Часть 3. Библиотека классов

В двух предыдущих частях данной статьи мы начали знакомство с Microsoft .NET Framework — ключевым компонентом Microsoft .NET, представляющим собой платформу для создания, внедрения и выполнения Web-сервисов и приложений. Мы рассказали об основных компонентах Microsoft .NET Framework и кратко описали их назначение. Мы также начали более подробное рассмотрение Common Language Runtime (CLR) — среды выполнения .NET-приложений. Завершили мы знакомство с Common Language Runtime рассказом о Common Type System.

В этом номере мы начнем знакомство с библиотекой классов, рассмотрим основные составляющие ее пространства имен и классы и приведем некоторые примеры их использования.

Библиотека классов .NET Framework Class Library содержит классы, обеспечивающие следующие функции:

            поддержку базовых и определяемых пользователями типов;

            поддержку обработки исключительных ситуаций;

            операции ввода/вывода и работу с потоками;

            обращение к функциям операционной системы;

            доступ к данным;

            возможность создания Windows-приложений;

            возможность создания клиентских и серверных Web-приложений;

            возможность создания Web-сервисов.

Все классы, реализованные в .NET Framework Class Library организованы в виде пространств имен (namespaces). Каждое пространство имен содержит классы и другие типы, которые относятся к специфическим задачам или группе задач — операциям ввода/вывода, созданию Web-приложений, работе с данными и XML-документами и т.п. В таблице показаны наиболее важные пространства имен в библиотеке классов .NET.

После краткого обзора основных пространств имен мы готовы приступить к более детальному рассмотрению библиотеки классов .NET. Первая остановка в нашем путешествии будет не совсем обычной — вместо традиционного рассмотрения базового класса Object, который служит предком всех классов в библиотеке классов .NET, мы рассмотрим класс Console и консольные приложения. Почему мы поступаем именно так, будет понятно чуть позже.

Класс Console и консольные приложения

Используя класс System.Console, мы можем создавать простейшие приложения для среды .NET — консольные приложения, которые используют системное окно для ввода и вывода информации и не требуют графического интерфейса. Так как большинство примеров в данном цикле будет использовать консольные приложения, мы начнем наше знакомство с библиотекой классов с класса Console.

Класс Console представляет собой стандартные потоки ввода, вывода и сообщений об ошибках. Приложения, использующие данный класс, могут читать символы из стандартного потока ввода (input stream) и выводить символы в стандартный поток вывода (output stream). Ошибки выводятся в стандартный поток сообщений об ошибках (error output stream). Эти три потока автоматически ассоциируются с консолью при запуске приложения и могут быть определены через свойства In, Out и Error класса Console. По умолчанию стандартный поток ввода — это объект типа System.IO.TextReader, а потоки вывода и сообщений об ошибках — объекты типа System.IO. TextWriter. При необходимости мы можем переопределить эти потоки в файловые потоки, сетевые потоки, потоки в памяти и т.п.

Используя Visual Basic .NET, мы создаем консольное приложение как новый модуль, который содержит подпрограмму с именем Main — она является точкой входа в наше консольное приложение:

·  '---------------------------------------
' .NET – Консольное приложение
'---------------------------------------
Imports System
Module Cons

Sub Main()
    Console.WriteLine(".NET Console application")
    Console.ReadLine()
End Sub

End Module

Методы Read и ReadLine служат для чтения одного или более символов или символа новой строки из стандартного потока ввода, а методы Write и WriteLine — для вывода одного или более символов либо строки с символом новой строки в стандартный поток вывода.

Методы SetIn, SetOut и SetError позволяют переопределить стандартные потоки ввода, вывода и ошибок. Эти методы ожидают аргумент типа TextWriter, который описывает поток.

Теперь мы полностью готовы начать изучение Microsoft .NET Class Library. В следующем разделе мы рассмотрим пространство имен System и его дочерние пространства имен.

Пространство имен System

Пространство имен System является корневым пространством имен в Microsoft .NET Class Library и содержит фундаментальные типы данных, реализованные в .NET Framework. Это пространство имен содержит класс Object, который служит предком для всех классов в библиотеке классов .NET, примитивные и расширенные типы, а также более 100 дополнительных классов, используемых для обработки исключительных ситуаций, управления доменами приложений, сборки мусора и т.п.

Класс Object

Класс System.Object служит предком для всех классов в библиотеке классов .NET. Методы, реализованные в данном классе, показаны на следующем рисунке.

Кратко рассмотрим каждый из этих методов:

            Метод Equals (Object) или Equals (Object, Object) — служит для проверки, являются ли два объекта одним и тем же экземпляром. Для данных со значениями этот метод переопределен (в классе ValueType) и позволяет проверить идентичность хранимых экземплярами объекта значений. Обратите внимание: когда мы сравниваем два ссылочных типа, метод Equals проверяет, являются ли оба экземпляра идентичными; для данных со значениями метод Equals также проверяет идентичность данных, хранимых экземплярами объекта.

            Метод ReferenceEquals (Object, Object) проверяет, являются ли два объекта одним и тем же экземпляром класса.

            Метод Finalize() по умолчанию не выполняет никаких действий. Этот метод может быть переопределен в унаследованных классах для выполнения финальной очистки памяти перед тем, как механизм сборки мусора (Garbage Collector) уничтожит данный объект.

            Метод GetHashCode() служит для генерации хэш-значений (типа Integer), которые могут быть использованы для хранения объектов в хэш-таблицах.

            Метод MemberwiseClone() создает точную копию объекта.

            Метод ToString() возвращает текстовое представление объекта. В большинстве случаев этот метод возвращает полное имя класса для данного объекта.

            Метод GetType() возвращает объект типа Type для данного экземпляра класса.

Ниже мы расскажем, как используется класс Type.

Класс Type и пространство имен Reflection

Класс Type является нашей точкой входа в пространство имен Reflection. Отражение (Reflection) в терминах .NET — это способность изучать возможности классов во время выполнения программы. Используя отражения, мы можем извлекать классы, изучать их методы, свойства, конструкторы, поля, события и другие члены, одним словом, получаем доступ к метаданным, ассоциированным с данным классом.

Класс Type содержит методы типа GetMethods() и GetProperties(), которые могут использоваться для получения информации о членах класса. Используя классы, реализованные в пространстве имен Reflection, мы можем получать сведения, например, о параметрах методов (используя класс System.Reflection. MethodInfo) и даже вызывать методы с помощью метода Invoke().

В следующем примере показано, как начать использовать механизм отражений. Приведенный ниже код показывает, как с помощью метода GetType() получить объект Type и каким образом можно применять ряд свойств этого объекта:

·  '-------------------------------------------
' .NET Пример использования метода GetType
'-------------------------------------------

Imports System
Imports System.Reflection

Module Cons

    Sub Main()
        Dim I As Integer
        Dim T As Type
        T = I.GetType()
        Console.WriteLine("Name = " & T.Name)
        Console.WriteLine("Module = " & T.Module.ToString())
        Console.WriteLine("Namespace = " & T.Namespace)
    End Sub

End Module

Кратко рассмотрим основные возможности, предоставляемые пространством имен Reflection, а затем проиллюстрируем некоторые из них примерами.

            Класс Assembly можно использовать для определения и загрузки сборок, загрузки модулей из манифеста сборки (assembly manifest), поиска типов, описанных в сборке, и создания экземпляров этих типов.

            Класс Module можно использовать для поиска классов в модуле, а также всех глобальных и локальных методов, определенных в данном модуле.

            Класс ConstructorInfo можно использовать для поиска имен, параметров, модификаторов доступа и другой информации о конструкторе. Поиск и вызов конструкторов мы можем осуществлять с помощью методов GetConstructors() или GetConstructor() объекта Type.

            Класс MethodInfo используется для поиска имен, возвращаемых типов, параметров, модификаторов доступа и другой информации о методе. Поиск и вызов методов мы можем осуществлять с помощью методов GetMethods() или GetMethod() объекта Type.

            Для поиска информации о полях — именах, модификаторах доступа и т.п. — используется класс FieldInfo. Кроме того, с помощью данного класса мы можем получать и задавать значения полей.

            Класс EventInfo используется для поиска имен, типов данных обработчиков событий и другой информации о событии. Данный класс позволяет добавлять и удалять обработчики событий.

            Класс PropertyInfo используется для поиска имен, типов данных и другой информации о свойствах. С помощью данного класса мы также можем получать и задавать значения свойств.

            Класс ParameterInfo используется для поиска информации о параметрах — названии, типе данных, и т.п.

В следующем примере показано, как получить список типов, определенных в данном модуле.

·  '-------------------------------------------
' .NET – Пример использования "отражений"
'-------------------------------------------

Imports System
Imports System.Reflection

Module Cons

    Sub Main()
        Dim I As Integer
        Dim T As Type
        Dim Types() As Type
        Dim M As [Module]
        T = I.GetType()
        M = T.Module
        Types = M.GetTypes()
        For Each T In Types
            Console.WriteLine(T.FullName)
        Next
    End Sub

End Module

Ниже показана выводимая данным кодом информация:

Как видно из вышеприведенного списка, в целом концепция отражений напоминает использование интерфейса ITypeLibrary в Win32 API для исследования библиотек типов, но версия для .NET предоставляет больше возможностей, более проста в использовании и более дружественна к различным языкам программирования.

Теперь расширим наш пример и добавим информацию о свойствах, конструкторах, методах, интерфейсах и событиях. Для этого воспользуемся методами GetProperties(), GetConstructors(), GetMethods(), GetInterfaces() и GetEvents() объекта Type. Каждый из этих методов возвращает массив элементов типа PropertyInfo, MethodInfo, EventInfo и т.п. — каждый тип наследует от абстрактного типа MemberInfo, который мы и используем в нашем примере. Исключение составляет только тип PropertyInfo — этот тип используется для того, чтобы получить дополнительную информацию о свойствах:

·  '-------------------------------------------
' .NET – Пример использования "отражений"
'-------------------------------------------

Imports System
Imports System.Reflection
Module Cons

    Sub Main()
        Dim T As Type
        Dim MI As MemberInfo
        Dim Types() As Type
        Dim Members() As MemberInfo
        Dim M As [Module]
        Dim PI As PropertyInfo
        Dim PText As String
        T = Type.GetType("System.Array")
        Console.WriteLine("{0} : {1}", GetTypeDescription(T), T)
        '
        ' Показать все свойства
        '
        Console.WriteLine("---- Свойства ----")
        Members = T.GetProperties
        For Each MI In Members
            PI = MI
            If PI.CanRead And PI.CanWrite Then
                PText = "get; set;"
            Else
                If PI.CanRead Then
                    PText = "get"
                Else
                    If PI.CanWrite Then
                        PText = "set"
                    End If
                End If
            End If
            Console.WriteLine("{0} {1} : {2} {3}", vbTab, "Prop", _
                            PText, MI.ToString)
        Next
        '
        ' Показать все конструкторы
        '
        Console.WriteLine("---- Конструкторы ----")
        Members = T.GetConstructors(BindingFlags.Public Or _
              BindingFlags.Static Or BindingFlags.NonPublic Or _
              BindingFlags.Instance)
        For Each MI In Members
            Console.WriteLine("{0} {1} : {2}", vbTab, "Meth",MI.ToString)
        Next
        '
        ' Показать все методы
        '
        Console.WriteLine("---- Методы ----")
        Members = T.GetMethods
        For Each MI In Members
            Console.WriteLine("{0} {1} : {2}", vbTab, "Meth", MI)
        Next
        '
        ' Показать все интерфейсы
        '
        Console.WriteLine("---- Интерфейсы ----")
        Members = T.GetInterfaces
        For Each MI In Members
            Console.WriteLine("{0} {1} : {2}", vbTab, "Intf", _
              MI.ToString)
        Next
        '
        ' Показать все события
        '
        Console.WriteLine("---- События ----")
        Members = T.GetEvents
        For Each MI In Members
            Console.WriteLine("{0} {1} : {2}", vbTab, "Evnt", _
              MI.ToString)
        Next
    Next
End Sub

Private Function GetTypeDescription(ByVal aType As Type) As String
    Dim str As String = Nothing
    If aType.IsClass Then
        str = "Class"
    End If
    If aType.IsInterface Then
        str = "Interface"
    End If
    If aType.IsValueType Then
        str = "Struct"
    End If
    If aType.IsArray Then
        str = "Array"
    End If
    Return str
End Function 'GetTypeDescription

End Module

Ниже показана информация, выводимая нашим примером для класса System.Array:

·  Class : System.Array
---- Свойства ----
    Prop : get Int32 Length
    Prop : get Int32 Rank
    Prop : get System.Object SyncRoot
    Prop : get Boolean IsReadOnly
    Prop : get Boolean IsFixedSize
    Prop : get Boolean IsSynchronized
---- Конструкторы ----
    Meth : Void .ctor()
---- Методы ----
    Meth : System.Collections.IEnumerator GetEnumerator()
    Meth : Boolean get_IsSynchronized()
    Meth : System.Object get_SyncRoot()
    Meth : Void CopyTo(System.Array, Int32)
    Meth : Boolean get_IsFixedSize()
    Meth : Boolean get_IsReadOnly()
    Meth : System.Object Clone()
    Meth : Int32 GetHashCode()
    Meth : Boolean Equals(System.Object)
    Meth : System.String ToString()
    Meth : System.Array CreateInstance(System.Type, Int32)
    Meth : System.Array CreateInstance(System.Type, Int32, Int32)
    Meth : System.Array CreateInstance(System.Type, Int32, Int32, Int32)
    Meth : System.Array CreateInstance(System.Type, Int32[])
    Meth : System.Array CreateInstance(System.Type, Int32[], Int32[])
    Meth : Void Copy(System.Array, System.Array, Int32)
    Meth : Void Copy(System.Array, Int32, System.Array, Int32, Int32)
    Meth : Void Clear(System.Array, Int32, Int32)
    Meth : System.Object GetValue(Int32[])
    Meth : System.Object GetValue(Int32)
    Meth : System.Object GetValue(Int32, Int32)
    Meth : System.Object GetValue(Int32, Int32, Int32)
    Meth : Void SetValue(System.Object, Int32)
    Meth : Void SetValue(System.Object, Int32, Int32)
    Meth : Void SetValue(System.Object, Int32, Int32, Int32)
    Meth : Void SetValue(System.Object, Int32[])
    Meth : Int32 get_Length()
    Meth : Int32 GetLength(Int32)
    Meth : Int32 get_Rank()
    Meth : Int32 GetUpperBound(Int32)
    Meth : Int32 GetLowerBound(Int32)
    Meth : Int32 BinarySearch(System.Array, System.Object)
    Meth : Int32 BinarySearch(System.Array, Int32, Int32, System.Object)
    Meth : Int32 BinarySearch(System.Array, System.Object,
        System.Collections.IComparer)
    Meth : Int32 BinarySearch(System.Array, Int32, Int32, System.Object,
        System.Collections.IComparer)
    Meth : Int32 IndexOf(System.Array, System.Object)
    Meth : Int32 IndexOf(System.Array, System.Object, Int32)
    Meth : Int32 IndexOf(System.Array, System.Object, Int32, Int32)
    Meth : Int32 LastIndexOf(System.Array, System.Object)
    Meth : Int32 LastIndexOf(System.Array, System.Object, Int32)
    Meth : Int32 LastIndexOf(System.Array, System.Object, Int32, Int32)
    Meth : Void Reverse(System.Array)
    Meth : Void Reverse(System.Array, Int32, Int32)
    Meth : Void Sort(System.Array)
    Meth : Void Sort(System.Array, System.Array)
    Meth : Void Sort(System.Array, Int32, Int32)
    Meth : Void Sort(System.Array, System.Array, Int32, Int32)
    Meth : Void Sort(System.Array, System.Collections.IComparer)
    Meth : Void Sort(System.Array, System.Array,         System.Collections.IComparer)
    Meth : Void Sort(System.Array, Int32, Int32,         System.Collections.IComparer)
    Meth : Void Sort(System.Array, System.Array, Int32, Int32,
        System.Collections.IComparer)
    Meth : Void Initialize()
    Meth : System.Type GetType()
---- Интерфейсы ----
    Intf : System.ICloneable
    Intf : System.Collections.IList
    Intf : System.Collections.ICollection
    Intf : System.Collections.IEnumerable

Обратите внимание на то, что параметры методов не имеют названий — в листинге показаны только типы данных. Чтобы получить более подробную информацию о параметрах методов, мы должны воспользоваться методом GetParameters() и структурой ParameterInfo. Как это сделать, показано ниже:

·  '
' Показать все методы
'
Console.WriteLine("---- Методы ----")
Members = T.GetMethods
For Each MI In Members
    PAInfo = CType(MI, MethodInfo).GetParameters
    If PAInfo.Length > 0 Then
       Console.WriteLine("{0} {1} : {2}{3}", vbTab, "Meth", MI.Name, "(")
       For Each PAI In PAInfo
           Console.WriteLine(" {0} {1} : {2}", vbTab, PAI.Name, _
               PAI.ParameterType.ToString)
       Next
       Console.WriteLine("{0}{1}", vbTab, ")")
    Else
        Console.WriteLine(" {0} {1} : {2}{3}", vbTab, "Meth", MI.Name, _
            "()")
    End If
Next

Теперь мы знаем названия параметров и их тип:

·  ---- Методы ----
               Meth : GetEnumerator()
               Meth : get_IsSynchronized()
               Meth : get_SyncRoot()
               Meth : CopyTo(
               array : System.Array
               index : System.Int32
               )
               Meth : get_IsFixedSize()
               Meth : get_IsReadOnly()
               Meth : Clone()
               Meth : GetHashCode()
               Meth : Equals(
               obj : System.Object
               )
               Meth : ToString()
               Meth : CreateInstance(
               elementType : System.Type
               length : System.Int32
               )

...

Для того чтобы получить доступ к сборке (в нашем примере мы использовали сборку по умолчанию (— mscorlib.dll), всегда загруженную в память), надо обратиться к этой сборке. Вот как это сделать:

·  Imports System.Reflection
Imports System.IO
Imports Microsoft.Win32
Imports Microsoft.VisualBasic

Module Module1

    Sub Main()
        Dim Asm As [Assembly]
        Dim Mdls As [Module]()
        Dim Mdl As [Module]
        Asm = [Assembly].LoadFrom(GetNetFrameworkPath() + _
            system.windows.forms.dll")
        Mdls = Asm.GetModules
        Mdl = Mdls(0)
    End Sub

    Function GetNetFrameworkPath() As String
        Registry.LocalMachine.OpenSubKey( _             "SOFTWAREMicrosoft.NETFramework")
        GetNetFrameworkPath = CType(Key.GetValue("InstallRoot"), _
            String) + CType(Key.GetValue("Version"), String) + ""
    End Function

End Module

После того как мы получили доступ к модулю, мы можем либо изучить определенные в нем типы (как это сделать, показано в первом примере), либо получить информацию об интересующем нам типе.

В следующем номере мы продолжим знакомство с библиотекой классов .NET Framework Class Library. Мы рассмотрим массивы (класс System.Array) и коллекции (пространство имен System.Collections).