1.2 ASP.NET的体系结构

ASP.NET Framework是支持生成、运行下一代应用程序和XML Web Services的内部Windows组件。ASP.NET Framework旨在实现下列目标。

● 提供一个一致的面向对象的编程环境，无论对象代码是在本地存储和执行，还是在本地执行但在Internet上分布，或者是在远程执行的。

● 提供一个将软件部署和版本控制冲突最小化的代码执行环境。

● 提供一个可提高代码（包括由未知的或不完全受信任的第三方创建的代码）执行安全性的代码执行环境。

● 提供一个可消除脚本环境或解释环境性能问题的代码执行环境。

● 使开发人员的经验在面对类型大不相同的应用程序（如基于Windows的应用程序和基于Web的应用程序）时保持一致。

● 按照工业标准生成所有通信，以确保基于.NET Framework的代码可与任何其他代码集成。

ASP.NET Framework具有2个主要组件：公共语言运行库和.NET Framework类库。公共语言运行库是.NET Framework的基础。用户可以将运行库看做一个在执行时管理代码的代理，它提供内存管理、线程管理和远程处理等核心服务，并且还强制实施严格的类型安全及可提高安全性和可靠性的其他形式的代码准确性。事实上，代码管理的概念是运行库的基本原则。以运行库为目标的代码称为托管代码；而不以运行库为目标的代码称为非托管代码。.NET Framework的另一个主要组件是类库，它是一个综合性的面向对象的可重用类型集合，用户可以使用它开发多种应用程序，这些应用程序包括传统的命令行或图形用户界面（GUI）应用程序，也包括基于ASP.NET所提供的最新创新的应用程序（如Web窗体和XML Web Services）。

.NET Framework可由非托管组件承载，这些组件将公共语言运行库加载到它们的进程中并启动托管代码的执行，从而创建一个可以同时利用托管和非托管功能的软件环境。.NET Framework不但提供若干个运行库宿主，而且还支持第三方运行库宿主的开发。

例如，ASP.NET承载运行库以为托管代码提供可伸缩的服务器端环境。ASP.NET直接使用运行库以启用ASP.NET应用程序和XML Web Services（本主题稍后将对这两者进行讨论）。

Internet Explorer是承载运行库（以MIME类型扩展的形式）的非托管应用程序的一个示例。使用Internet Explorer承载运行库使用户能够在HTML文档中嵌入托管组件或Windows窗体控件。以这种方式承载运行库使得托管移动代码（类似于Microsoft、ActiveX控件）成为可能，不过它需要进行重大改进（如不完全受信任的执行和独立的文件存储），而这种改进只有托管代码才能提供。

图1-1显示公共语言运行库和类库与应用程序之间，以及与整个系统之间的关系。该图还显示了托管代码如何在更大的结构内运行。

下面将更加详细地描述ASP.NET Framework的主要组件和功能。

1）公共语言运行库的功能

公共语言运行库管理内存、线程执行、代码执行、代码安全验证、编译及其他系统服务。这些功能是在公共语言运行库上运行的托管代码所固有的。

至于安全性，取决于包括托管组件的来源（如Internet、企业网络或本地计算机）在内的一些因素，托管组件被赋予不同程度的信任。这意味着即使用在同一活动应用程序中，托管组件既可能能够执行文件访问操作、注册表访问操作或其他需小心使用的功能，也可能不能够执行这些功能。

运行库强制实施代码访问安全。例如，用户可以相信嵌入在网页中的可执行文件能够在屏幕上播放动画或唱歌，但不能访问他们的个人数据、文件系统或网络。这样，运行库的安全性功能就使通过Internet部署的合法软件能够具有特别丰富的功能。

运行库还通过实现称为通用类型系统（CTS）的严格类型验证和代码验证基础结构来加强代码可靠性。CTS确保所有托管代码都是可以自我描述的。各种Microsoft和第三方语言编译器生成符合CTS的托管代码，这意味着托管代码可在严格实施类型保真和类型安全的同时使用其他托管类型和实例。

此外，运行库的托管环境还消除了许多常见的软件问题。例如，运行库自动处理对象布局并管理对对象的引用，在不再使用它们时将它们释放。这种自动内存管理解决了2个最常见的应用程序错误：内存泄漏和无效内存引用。

运行库还提高了开发人员的工作效率。例如，程序员可以用他们选择的开发语言编写应用程序，却仍能充分利用其他开发人员用其他语言编写的运行库、类库和组件。任何选择以运行库为目标的编译器供应商都可以这样做。以.NET Framework为目标的语言编译器使得用该语言编写的现有代码可以使用.NET Framework的功能，这大大减轻了现有应用程序迁移过程中的工作负担。

尽管运行库是为未来的软件设计的，但是它也支持现在和以前的软件。托管和非托管代码之间的互操作性使开发人员能够继续使用所需的COM组件和DLL。

运行库旨在增强性能。尽管公共语言运行库提供许多标准运行库服务，但是它从不解释托管代码。一种称为实时（JIT）编译的功能使所有托管代码能够以它在其上执行的系统的本机语言运行。同时，内存管理器排除了出现零碎内存的可能性，并增大了内存引用区域以进一步提高性能。

最后，运行库可由高性能的服务器端应用程序（如Microsoft SQL Server和Internet信息服务（IIS））承载。此基础结构使用户在享受支持运行库宿主的行业最佳企业服务器的优越性能的同时，能够使用托管代码编写业务逻辑。

2）.NET Framework类库

.NET Framework类库是一个与公共语言运行库紧密集成的可重用的类型集合。该类库是面向对象的，并提供给用户自己的托管代码可从中导出功能的类型。这不但使.NET Framework类型易于使用，而且还减少了学习.NET Framework的新功能所需要的时间。此外，第三方组件可与.NET Framework中的类无缝集成。

例如，.NET Framework集合类实现一组可用于开发用户自己的集合类的接口。用户的集合类将与.NET Framework中的类无缝地混合。

正如用户对面向对象的类库所希望的那样，.NET Framework类型使用户能够完成一系列常见编程任务（包括字符串管理、数据收集、数据库连接及文件访问等任务）。除这些常见任务之外，类库还包括支持多种专用开发方案的类型。例如，可使用.NET Framework开发下列类型的应用程序和服务。

● 控制台应用程序。

● Windows GUI应用程序（Windows窗体）。

● ASP.NET应用程序。

● XML Web Services。

● Windows服务。

Windows窗体类是一组综合性的可重用的类型，它们大大简化了Windows GUI的开发。如果要编写ASP.NET Web窗体应用程序，可使用Web类。

3）客户端应用程序开发

客户端应用程序在基于Windows的编程中最接近于传统风格的应用程序。这些是在桌面上显示窗口或窗体从而使用户能够执行任务的应用程序类型。客户端应用程序包括诸如字处理程序和电子表格等应用程序，还包括自定义的业务应用程序（如数据输入工具、报告工具等）。客户端应用程序通常使用窗口、菜单、按钮和其他GUI元素，并且它们可能访问本地资源（如文件系统）和外围设备（如打印机）。

另一种客户端应用程序是作为网页通过Internet部署的传统ActiveX控件（现在被托管Windows窗体控件所替代）。此应用程序非常类似于其他客户端应用程序：它在本机执行，可以访问本地资源，并包含图形元素。

过去，开发人员结合使用C/C++与Microsoft类（MFC）或应用程序快速开发（RAD）环境（如Microsoft Visual Basic）来创建此类应用程序。.NET Framework这些现有产品的特点合并到了单个且一致的开发环境中，该环境大大简化了客户端应用程序的开发。

包含在.NET Framework中的Windows窗体类旨在用于GUI开发。用户可以轻松创建具有适应多变的商业需求所需的灵活性的命令窗口、按钮、菜单、工具栏和其他屏幕元素。

例如，.NET Framework提供简单的属性以调整与窗体相关联的可视属性。在某些情况下，基础操作系统不支持直接更改这些属性，而这时.NET Framework将自动重新创建窗体。这是.NET Framework集成开发人员接口从而使编码更简单更一致的许多方法之一。

和ActiveX控件不同，Windows窗体控件具有对用户计算机的不完全受信任的访问权限。这意味着二进制代码或在本机执行的代码可访问用户系统上的某些资源，例如GUI元素和访问受限制的文件，但这些代码不能访问或危害其他资源。由于具有代码访问安全性，许多曾经需要安装在用户系统上的应用程序现在可以通过Web部署。应用程序可以在像网页那样部署时实现本地应用程序的功能。

4）服务器应用程序开发

在托管领域中，服务器端应用程序是通过运行库宿主实现的。非托管应用程序承载公共语言运行库，后者使用户的自定义托管代码可以控制服务器的行为。此模型在获得主服务器的性能和可伸缩性的同时提供给用户公共语言运行库和类库的所有功能。

图1-2为显示在不同服务器环境中运行托管代码的基本网络架构。在应用程序逻辑通过托管代码执行时，服务器（如IIS和SQL Server）可执行标准操作。

ASP.NET是使开发人员能够使用.NET Framework开发基于Web的应用程序的宿主环境。但是，ASP.NET不止是一个运行库宿主，它是使用托管代码开发网站和通过Internet分布的对象的完整结构。Web窗体和XML Web Services都将IIS和ASP.NET用做应用程序的发布机制，并且两者在.NET Framework中都具有支持类集合。

XML Web Services作为基于Web的技术的重要发展，是类似于常见网站的分布式服务器端应用程序组件。但是，与基于Web的应用程序不同，XML Web Services组件不具有UI并且不以浏览器（如Internet Explorer和Netscape Navigator）为目标。XML Web Services由旨在供其他应用程序使用的可重用的软件组件组成，所谓其他应用程序包括：传统的客户端应用程序、基于Web的应用程序，甚至是其他XML Web Services。因此，XML Web Services技术正迅速地将应用程序开发和部署推向高度分布式Internet环境。

如果用户使用过ASP技术的早期版本，很快就会注意到ASP.NET和Web窗体提供的改进。例如，用户可以用支持.NET Framework的任何语言开发Web页。此外，用户的代码不再需要与HTTP文本共享同一个文件（尽管如果用户愿意，代码还可以继续这样做）。Web窗体页用本机语言执行，这是因为与所有其他托管应用程序一样，它们充分利用运行库。与此相对照，非托管ASP页始终被写成脚本并解释。ASP.NET页比非托管ASP页更快、更实用并且更易于开发，这是因为它们像所有托管应用程序一样与运行库进行交互。

.NET Framework还提供类和工具的集合来帮助开发和使用XML Web Services应用程序。XML Web Services是基于SOAP（一种远程过程调用协议）、XML（一种可扩展的数据格式）和WSDL（Web服务描述语言）这些标准生成的。基于这些标准生成.NET Framework的目的是为了提高与非Microsoft解决方案的互操作性。

例如，.NET Framework SDK所包含的Web服务描述语言工具可以查询在Web上发布的XML Web Services，分析它的WSDL描述，并产生C#或Visual Basic源代码，用户的应用程序可以使用这些代码而成为XML Web Services的客户端。这些源代码可以创建从类库中的类派生的类，这些类使用SOAP和XML分析处理所有基础通信。虽然用户可以使用类库来直接使用XML Web Services，但Web服务描述语言工具和包含在SDK中的其他工具可以使用户更加方便地用.NET Framework进行开发。

如果用户开发和发布自己的XML Web Services，.NET Framework为用户提供了一组符合所有基础通信标准（如SOAP、WSDL和XML）的类。使用这些类使用户能够将注意力集中在服务的逻辑上，而无须关注分布式软件开发所需要的通信基础结构。

最后，与托管环境中的Web窗体页相似，用户的XML Web Services将使用IIS的可伸缩通信以本机语言的速度运行。