.Net分布技術系統結構與開發工具的研究

陳香生

CHEN Xiang-sheng

（陽江職業技術學院，陽江 529500）

1 分布式系統體系結構

計算機應用系統通常是體系結構和技術的結合，它們所具有的一個共同點是其分布式本質。分布式系統是一個動態的計算機集合，這些計算機由網絡連接到一起，運行專門設計的軟件，為用戶提供集成式計算機環境。分布式系統的范圍包括從支持商業處理的單用途應用程序，到服務于大范圍用戶并具有廣泛資源的全方位服務的計算機設備。

早期客戶機/服務器模型是是兩層C/S體系結構，在此體系結構中，既可以方便，統一地對數據進行管理，又可以合理有效地利用現有的硬件資源，平衡系統的負荷。但是兩層的C/S結構并不能適用所有的情況，因為某些業務不能依賴軟件廠家直接提供的功能，而必須定制，這樣的程序很難進行移植。因此建立一種新的工作方式，進一步分離客戶層，使客戶機上的所有處理過程不直接操作數據庫管理系統，這樣就可以把客戶端的處理分為應用程序和業務邏輯處理。這種處理導致了三層的C/S結構的出現。客戶層負責可視化界面，進行人機交互處理；中間層進行業務邏輯處理；而服務器層則負責數據的管理。采用三層C/S結構有下述優點：1）可以對任務進行合理分配。2）有利于提高系統的性能，使中間層的業務邏輯處理與數據層的業務數據緊密結合在一起，而無需考慮客戶的具體位置。3）添加新的中間層服務器能夠滿足新增客戶機的需求，可以大大提高三層系統的可伸縮性。4）在客戶機的應用程序和數據層的數據庫之間增加中間層，可以使客戶機的應用程序獨立于數據層的數據庫。5）可以將業務邏輯集中到一起，有利于系統的實施。

圖1 基于Web的N層分布式系統體系結構

在三層系統體系結構中，客戶層和數據層都己被嚴格定義，而中間層未明確定義。因為中間層包括了所有與應用程序界面和持久數據存儲無關的處理，我們可以把中間層劃分為許多服務程序，將每一個服務程序都視為獨立的層，這樣原來的三層體系結構就變為N層體系結構。典型的N層結構就是基于Web的應用程序，如圖1所示。

由于客戶/服務器應用程序跨越了多臺計算機，所以需要TCP/IP或者IPX網絡協議來連接應用程序的各個節點。N層系統需要更復雜的設備來實現跨網絡的通信。因為在客戶應用程序和中間層服務之間不能象2層系統那樣以一種通用的結構方式實現；相反，客戶應用程序需要一種通信模型，以協調客戶應用程序的不同開發平臺。這種模型即為客戶應用程序的中間件。最早被廣泛認同的中間件技術是遠程過程調用，使用遠程過程調用，客戶應用程序可以調用在遠程計算機上執行的C語言函數。

從分布式應用系統的角度來看，一個網絡項目最少分三層：外觀層、事物邏輯層、數據服務層。多層結構比兩層結構具有更大的靈活性。首先，三層可以運行在不同的機器上，如果應用是業務邏輯比較復雜，可以使用高配置的計算機來運行業務邏輯層；如果應用的數據量很大，就可以采用分布式的數據庫來作為應用的數據存儲結構。其次，只要層與層之間的接口保持不變，那么某一層的變化不會影響到其他層，當層與層之間是松散藕合時，可以簡單地替換組件（或整個一層），以適應變化了的需求。

分布式構架的網絡整合平臺，主要有Microsoft整合的Windows與因特網的平臺一Windows DNA與Sun公司提出的基于Java2平臺，由一系列中間件服務組合起來的J2EE（Java2 Enterprise Edition）體系結構。

Windows DNA的全名為Windows Distribute Internet Architecture，即Windows的分布式互聯網體系結構，是微軟整合了ActiveX，WWW技術（如VBScript，DHTML等）平臺的總稱。微軟利用IIS以及WWW作為系統前端來處理用戶互動界面，以COM架構作為中間層來處理企業程序，以SQL Server作為后端儲存數據的服務器，以實現三層式（Three-tier）或更多層系統的開發環境。三層式系統開發的好處在于，系統的界面、系統內部的程序以及企業后端的儲存數據庫可以分開。再者，因為整個系統是整構在網絡上的，因此用戶端只需有個普通的IE瀏覽器就可以在任何地方存取到系統，以減少最為繁雜的用戶管理工作。

SUN所引導發起的J2EE體系則是一種利用Java2平臺來簡化諸多與多級企業解決方案的開發、部署和管理相關的復雜問題的體系結構。它是由一系列中間件服務組合起來的體系，J2EE作為中間件，提供了強大的服務功能，使開發人員只需要關注商業邏輯，而不需要注意其他的細節，因而能夠加快開發速度，提高系統的運行效率和穩定性。J2EE技術的基礎是核心Java平臺或Java2平臺的標準版。J2EE具有如“編寫一次，到處運行”的特性，方便存取數據庫的JDBC API、CORBA技術以及能夠在Internet應用中保護數據的安全機制等等。

在Windows DNA之后，微軟便開始將研究重心轉到一個新的計劃——NGWS（Next Generation Windows System，新一代的Windows系統）即微軟所推出的.NET。Microsoft .NET是微軟于2000年6月發布的下一代軟件和服務戰略，其目的是整合新的設備和技術，建立全新的網絡協議和格式，協調眾多的智能設備與網站，從而提供更簡單，更為個性化，更有效的互聯網服務。

2 NET的開發工具

.NET開發平臺在開發人員用以創造應用程序的工具和技術上做了根本的變化。Visual Studio.NET就是微軟公司為實現其.NET技術而開發的一整套工具組件，它提供了一個用于在該平臺上創建應用程序的可視化集成開發環境（IDE）。集成開發環境是目前計算機語言產品都具備的一種工作環境，是進行程序設計的工作場所。在集成開發環境中，程序員可以對源程序進行編輯和編譯，對目標程序進行調試運行。

2.1 Visual Studio .NET

2002年2月，微軟發布了Visual Studio.NET（簡稱VS.NET）的最終版本，這是微軟極力推薦的創建.NET應用程序的軟件開發工具集。作為微軟的下一代開發工具，它和.NET開發框架緊密結合，遵循.NET Framework，利用通用語言運行環境和公用層次類庫提供加速開發過程的高效工具。VS.NET主要用于開發企業規模的Web應用程序以及高性能的桌面應用程序。

在開發網絡應用程序時，以前開發人員只能在Web頁中嵌入VB Script或J Script?，F在，Web頁可以用VS.NET中的任何一種語言來生成。IDE也提供了從Web表單控件中創造Web頁的拖放式GUI (Graphical User Interface，圖形用戶界面)，它是完全動態的，易于編碼，能自動處理狀態問題，根據瀏覽器兼容能力生成純HTML，并且將用戶界面問題和編碼問題相分離。

在VS.NET環境中，所有控件的代碼，包括格式化代碼，都可以顯示出來，這樣便于高級開發者修改表單和控件的缺省行為，并且在應用程序的外觀上給予它們更緊湊的控制。此外VS.NET還提供了完全集成的數據處理，尤其是XML和數據庫集成，通過和數據源相連結合起來，大大簡化了對來自不同種類的數據源的聯合數據（例如將來自Oracle數據庫的雇員數據合并到基于XML的銷售成績表中）的處理。使用.NET框架的開發工具，大大提高了開發者的效率，集成了多種語言支持；簡化了服務器端的開發，提供了高效地創建和使用網絡服務的方法，使開發人員能夠快速構建和部署強健的、可靠的應用程序[1]。

2.2 C#

.NET開發框架支持多種語言，Visual C#.NET作為.NET Framework的主力開發語言，這是由C#的特點決定的[2-4]。

1）功能性和高效性。C#是Microsoft公司為推行.NET戰略而發布的一種全新的編程語言，它的前身是C++語言。這種語言給開發人員提供了大量靈活的進行底層控制的能力，但這種靈活性是以開發的效率為代價的。比如指針操作引起的不安全因素，內存回收需要程序員介入等，使得用C++開發軟件的困難程度比其他語言要高得多。由于與生俱來的復雜性和漫長的開發周期，開發人員都期望有新的、更好的開發語言，這種新的語言應能兼有功能靈活性和開發效率特點，融C++的強大和Visual Basic的簡易于一體。

2）包容不斷涌現的Web編程標準。在目前國際互聯網應用日益廣泛的情況下，越來越多的解決方案需要使用不斷涌現的Web標準如超文本標識語言（HTML）、可擴展標識語言（XML）和簡單對象訪問協議（SOAP）等。現有的開發語言都是在Internet或者說是Web發展初期開發的，它們不可能提供適合于新的Web開發的技術支持。C#在保證了強大的功能和靈活性的同時，給C和C++帶來了類似于VB的快速開發，并且它還針對.NET作了特別設計。C#可以快速的構建從底層系統級到高層商業組件，使用C#語言構建的這些組件，能夠很容易的轉換為Web Services，從而可響應來自Internet的與平臺和開發語言無關的訪問。XML是在Internet上傳輸結構化數據的標準方法，為了提高性能，C#允許XML數據直接映射為結構數據類型以代替類，這是一個處理少量數據的更高效的方法。這些特性結合起來使得C#成為優秀的下一代網絡編程語言。

.NET為編寫網絡化儀器軟件，提供服務器端腳本編寫環境，使用它可以創建和運行動態交互的Web服務器應用程序，它能夠把HTML、腳本、組件等有機地組合在一起，形成一個能夠在服務器上運行的應用程序，創建以網頁形式通過Internet發布的網絡化儀器。在C#的Web編程中，可以用C#編寫自己的服務器端組件，除了傳統組件外，還包括那些具有特殊功能的可編程組件。使用它們可以更自由、更容易地進行數據綁定，具有強大的跨平臺性。

3 結論

本文詳細介紹網絡化儀器的核心技術——.Net分布式技術，它基于分布式系統體系結構，采用.NET框架公共語言運行環境和.NET類庫兩個主要部件，并以Visual Studio .NET和C#為開發工具。

[1] 艾迪明.NET框架體系結構[J].計算機工程與應用, 2003,(2).

[2] Adrian,等,著,王海峰,等,譯,C#.NET Web開發指南[M].北京：機械工業出版社, 2003.

[3] 陸昆侖,等,著,用C#.NET開發網絡服務[M].北京：希望電子出版社, 2003.

[4] 余安萍,等,著,C#.NET程序設計教程[M].北京：電子工業出版社, 2002.