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青少年编程与数学 02-020 C#程序设计基础 17课题、WEB与移动开发

青少年编程与数学 02-020 C#程序设计基础 17课题、WEB与移动开发

  • 一、C#语言Web和移动项目开发
    • 1. Web项目开发
    • 2. 移动项目开发
  • 二、ASP.NET Core
    • 1. ASP.NET Core 基础架构
      • 1.1 请求处理管道
      • 1.2 主机模型
      • 1.3 服务器选项
    • 2. 核心新特性
      • 2.1 NativeAOT 支持
      • 2.2 增强的身份验证方案
      • 2.3 Blazor 全栈改进
      • 2.4 性能优化
    • 3. 项目类型与模板
    • 4. 开发实践
      • 4.1 依赖注入
      • 4.2 配置管理
      • 4.3 日志记录
    • 5. 部署选项
    • 6. 监控与诊断
    • 7. 最佳实践
    • 小结
  • 三、Blazor
    • 1. Blazor 架构演进
      • 1.1 渲染模式统一
      • 1.2 新项目模板
    • 2. 核心新特性
      • 2.1 流式渲染 (Streaming Rendering)
      • 2.2 增强的表单处理
      • 2.3 改进的 JavaScript 互操作
    • 3. 性能优化
      • 3.1 组件级渲染模式
      • 3.2 预渲染优化
      • 3.3 改进的 WebAssembly 性能
    • 4. 状态管理
      • 4.1 增强的依赖注入
      • 4.2 持久化状态
    • 5. 安全增强
      • 5.1 身份验证集成
      • 5.2 防伪令牌
    • 6. 部署选项
      • 6.1 混合部署模式
      • 6.2 渐进式 Web 应用 (PWA)
    • 7. 最佳实践
    • 小结
  • 四、.NET MAUI
    • 1. .NET MAUI 核心特性
      • 1.1 跨平台统一性
      • 1.2 现代化开发模式
    • 2. .NET 8 中的新特性
      • 2.1 NativeAOT 支持
      • 2.2 性能优化
      • 2.3 质量改进
    • 3. 项目结构与开发流程
      • 3.1 项目模板
      • 3.2 典型项目结构
      • 3.3 开发环境要求
    • 4. MAUI 开发实战
      • 4.1 创建 MAUI 项目
      • 4.2 基本页面示例
      • 4.3 平台特定代码
    • 5. 部署与发布
      • 5.1 调试与运行
      • 5.2 发布应用
    • 6. 性能优化技巧
    • 7. 与其他技术的比较
    • 8. 未来发展方向
    • 9. 学习资源
  • 全文总结

摘要: 本文介绍了C#语言结合.NET 8在Web和移动开发中的应用,重点阐述了ASP.NET Core、Blazor和.NET MAUI三大框架。ASP.NET Core在.NET 8中引入了NativeAOT支持、增强的身份验证方案和Blazor全栈改进等新特性;Blazor实现了渲染模式统一、流式渲染和增强表单处理等功能,并优化了性能和状态管理;.NET MAUI提供了跨平台统一性和现代化开发模式,在.NET 8中获得了性能优化和质量改进。文章还涉及了开发实践、部署选项和最佳实践等内容。

关键词:C#,.NET 8,Web开发,移动开发,ASP.NET Core,Blazor,.NET MAUI,NativeAOT,跨平台

AI助手:DeepSeek、Kimi


一、C#语言Web和移动项目开发

C#语言结合.NET 8可以完成多种Web和移动项目开发,以下是具体介绍:

1. Web项目开发

  • Web API开发:可以使用ASP.NET Core构建Web API项目,通过定义控制器和路由来处理HTTP请求和响应。例如,可以创建一个简单的天气预报API,客户端可以通过HTTP请求获取天气数据。
  • 全栈Web应用开发:借助Blazor框架,可以使用C#而不是JavaScript来生成交互式的Web UI。Blazor支持在服务器端和客户端之间无缝切换,提供全栈开发体验。例如,可以开发一个在线购物网站,前端使用Blazor组件实现交互,后端通过Web API提供数据支持。
  • 高性能Web应用开发:.NET 8支持原生AOT编译,能够缩短启动时间和减少内存占用。此外,还可以通过配置响应压缩中间件来减小API响应的大小,提升客户端在慢速网络上的加载速度。
  • Razor Pages和MVC开发:使用Razor Pages可以简化小型网站动态网页的创建过程。对于大型、复杂的网站,可以采用ASP.NET Core MVC模式,便于进行单元测试和管理。

2. 移动项目开发

  • 跨平台移动应用开发:通过.NET MAUI(Multi-platform App UI)框架,可以使用单一项目系统和单一代码库构建WinUI、Mac Catalyst、iOS和Android应用程序。例如,可以开发一个跨平台的记事本应用,其UI和逻辑代码在不同平台上共享。
  • 原生体验增强:在移动开发中,可以调用原生API和库来增强应用的原生体验。例如,在iOS应用中调用特定的iOS原生功能,如摄像头或传感器。
  • 性能优化:可以使用异步编程模型提高应用的响应速度,使用数据绑定和MVVM模式简化UI更新流程。此外,.NET 8的性能优化特性也有助于提升移动应用的性能。

二、ASP.NET Core

.NET 8 是微软推出的最新长期支持(LTS)版本,其中的 ASP.NET Core 带来了许多重要改进和新特性。本文将全面解析 .NET 8 中 ASP.NET Core 的核心功能、架构设计和最佳实践。

1. ASP.NET Core 基础架构

1.1 请求处理管道

ASP.NET Core 的请求处理管道由一系列中间件组成,每个组件在 HttpContext 上执行操作,调用管道中的下一个中间件或终止请求。典型的中间件配置如下:

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
var app = builder.Build();app.UseExceptionHandler("/Error");
app.UseHsts();
app.UseHttpsRedirection();
app.UseStaticFiles();
app.UseRouting();
app.UseCors();
app.UseAuthentication();
app.UseAuthorization();
app.MapControllers();
app.Run();

1.2 主机模型

.NET 8 提供了三种不同的主机模型来运行 ASP.NET Core 应用:

  1. WebApplication 最小主机:推荐的新方式,简化了配置
  2. .NET 泛型主机:使用 ConfigureWebHostDefaults
  3. ASP.NET Core WebHost:传统方式,已逐渐被淘汰

1.3 服务器选项

ASP.NET Core 应用使用 HTTP 服务器实现侦听 HTTP 请求,主要选项包括:

  • Kestrel:跨平台的高性能服务器(默认)
  • HTTP.sys:仅限 Windows
  • IIS:Windows 上的传统托管方式

2. 核心新特性

2.1 NativeAOT 支持

.NET 8 显著改进了 ASP.NET Core 的 NativeAOT(提前编译)支持:

  • 生成独立可执行文件,无需安装 .NET 运行时
  • 显著提升启动速度,降低内存占用
  • 支持 Minimal APIs、gRPC、健康检查等核心功能

NativeAOT 的目标指标包括:

  • 10MB 的可执行文件大小
  • <50 毫秒的启动时间
  • <50 MB 的工作集内存占用

2.2 增强的身份验证方案

.NET 8 提供了更灵活的身份验证机制,支持在同一应用中处理多种身份验证方案:

services.AddAuthentication().AddJwtBearer("Scheme_ServerA", options => { /* 配置A */ }).AddJwtBearer("Scheme_ServerB", options => { /* 配置B */ }).AddScheme<CustomAuthSchemeOptions, CustomAuthenticationHandler>("CustomToken", options => { });

支持包括 JWT、API 密钥、IdentityServer 等多种认证方式。

2.3 Blazor 全栈改进

Blazor 在 .NET 8 中获得了重大更新:

  • 统一模板:Blazor Web App 模板整合了服务器和 WebAssembly 渲染
  • 流式渲染:在执行异步操作时先渲染占位内容
  • 增强表单处理:支持服务器端处理表单提交
  • 自动渲染模式:根据情况自动选择服务器或 WebAssembly 渲染

2.4 性能优化

.NET 8 在性能方面有多项改进:

  • HTTP/3 支持(默认禁用但可启用)
  • 减少内存分配
  • 改进的 JSON 序列化
  • AVX-512 指令集支持

3. 项目类型与模板

.NET 8 提供了多种 ASP.NET Core 项目模板:

  1. Web API:构建 RESTful HTTP 接口
  2. MVC 应用:传统的 Model-View-Controller 模式
  3. Razor Pages:页面为中心的开发模型
  4. Blazor 应用:全栈 Web UI 框架
  5. gRPC 服务:高性能 RPC 框架
  6. SignalR 应用:实时通信解决方案

4. 开发实践

4.1 依赖注入

ASP.NET Core 内置了强大的依赖注入系统,支持:

  • 构造函数注入
  • 服务生命周期(Singleton、Scoped、Transient)
  • 命名服务(Keyed Services)
builder.Services.AddKeyedSingleton<ICache, BigCache>("big");
builder.Services.AddKeyedSingleton<ICache, SmallCache>("small");

4.2 配置管理

.NET 8 提供了灵活的配置系统,支持:

  • appsettings.json 文件
  • 环境变量
  • 命令行参数
  • Azure Key Vault 等外部配置源

4.3 日志记录

ASP.NET Core 的日志系统支持多种输出方式:

  • 控制台
  • 调试窗口
  • 文件
  • Azure Application Insights

5. 部署选项

.NET 8 ASP.NET Core 应用可以部署到多种环境:

  1. Azure App Service:完全托管的 PaaS 服务
  2. Docker 容器:跨平台部署
  3. IIS:Windows 传统托管
  4. Linux 服务器:使用 Nginx/Apache 反向代理
  5. Kubernetes:云原生部署

6. 监控与诊断

.NET 8 增强了应用监控能力:

  • 内置健康检查端点
  • 改进的指标收集
  • OpenTelemetry 集成
  • 增强的异常处理

7. 最佳实践

  1. 使用 HttpClientFactory 管理 HTTP 客户端
  2. 启用 HTTPS 重定向 增强安全性
  3. 合理配置 CORS 策略
  4. 利用中间件 处理横切关注点
  5. 考虑 NativeAOT 用于云原生和 Serverless 场景

小结

.NET 8 中的 ASP.NET Core 提供了更强大、更灵活和更高性能的 Web 开发平台。从基础架构到高级特性,从开发实践到部署选项,它都进行了全面增强,特别是 NativeAOT 支持和 Blazor 的改进使其成为构建现代 Web 应用的理想选择。

三、Blazor

Blazor 是 .NET 8 中革命性的全栈 Web 框架,它统一了服务器端和客户端 Web 开发模型。以下是 .NET 8 中 Blazor 的全面解析:

1. Blazor 架构演进

1.1 渲染模式统一

.NET 8 将之前的 Blazor Server 和 Blazor WebAssembly 合并为单一编程模型,提供四种渲染模式:

  1. 静态服务器渲染 (Static SSR) - 传统 Razor Pages 方式
  2. 交互式服务器渲染 (Interactive Server) - 原 Blazor Server
  3. 交互式 WebAssembly 渲染 (Interactive WebAssembly) - 原 Blazor WASM
  4. 自动渲染 (Auto) - 智能选择最佳模式

1.2 新项目模板

dotnet new blazor -o BlazorApp

新模板生成的项目结构包含:

  • Components/ - 可复用组件
  • Pages/ - 页面组件
  • App.razor - 应用根组件
  • Program.cs - 统一配置入口

2. 核心新特性

2.1 流式渲染 (Streaming Rendering)

@page "/streaming"
@attribute [StreamRendering(true)]<PageTitle>流式渲染示例</PageTitle><h1>实时数据流</h1>@if (data == null)
{<p><em>加载中...</em></p>
}
else
{<ul>@foreach (var item in data){<li>@item</li>}</ul>
}@code {private string[]? data;protected override async Task OnInitializedAsync(){// 模拟长时间运行的操作await Task.Delay(3000);data = Enumerable.Range(1, 50).Select(i => $"项目 {i}").ToArray();}
}

2.2 增强的表单处理

@page "/form"
@rendermode InteractiveServer<EditForm Model="@user" OnValidSubmit="HandleValidSubmit"><DataAnnotationsValidator /><ValidationSummary /><div class="form-group"><label>用户名</label><InputText @bind-Value="user.Username" /></div><div class="form-group"><label>邮箱</label><InputText @bind-Value="user.Email" /></div><button type="submit" class="btn btn-primary">提交</button>
</EditForm>@code {private User user = new();private void HandleValidSubmit(){// 处理表单提交Console.WriteLine($"提交用户: {user.Username}");}public class User{[Required][StringLength(20)]public string Username { get; set; }[Required][EmailAddress]public string Email { get; set; }}
}

2.3 改进的 JavaScript 互操作

// 定义强类型 JS 引用
[JSImport("interop.js", "MyJsFunctions")]
public static partial class MyJsInterop
{[JSMethod]public static partial string ShowAlert(string message);
}// 组件中使用
@inject IJSRuntime JS<button @onclick="ShowAlert">显示弹窗</button>@code {private async Task ShowAlert(){await MyJsInterop.ShowAlert("来自 .NET 的消息!");}
}

3. 性能优化

3.1 组件级渲染模式

// 页面级渲染模式
@page "/counter"
@rendermode InteractiveAuto// 组件级渲染模式
<MyComponent @rendermode="RenderMode.InteractiveServer" />

3.2 预渲染优化

@page "/prerender"
@attribute [Prerender(true)]<h1>预渲染页面</h1>
<p>生成时间: @DateTime.Now</p>

3.3 改进的 WebAssembly 性能

  • AOT 编译优化
  • 更小的运行时
  • 更快的启动时间

4. 状态管理

4.1 增强的依赖注入

// 注册服务
builder.Services.AddCascadingValue(sp => new AppState());// 组件中使用
[CascadingParameter]
public AppState AppState { get; set; }

4.2 持久化状态

@page "/state"
@rendermode InteractiveServer
@inject PersistentComponentState ApplicationState<h1>持久化状态示例</h1><p>计数器: @currentCount</p><button @onclick="IncrementCount">增加</button>@code {private PersistingComponentStateSubscription persistingSubscription;private int currentCount;protected override void OnInitialized(){persistingSubscription = ApplicationState.RegisterOnPersisting(PersistState);if (ApplicationState.TryTakeFromJson<int>("count", out var restoredCount)){currentCount = restoredCount;}}private void IncrementCount(){currentCount++;}private Task PersistState(){ApplicationState.PersistAsJson("count", currentCount);return Task.CompletedTask;}public void Dispose(){persistingSubscription.Dispose();}
}

5. 安全增强

5.1 身份验证集成

@page "/secure"
@attribute [Authorize]
@rendermode InteractiveServer<h1>受保护页面</h1><p>欢迎, @context.User.Identity?.Name!</p>@code {[CascadingParameter]private Task<AuthenticationState> context { get; set; }
}

5.2 防伪令牌

@page "/form-with-antiforgery"
@attribute [ValidateAntiForgeryToken]<EditForm method="post"><!-- 表单内容 -->
</EditForm>

6. 部署选项

6.1 混合部署模式

// Program.cs 配置
app.MapRazorComponents<App>().AddInteractiveServerRenderMode().AddInteractiveWebAssemblyRenderMode();

6.2 渐进式 Web 应用 (PWA)

dotnet new blazor --pwa

7. 最佳实践

  1. 合理选择渲染模式:

    • 使用 Static SSR 获取内容
    • 关键交互使用 Interactive Server
    • 复杂客户端逻辑使用 WebAssembly
  2. 组件设计原则:

    • 保持组件小型化
    • 避免过度嵌套
    • 合理使用生命周期方法
  3. 性能优化技巧:

    • 虚拟化长列表
    • 延迟加载非关键组件
    • 使用 @key 优化渲染
  4. 调试建议:

    • 浏览器开发者工具
    • .NET WebAssembly 调试
    • 服务器端日志

小结

.NET 8 中的 Blazor 代表了 Web 开发的未来方向,它通过统一的编程模型、灵活的渲染策略和显著的性能改进,使开发者能够构建现代、高效的全栈 Web 应用。无论是简单的内容网站还是复杂的企业级应用,Blazor 都提供了强大的工具和框架支持。

四、.NET MAUI

.NET MAUI (Multi-platform App UI) 是微软推出的下一代跨平台应用开发框架,作为 Xamarin.Forms 的继任者,它允许开发者使用单一代码库构建适用于 Android、iOS、macOS 和 Windows 的原生应用。.NET 8 为 MAUI 带来了多项重要改进,包括性能优化、新功能和更好的开发体验。

1. .NET MAUI 核心特性

1.1 跨平台统一性

.NET MAUI 提供了一套统一的 API,使开发者能够:

  • 单一代码库:使用 C# 和 XAML 编写一次代码,即可部署到多个平台
  • 统一项目结构:不再需要为每个平台维护多个项目文件,简化了项目管理
  • 原生性能:充分利用各平台的原生控件和硬件加速能力

1.2 现代化开发模式

  • MVVM (Model-View-ViewModel):支持数据绑定和命令模式,适用于复杂业务逻辑
  • MVU (Model-View-Update):基于函数式编程的架构,简化状态管理
  • Blazor 集成:允许在 MAUI 应用中使用 Blazor 组件构建混合 UI

2. .NET 8 中的新特性

2.1 NativeAOT 支持

.NET 8 为 MAUI 引入了 NativeAOT(提前编译)支持,显著优化了应用性能:

  • 更小的应用体积:通过裁剪未使用的代码减少包大小
  • 更快的启动时间:消除 JIT 编译开销,提高冷启动速度
  • 更低的内存占用:适用于资源受限的移动设备

2.2 性能优化

  • AndroidStripILAfterAOT:优化 Android 应用的 IL 代码裁剪
  • AndroidEnableMarshalMethods:改进 Android 平台互操作性能
  • iOS NativeAOT:首次为 iOS 提供 NativeAOT 支持

2.3 质量改进

  • 热重载增强:提供更稳定的 XAML 和 C# 热重载体验
  • 可视状态管理器改进:更灵活地管理 UI 状态变化
  • 绑定系统优化:提升数据绑定性能和可靠性

3. 项目结构与开发流程

3.1 项目模板

.NET 8 MAUI 提供两种主要项目模板:

  1. MAUI 应用:基于 XAML 和 C# 的传统跨平台应用
  2. MAUI Blazor 应用:结合 Blazor 的混合开发模式

3.2 典型项目结构

MyMauiApp/
├── Platforms/       # 平台特定代码
│   ├── Android/
│   ├── iOS/
│   ├── MacCatalyst/
│   └── Windows/
├── Resources/       # 共享资源
│   ├── Fonts/
│   ├── Images/
│   └── Styles/
├── App.xaml         # 全局应用定义
└── MainPage.xaml    # 主页面定义

3.3 开发环境要求

  • Visual Studio 2022 17.8+(Windows)
  • .NET 8 SDK
  • Xcode 15+(macOS 开发 iOS 应用)
  • Android SDK(Android 开发)

4. MAUI 开发实战

4.1 创建 MAUI 项目

dotnet new maui -n MyMauiApp

或通过 Visual Studio 选择 “.NET MAUI App” 模板

4.2 基本页面示例

MainPage.xaml

<ContentPage xmlns="http://schemas.microsoft.com/dotnet/2021/maui"xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"x:Class="MyMauiApp.MainPage"><VerticalStackLayout><Label Text="Welcome to .NET MAUI!"FontSize="32"HorizontalOptions="Center" /><Button Text="Click Me"Clicked="OnButtonClicked" /></VerticalStackLayout>
</ContentPage>

MainPage.xaml.cs

public partial class MainPage : ContentPage
{public MainPage(){InitializeComponent();}private void OnButtonClicked(object sender, EventArgs e){DisplayAlert("Message", "Button was clicked!", "OK");}
}

4.3 平台特定代码

通过条件编译或依赖注入处理平台差异:

#if ANDROID// Android 特定代码
#elif IOS// iOS 特定代码
#endif

5. 部署与发布

5.1 调试与运行

  • Windows:直接运行或部署到本地机器
  • Android:使用模拟器或真机调试
  • iOS:需要 macOS 和 Xcode

5.2 发布应用

Android 发布命令

dotnet publish -f net8.0-android -c Release

iOS 发布命令

dotnet publish -f net8.0-ios -c Release

6. 性能优化技巧

  1. 减少视图层级:简化 XAML 布局结构
  2. 使用懒加载:延迟初始化非关键组件
  3. 优化图片资源:使用适当分辨率的图像
  4. 启用 AOT 编译:减少运行时开销
  5. 使用数据缓存:减少重复计算和网络请求

7. 与其他技术的比较

框架优点缺点适用场景
.NET MAUI单一代码库、原生性能、.NET 生态较新、生态系统仍在成长企业应用、跨平台工具
Flutter高性能、丰富的 UI 组件Dart 语言学习曲线复杂 UI 应用
React NativeJavaScript 生态、社区活跃性能稍逊、需要原生模块前端开发者快速迭代
Xamarin.Forms成熟稳定架构较旧现有 Xamarin 项目维护

8. 未来发展方向

  • 更广泛的平台支持:可能扩展至更多设备类型
  • 更深度 Blazor 集成:增强 Web 和移动的统一开发体验
  • AI 能力集成:结合 .NET 的 AI 库提供智能功能
  • 更完善的工具链:改进 Visual Studio 和 CLI 工具支持

9. 学习资源

  1. 官方 .NET MAUI 文档
  2. .NET MAUI 扩展 for VS Code
  3. MAUI 社区工具包

.NET 8 MAUI 代表了微软在跨平台开发领域的最新进展,通过统一的开发模型、性能优化和现代化工具链,为开发者提供了构建高质量跨平台应用的高效解决方案。

全文总结

本文详细介绍了C#语言结合.NET 8在Web和移动项目开发中的应用,重点探讨了ASP.NET Core、Blazor和.NET MAUI三大框架的核心特性、新功能及开发实践。在Web项目开发中,ASP.NET Core通过改进的请求处理管道、多种主机模型和服务器选项,支持Web API、全栈Web应用、高性能应用开发等多种场景,并在.NET 8中引入了NativeAOT支持、增强的身份验证方案和Blazor全栈改进等新特性。Blazor作为全栈Web框架,在.NET 8中实现了渲染模式统一、流式渲染、增强表单处理和改进的JavaScript互操作等功能,同时优化了性能和状态管理。.NET MAUI作为跨平台移动应用开发框架,提供了单一代码库构建多平台应用的能力,支持多种开发模式,在.NET 8中获得了NativeAOT支持、性能优化和质量改进。文章还分别介绍了这三大框架的开发实践、部署选项、监控与诊断、最佳实践等内容,为开发者提供了全面的指导。

http://www.xdnf.cn/news/10511.html

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