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C#高级编程(第12版)

Microsoft MVP - Christian Nagel C#新作,内部专家的C#指南,为你带来关于新特性的高级提示。

作者: [奥]克里斯琴·内格尔(Chrisitian Nagel) 著 李铭 译
丛书名:开源.NET生态软件开发
定价:198
印次:1-2
ISBN:9787302618775
出版日期:2022.10.01
印刷日期:2024.04.12

? 为需要新的库和工具的高级开发人员介绍了C#和.NET的众多新特性 ? 揭示了使用.NET库的**技巧和实用提示,包括通道、异步流和新的JSON序列化器等 ? 论述了使用ASP.NET Core、gRPC、SignalR、Azure Functions和Docker开发微服务的创新方式 ? 为开发Web应用程序提供了逐步指导,包括ASP.NET Core Razor、ASP.NET Core Blazor Server和Blazor WebAssembly ? 讨论了如何使用新的WinUI 3库开发Windows桌面应用程序

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前 言 .NET早在2000年就被正式宣布,但直到现在,它依然活跃在开发人员的视野中。自从.NET变得开源,不只能够在Windows上使用,还能够在Linux平台上使用之后,就开始受到越来越多开发人员的青睐。通过使用WebAssembly标准,.NET还可以在客户端的浏览器中运行,且不需要安装插件。 随着C#和.NET新的增强功能的出现,现在关注点不只是提高性能,也在于提高易用程度。.NET成为越来越多新开发人员的选择。 对于有长时间开发经验的开发人员,C#也很有吸引力。每一年,Stack Overflow都会调查开发人员最喜欢、最不喜欢和最想要的编程语言和框架。多年来,C#一直在开发人员最喜欢的前10名编程语言榜单内。ASP.NET Core现在是开发人员最喜欢的框架。.NET Core在最喜欢的其他框架/库/工具分类中排名第一。详细信息可以参见网址0-5。 使用C#和ASP.NET Core时,可以创建在Windows、Linux和macOS上运行的Web应用程序和服务(包括微服务)。可以使用Windows Runtime,通过C#、XAML和.NET创建原生Windows应用程序。可以创建在ASP.NET Core、Windows应用程序和.NET MAUI之间共享的库,还可以创建传统的Windows Forms和WPF应用程序。 本书的大部分示例可以在Windows或Linux系统上运行。Windows应用程序示例是例外,它们只能运行在Windows平台上。可以使用Visual Studio、Visual Studio Code或Visual Studio for Mac作为开发环境,只有Windows应用程序示例需要使用Visual Studio。 0.1 .NET Core的世界 .NET有很长的历史,第一个版本发布于2002年。新一代.NET完全重写了原来的.NET,它还很年轻(.NET Core 1.0发布于2016年)。近来,旧的.NET版本的许多特性被添加到.NET Core中,使得迁移过程更加轻松。 创建新的应用程序时,没有理由不使用新的.NET版本。是应该继续使用老版本的.NET,还是迁移到新的.NET,这要取决于应用程序使用的特性,迁移的难度,以及迁移应用程序能够带来什么好处。对于不同的应用程序,最好的选择可能不一样。 新的.NET为创建Windows和Web应用程序及服务提供了简单的方式。可以创建在Kubernetes集群的Docker容器中运行的微服务;创建Web应用程序;使用新的OpenTelemetry标准,以独立于供应商的方式分析分布式跟踪;创建返回HTML、JavaScript和CSS的Web应用程序;以及创建返回HTML、JavaScript和.NET二进制文件的Web应用程序,这些.NET二进制文件通过使用WebAssembly,以安全的、标准的方式在客户端的浏览器中运行。可以使用WPF和Windows Forms,以传统的方式创建Windows应用程序,也可以使用现代XAML特性和控件,它们支持WinUI以及使用.NET MAUI的移动应用程序的流畅设计。 .NET使用现代模式。其核心服务(如ASP.NET Core和EF Core)中内置了依赖注入,这不只让单元测试变得更加简单,也使得开发人员更容易增强和修改这些技术的特性。 .NET能够在多个平台上运行。除了Windows和macOS,还支持许多Linux环境,如Alpine、CentOS、Debian、Fedora、openSUSE、Red Hat、SLES和Ubuntu。 .NET 开源(网址0-6)且免费可用。你可以找到C#编译器的会议记录(网址0-7)、C#编译器的源代码(网址0-8)、.NET运行库和库(网址0-9)以及支持Razor页面、Blazor和SignalR的ASP.NET Core(网址0-10)。 下面总结了新的.NET的一些特性: ● .NET是开源的。 ● .NET使用现代模式。 ● .NET支持在多个平台上开发。 ● ASP.NET Core可以在Windows和Linux上运行。 0.2 C#的世界 C#在2002年发布时,是一种用于.NET Framework的开发语言。C#的设计思想来自C++、Java和Pascal。Anders Hejlsberg从Borland来到微软公司,带来了开发Delphi语言的经验。Hejlsberg在微软公司开发了Java的Microsoft版本J++,之后创建了C#。 注意: Anders Hejlsberg现在已经转移到TypeScript(而他仍在影响C#), Mads Torgersen是C#的项目负责人。C#的改进可以在网址0-7上公开讨论。在这里,可以阅读C#语言建议和会议记录,也可以提交自己的C#建议。 C#一开始不仅作为一种面向对象的通用编程语言,也是一种基于组件的编程语言,支持属性、事件、特性(注解)和构建程序集(包括元数据的二进制文件)。 随着时间的推移,C#增强了泛型、语言集成查询(Language Integrated Query,LINQ)、lambda表达式、动态特性和更简单的异步编程。C#编程语言并不简单,它提供了很多功能,而且实际使用的功能在不断进化。因此,C#不仅是面向对象或基于组件的语言,它还包括函数式编程的理念,开发各种应用程序的通用语言会实际应用这些理念。 如今,每年都会发布一个新的C#版本。C# 8添加了可空引用类型,C# 9添加了记录等。C# 10在2021年随着.NET 6发布,C# 11将在2022年随着.NET 7发布。由于如今变化飞快,请查看本书的GitHub存储库来获得持续更新。 0.3 C#的新特性 每一年,新的 C#版本都会发布,提供许多新的特性。最新版本包含许多特性,例如使用可空引用类型来减少NullableReferenceException类型的异常,让编译器提供更多帮助;例如提高生产效率的特性,如索引和范围;例如使得switch语句看起来经典的switch表达式;例如使用声明的特性;例如对模式匹配的增强。顶级语句可以减少小型应用程序和记录的源代码行数。记录是类,只不过编译器会为它的相等性比较、解构和with表达式创建样板代码。代码生成器允许在编译器运行时自动创建代码。本书将讨论所有这些新特性。 0.4 ASP.NET Core中的新特性 ASP.NET Core现在包含一种新的创建Web应用程序的技术:Blazor Server和Blazor WebAssembly。Blazor提供了一种全栈选项,可以使用C#为客户端和服务器编写代码。在Blazor Server中,你创建的包含HTML和C#代码的Razor组件在服务器端运行。在Blazor WebAssembly中,使用C#和HTML编写的Razor组件通过HTML 5标准WebAssembly在客户端运行。WebAssembly允许在所有现代Web浏览器中运行二进制代码。 对于创建服务,现在可以在ASP.NET Core中使用gRPC来实现服务之间的二进制通信。对于服务与服务之间的通信,结合使用ASP.NET Core与gRPC可以降低需要的带宽,并且在需要进行大量数据传输时,还可以降低CPU和内存使用率。 0.5 Windows的新特性 对于为Windows开发应用程序,有一种新技术将通用Windows平台(Universal Windows Platform,UWP)和桌面应用程序的特性结合了起来,即WinUI 3。WinUI是Windows 10应用程序的原生UI平台。借助WinUI,可以使用包含已编译绑定的现代XAML代码来创建桌面应用程序。Microsoft的流畅设计系统中也提供了新的控件。不同于之前UWP平台随着Windows Runtime而交付,现在这些控件是独立于Windows 10版本来开发的,这就允许在Windows 10的1809版本及更高版本中使用最新控件。WinUI的路线图显示,将来也可以在WPF应用程序中使用这些新控件。 0.6 编写和运行C#代码的环境 .NET Core运行在Windows、Linux和macOS操作系统上。使用Visual Studio Code(网址0-11),可以在任何操作系统上创建和构建程序。在Windows或Linux平台上,可以使用.NET开发工具构建和运行本书的大部分示例。只有WinUI应用程序需要使用Windows平台,此时Visual Studio是最佳选项。构建和运行WinUI应用程序需要的最低版本是16.10。 使用.NET CLI和Azure CLI时,命令行起着重要的作用。你可以使用新的Windows终端。在最新的Windows 10版本中,该终端作为Windows的一部分提供。对于较旧的版本,可以在Microsoft Store中下载它。 大部分.NET开发人员使用Windows平台进行开发。使用Windows Subsystem for Linux (WSL 2)时,可以在Linux环境中构建和运行.NET应用程序,并且可以在Windows环境中安装不同的Linux发行版,访问相同的文件。Visual Studio甚至允许调试在WSL 2上的Linux环境中运行的.NET应用程序。 本书中的一些示例展示了如何使用Microsoft Azure作为可选的托管环境来运行Web应用程序、使用Azure Functions,以及使用Entity Framework Core来访问SQL Server和Azuer Cosmos DB。对于这些示例,可以使用Microsoft Azure的免费试用服务,请访问网址0-12进行注册。 0.7 本书内容 本书分为4个主要部分: ● C#语言 ● 使用.NET的基类库 ● 开发Web应用程序和服务 ● 开发Windows应用程序 下面详细介绍不同部分的各章讲述的内容。 第I部分—— C#语言 本书第I部分介绍C#编程语言的方方面面。你将学到C#的语法选项,并了解C#语法如何与.NET中的类和接口整合在一起。本部分为学习C#语言打下坚实的基础。这里不假定你熟悉特定的编程语言,但认为你是一名有经验的程序员。该部分首先介绍C#的基本语法和数据类型,然后介绍C#的高级特性。 ● 第1章介绍创建.NET应用程序的基础知识。你将了解.NET CLI,并使用C# 9的顶级语句创建一个Hello World应用程序。 ● 第2章介绍C#的核心特性,并详细解释顶级语句以及关于变量声明和类型的信息。该章介绍目标类型的new表达式,解释可空引用类型,并定义包含新的switch表达式的程序流。 ● 第3章介绍如何创建引用类型或值类型,创建和使用元组,以及使用C# 9的增强来创建和使用记录。 ● 第4章详细介绍C#的面向对象技术,并演示C#中用于面向对象的所有关键字。还介绍了C# 9记录的继承。 ● 第5章解释C#运算符,以及如何为自定义类型重载标准运算符。 ● 第6章不只介绍简单的数组,还介绍多维数组和锯齿数组,使用Span类型来访问数组,以及使用新的索引和范围运算符来访问数组。 ● 第7章介绍方法的.NET指针,lambda表达式和闭包,以及.NET事件。 ● 第8章介绍不同类型的集合,例如列表、队列、栈、字典和不可变集合。该章还介绍了如何在不同的场景中选择合适的集合。 ● 第9章介绍C#语言集成查询,用于查询集合中的数据。该章还介绍如何在查询中使用多个CPU核心,以及当在Entity Framework Core中使用LINQ来访问数据库时,表达式树中发生了什么。 ● 第10章介绍如何处理错误,抛出和捕获异常,以及在捕获异常时过滤异常。 ● 第11章介绍C#关键字async和await的应用,介绍基于任务的异步模式,还介绍异步流,这是C# 8中新增的特性。 ● 第12章介绍如何在C#中使用和读取特性。介绍使用反射读取特性,还介绍源代码生成器,它允许在编译时创建源代码。 ● 第13章是第I部分的最后一章,展示如何通过using语句和新的using声明来使用IDisposable接口,并将展示如何对托管和非托管内存使用Span类型。该章介绍如何在Windows和Linux环境中使用平台调用。 第II部分——库 第II部分首先创建自定义库和NuGet包,但这部分的主要主题是使用对于所有应用程序类型都很重要的.NET库。 ● 第14章解释程序集和NuGet包之间的区别。你将学习如何创建NuGet包,还会学到一种新的C#特性“模块初始化器”,它允许在库中运行初始代码。 ● 第15章详细介绍如何使用Host类来配置依赖注入容器,以及通过不同的配置提供程序(包括Azure App Configuration和用户秘密)在.NET应用程序中获取配置信息的内置选项。 ● 第16章继续使用Host类来配置日志选项。你还将学到如何使用.NET提供程序读取提供的指标信息,如何使用Visual Studio App Center,以及如何使用OpenTelemetry为分布式跟踪扩展日志。 ● 第17章介绍.NET为并行化和同步提供的多种特性。第11章介绍Task类的核心功能。该章则介绍Task类的更多功能,例如构成任务层次结构和使用ValueTask。该章介绍并行编程中会遇到的一些问题,如争用条件和死锁。对于同步,则介绍lock关键字可用的不同特性,以及Monitor、SpinLock、Mutex、Semaphore类等。 ● 第18章介绍使用新的流API(它们允许使用Span类型)来读写文件系统,还介绍通过System.Text.Json名称空间中的类新提供的.NET JSON序列化器。 ● 第19章介绍网络编程的基础类(如Socket类),以及如何使用TCP和UDP创建应用程序。还可以使用HttpClient工厂模式来创建在发生暂时性错误时自动重试的HttpClient对象。 ● 第20章介绍用于加密数据的加密类,解释如何使用新的Microsoft.Identity平台进行用户身份验证,提供关于Web安全性的信息,以及关于编码和跨站请求伪造攻击的信息。 ● 第21章介绍如何读写数据库的数据,包括EF Core提供的众多特性,如影子属性、全局查询过滤器、多对多关系以及EF Core现在提供的指标信息。还介绍如何使用EF Core读写Azure Cosmos DB。 ● 第22章介绍如何使用对于Windows和Web应用程序都很重要的技术来本地化应用程序。 ● 第23章介绍如何创建单元测试,使用.NET CLI分析代码覆盖率,以及在创建单元测试时使用模拟库。还介绍ASP.NET Core为创建集成测试提供的特性。 第III部分——Web应用程序和服务 本书第III部分介绍用于创建Web应用程序和服务的ASP.NET Core技术。可以在本地环境中运行这些应用程序和服务,也可以使用Azure App Services、Azure Static Web Apps或Azure Functions在云中运行它们。 ● 第24章介绍 ASP.NET Core 的基础知识。该章基于第II部分介绍的依赖注入容器,展示ASP.NET Core如何使用中间件来向每个HTTP请求添加功能,以及为ASP.NET Core端点路由定义路由。 ● 第25章介绍如何使用不同的技术(如ASP.NET Core和Azure Functions)来创建微服务,以及如何使用gRPC进行二进制通信。 ● 第26章介绍如何使用ASP.NET Core技术与用户交互。该章介绍Razor页面、Razor视图以及Tag Helper和视图组件等功能。 ● 第27章介绍Razor组件对ASP.NET Core的最新增强,这次增强允许实现在服务器和在客户端(使用WebAssembly)运行的C#代码。该章介绍Blazor Server和Blazor WebAssembly的区别,各自的局限,以及可用的内置组件。 ● 第28章介绍如何使用ASP.NET Core的实时功能来向一组客户端发送信息,以及如何在SignalR中使用C#异步流。 第IV部分——应用程序 本书的第IV部分介绍XAML代码,以及使用Windows 10的原生UI平台WinUI来创建Windows应用程序。该部分介绍的许多信息也适用于WPF应用程序和.NET MAUI,适用于为移动平台开发基于XAML的应用程序。 ● 第29章介绍XAML的基础知识,包括依赖属性和附加属性。你将学习如何创建自定义标记扩展,以及WinUI提供的控件类别,包括自适应触发器和延迟加载等高级技术。 ● 第30章介绍使用MVVM模式所需的信息,以及如何在不同的基于XAML的技术(如WinUI、WPF和.NET MAUI)之间共享尽可能多的代码。 ● 第31章介绍XAML形状和几何图形元素,展示样式和控件模板,说明如何创建动画,并解释如何在基于XAML的应用程序中使用可视化状态管理器。 0.8 如何下载本书的示例代码 读者在学习本书中的示例时,可手工输入所有的代码,也可使用本书附带的源代码文件。本书使用的所有源代码都可以从本书合作站点网址0-13上下载。登录到网址0-13,使用搜索框或书名列表就可找到本书。接着单击本书细目页面上的Download Code链接,就可以获得所有源代码,也可扫描封底的二维码获取本书的源代码和书中提到的网址。 注意: 许多图书的书名都很相似,所以通过ISBN查找本书是最简单的,本书英文版的ISBN是978-1-119-79720-3。 在下载代码后,只需要用自己喜欢的解压缩软件对它进行解压缩即可。 本书源代码也在 GitHub 上提供,网址是网址0-14。在GitHub中,还可以使用Web浏览器打开每个源代码文件。使用这个网站时,可以把完整的源代码下载到一个zip文件。还可以将源代码复制到系统上的本地目录,只需要安装git工具即可。为此可以使用Visual Studio或者从网址0-15下载Windows、Linux和macOS的git工具。要将源代码复制到本地目录,请使用git clone: > git clone https://www.github.com/ProfessionalCSharp/ProfessionalCSharp2021 使用此命令,把完整的源代码复制到子目录ProfessionalCSharp2021。之后就可以开始处理源文件了。 在.NET更新后(本书的下个版本出版前),源代码将在GitHub上更新。请查看GitHub存储库中的readme.md文件以了解更新。如果在复制源代码之后源代码发生了变化,可以将当前目录更改为源代码目录,并提取最新的更改: > git pull 如果对源代码做了更改,git pull可能会导致错误。如果发生这种情况,可以把更改隐藏起来,然后再次获取: > git stash > git pull git命令的完整列表可以在网址0-16上找到。 如果有关于源代码的疑问,可以使用GitHub存储库的讨论功能。如果发现源代码有错误,可以在存储库中报告问题。在浏览器中打开网址0-14,单击Issues选项卡,单击New Issue按钮。这将打开一个编辑器。你应该尽可能详细地描述问题。 为了报告问题,需要一个GitHub账户。如果有GitHub账户,也可以将源代码存储库分叉到账户上。有关使用GitHub的更多信息,请查看网址0-17。 注意: 可以读取源代码和相关问题,并在不加入GitHub的情况下在本地复制存储库。要在GitHub上发布问题并创建自己的存储库,需要自己的GitHub账户。GitHub的基本功能是免费的(参见0-18)。 0.9 勘误表 尽管我们已经尽力保证不出现错误,但错误总是难免的,如果你在本书中找到了错误,如拼写错误或代码错误,请告诉我们,我们将非常感激。通过勘误表,可以让其他读者避免受挫,当然,这还有助于提供更高质量的信息。 要在网站上找到本书的勘误表,可以登录网址0-13,通过搜索框或书名列表查找本书,然后在本书的细目页面上,单击Book Errata链接。在这个页面上可以查看图书编辑已提交的所有勘误项。 如果没有在Book Errata页面上发现自己找到的错误,请访问网址0-19,了解如何把自己发现的错误发送给我们。我们将检查信息,如果合适的话,将会把消息提交到该书的勘误页面,并在该书的后续版本中修复问题。

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  • Christian Nagel是Visual Studio和开发技术方向的Microsoft MVP,也是一名软件架构师和经验丰富的开发人员。他从2000年开始使用.NET技术构建解决方案。他撰写了许多备受称赞的.NET图书,并在国际会议,如Microsoft Ignite(原来的TechEd)和TechDays上发言。他是.NET用户组的支持者,微软认证培训师,也是WinUI和.NET MAUI应用程序、ASP.NET Core和Microsoft Azure的专业开发人员。




  • 这本专家级指南是有经验的程序员学习C#的超快方式。C#旨在帮助开发人员更快地完成更多工作,没有人比Microsoft MVP Christian Nagel更适合撰写这样一本对于现实开发有巨大帮助作用的**指南。他从实用的角度出发,以清晰且易于理解的方式,向开发人员展示了如何为Windows和Linux平台构建.NET解决方案,如何使用Microsoft Azure服务来扩展开发,并以其他多种有意义的方式进行交互。
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    第 I 部分  C#语言

    第1章  .NET应用程序和工具 3

    1.1  从.NET Framework到.NET Core,

    再到.NET 3

    1.2  .NET术语 4

    1.2.1  .NET SDK 4

    1.2.2  .NET运行库 5

    1.2.3  公共语言运行库 5

    1.2.4  .NET编译平台 6

    1.2.5  .NET Framework 6

    1.2.6  .NET Core 6

    1.2.7  .NET 7

    1.2.8  .NET Standard 7

    1.2.9  NuGet包 7

    1.2.10  名称空间 8

    1.3  .NET支持周期 9

    1.4  应用程序类型和技术 9

    1.4.1  数据访问 9

    1.4.2  Windows应用程序 10

    1.4.3  Web应用程序 10

    1.4.4  服务 11

    1.4.5  SignalR 11

    1.4.6  Microsoft Azure 11

    1.5  开发工具 13

    1.5.1  .NET CLI 13

    1.5.2  Visual Studio Code 13

    1.5.3  Visual Studio Community 13

    1.5.4  Visual Studio Professional 13

    1.5.5  Visual Studio Enterprise 13

    1.5.6  Visual Studio for Mac 14

    1.5.7  Windows终端 14

    1.5.8  WSL 2 14

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