Программирование мобильных устройств на платформе .NET Compact Framework - Иво Салмре

■ Каркасы приложений. Каркасы, или скелеты (остовы) приложений (frameworks) — это формализованные, тщательно спроектированные и организованные деревья объектов. Каркасы приложений призваны играть роль фундамента, на котором можно строить приложения и компоненты. При создании каркасов приложений значительные усилия направляются на разработку логической организации деревьев объектов, содержащихся в каркасе, чтобы в своей совокупности они составляли одно взаимосвязанное целое. Это объясняется тем, что каркасы приложений должны упрощать решение как можно более широкого круга задач программирования. Обычно каркасы состоят из многочисленных классов небольшого или среднего размера, которые разработчики могут многократно использовать для решения стоящих перед ними задач. Хотя граница, разделяющая каркасы приложений и компоненты, довольно условна, компонентами, как правило, считаются программные единицы, которые удовлетворяют конкретные потребности приложений, тогда как к каркасам приложений обычно относят более универсальные наборы инструментов проектирования. Примером среды, ориентированной на разработку приложений на основе каркасов приложений, является .NET Compact Framework.

В действительности .NET Compact Framework представляет собой нечто большее, чем просто каркас для создания приложений. Это одновременно и программный каркас (programming framework), который разработчики могут использовать для создания мобильных приложений, компонентов и высокоуровневых каркасов, и исполнительный механизм (execution engine), который может получать откомпилированные приложения и запускать их в управляемой среде выполнения. Для этого исполнительного механизма существует и другое распространенное название — среда времени выполнения (runtime).

Поскольку платформа .NET Compact Framework сама была создана как проект разработки программного обеспечения для мобильных устройств, имеет смысл ближе познакомиться с целями и философией, которые положены в основу этого проекта. Знание ответов на приведенные ниже вопросы будет полезно как разработчикам приложений, так и разработчикам архитектур программного обеспечения. 

■ На обеспечении каких возможностей остановили свой выбор разработчики платформы, и какие проектные решения были приняты в процессе разработки .NET Compact Framework? Несмотря на наличие между ними множества общих черт, каждая из сред времени выполнения для мобильных устройств имеет свои особенности, зависящие от возможных сценариев использования конечного продукта, на которые ориентировался проект. Все среды времени выполнения, предназначенные для мобильных устройств, оптимизируются для эффективного выполнения программ небольшого размера, но для каждой из технологий сред выполнения существуют определенные области, в которых с целью расширения набора функциональных возможностей приходится сознательно идти на увеличение размера программ и объема потребляемых ресурсов. Соответствующие знания будут полезны как разработчикам приложений, так и разработчикам системных архитектур, которые должны принимать решения относительно того, какие возможности мобильной среды времени выполнения, выбранной для разработки, могут им понадобиться, будь то .NET Compact Framework, J2ME или любая другая среда времени выполнения для мобильных устройств. 

■ В частности, какова архитектура .NET Compact Framework? Ответ на этот вопрос будет интересовать тех разработчиков приложений и системных архитектур, которые планируют создавать каркасы приложений на основе управляемых сред времени выполнения, поскольку это облегчит им понимание того, какие аспекты проектирования с использованием сред времени выполнения для мобильных устройств являются ключевыми. 

■ Какие характеристики важны для достижения максимальной производительности приложений, компонентов и каркасов, построенных на основе .NET Compact Framework? Это представит интерес для каждого разработчика, использующего для создания кодов управляемую среду времени выполнения .NET Compact Framework.

Как проектировалась .NET Compact Framework

Залогом успешного решения любой технической задачи является предварительное определение общих целей, к достижению которых следует стремиться в процессе работы над проектом. Было бы неправильно сказать, что все основные идеи, относящиеся к проекту .NET Compact Framework, зародились в одной голове, поскольку это не соответствовало бы действительности. Идеи проекта .NET Compact Framework явились результатом бурных споров между основными участниками группы разработки инструментальных средств и сред выполнения, каждый из которых горячо отстаивал свое мнение. Одни из них придерживались той точки зрения, что самое главное — это добиться максимально возможного уменьшения размера кода. Другие ставили во главу угла обеспечение межплатформенной совместимости кода. Часть членов группы считала, что ключом к завоеванию рынка будет создание прикладных систем уровня предприятия для Pocket PC. Каждая из этих идей тщательно изучалась, сопоставлялась с другими идеями и сразу же апробировалась в ходе лабораторных испытаний, проводимых группой целевых разработчиков. Благодаря сотрудничеству с независимыми разработчиками, которые в ходе указанных лабораторных испытаний использовали уже самые первые из созданных нами кирпичиков для построения реальных мобильных приложений, нам удалось многое выяснить относительно того, что именно является наиболее важным, обязательно необходимым или же просто желательным для сред времени выполнения, ориентированных на мобильные устройства.

Эта обратная связь определяла наши действия на протяжении всей первой фазы нашего многолетнего процесса разработки, и мы глубоко благодарны всем тем, кто предоставил нам бесценную информацию, выполняя тестирование первоначальных результатов нашего труда. Их независимые суждения позволили нам уточнить, доработать и отшлифовать базовые принципы, которые следовало использовать для доведения проекта до его полного завершения. После согласования основных целей проекта началась вторая фаза процесса разработки, обеспечившая практическую реализацию этих идей, их уточнение, а в необходимых случаях и внесение поправок в промежуточный продукт для достижения разумного компромисса между взаимно конкурирующими требованиями к размеру, производительности и возможностям программного кода. Увенчавшим наши усилия конечным результатом в виде версии 1.1 платформы .NET Compact Framework мы были весьма удовлетворены. В случае мобильных устройств описанный итеративный характер процесса проектирования играет особенно важную роль по той причине, что в разработке программного обеспечения для устройств накоплен пока еще гораздо меньший опыт, чем в случае настольных компьютеров или серверов. Мобильные устройства стали использоваться в качестве гибких прикладных платформ сравнительно недавно, и многие разработчики только пытаются разглядеть свой путь при слабом утреннем свете нового дня; итеративный подход с учетом обратной связи с пользователями приобретает в этих условиях особое значение. К вопросу о том, как придать итеративный характер процессу проектирования, мы будем постоянно возвращаться на протяжении всей этой книги.

Ниже, в порядке уменьшения степени важности, перечислены основные критерии, которым должна была удовлетворять первая версия .NET Compact Framework.

1. .NET Compact Framework необходимо было создавать как подмножество разработанной ранее для настольных компьютеров и серверов среды .NET Framework, совместимое с последней па уровне двоичных кодов и удовлетворяющее требованиям стандартов. На разработку среды .NET Framework, ориентированной на настольные компьютеры и серверы, были затрачены большие усилия, и не воспользоваться достигнутыми результатами было бы просто глупо. К тому же, значительная часть этих результатов, включая двоичный формат откомпилированных приложений (IL), язык программирования С# и библиотеки базовых классов программного каркаса, уже была подана на рассмотрение в органы стандартизации (ЕСМА-334 и ЕСМА-335, ISO/IEC 23270 (С#), ISO/IEC 23271 (CLI) и ISO/IEC 23272) и утверждена. При создании .NET Compact Framework ставилась явная задача реализации этих стандартов, а вместе с этим и использования языковых компиляторов .NET. Возможность использования уже прошедших всестороннюю апробацию и доказавших свою работоспособность компиляторов С# и VB.NET для создания приложений на платформе .NET Compact Framework наряду с привлечением большого количества инструментальных средств проектирования, тестирования и отладки, уже доступных для разработки программного обеспечения на настольных компьютерах и серверах, делали этот путь гораздо более надежным и технически эффективным, чем разработка нового варианта реализации указанных средств с нуля.