuật lập trình HĐT bao gồm hai điểm quan trọng: Xây dựng các lớp đối tượng (Component) và Sử dụng lại những đối tượng có sẵn. Một ứng dụng đơn giản có thể chỉ cần ghép nối những đối tượng có sẵn mà thành như trong ứng dụng Hello. Reference chính là nơi khai báo những thành phần cần thiết để ghép nối thành một ứng dụng và chúng ta không cần phải khai báo những thành phần thừa như System.XML. Với những ứng dụng phức tạp hơn, chúng ta sẽ cần tự mình tạo ra những đối tượng mới. Trong ví dụ này, chúng ta sẽ tạo ra lớp đối tượng có tên là SayHi để nói lời chào tuỳ theo buổi sáng, trưa hay tối. Trước hết, hãy chuyển qua tab Class trên cửa sổ Solution Explorer để xem cấu trúc của class Form1 :
Sử dụng lại thành phần có sẵn Chúng ta đã vừa tạo ra một COMponent – class SayHi. Một khi đã được tạo ra, component có thể được sử dụng lại ở bất kỳ đâu. Chúng ta sẽ đóng gói SayHi thành một file.DLL để sử dụng trong một project khác. Chọn menu File | Add project | New Project … Trong cửa sổ hiện ra, gõ tên của project là SayHi và chọn nút OK. Một project mới được đưa vào Solution cùng với một class có sẵn là Class1. Vì chúng ta dùng project này để đóng gói class SayHi đã tạo trước đó nên hãy xoá bỏ Class1.vb bằng cách nhắp chuột phải và chọn mục Delete. Sau đó, đưa SayHi.vb vào project bằng cách nhắp chuột phải trên project SayHi và chọn mục Add | Add existing item… Tìm SayHi.vb trong thư mục Hello của project Hello và chọn Open.
    Project SayHi được đưa vào Solution Explorer    
Trước khi thực hiện bước đóng gói, kiểm tra lại thuộc tính của project SayHi bằng cách chọn menu Project | Properties … Trong cửa sổ hiện ra, chúng ta sẽ thấy một số thông tin: Assembly name: SayHi, loại kết xuất (output type): Class library. Root namespace: SayHi. Phần Information ở dưới ghi tên file kết xuất là SayHi.dll. Đóng cửa sổ lại và biên dịch project này bằng cách chọn menu Build | Build SayHi. Lúc này, chúng ta đã có file SayHi.dll và sẵn sàng sử dụng nó trong các ứng dụng khác. Hình dưới hiển thị một phần cửa sổ Windows Explorer để xác định vị trí của file SayHi.dlu5    
    Kết quả biên dịch được lưu giữ trong th