全面掌握.NET Framework 4.0开发平台

本文还有配套的精品资源，点击获取

简介：.NET Framework 4.0是一个由微软开发的综合性开发平台，它为不同编程语言如C#、VB.NET、C++等构建和运行网络应用程序提供了丰富的类库支持。核心特性包括公共语言运行时（CLR）、.NET Framework类库（BCL）、通用类型系统（CTS）、组件模型（COM+）增强、ASP.NET Web开发改进、Windows Forms桌面应用构建、WPF图形子系统、ADO.NET数据访问技术、LINQ查询、并发与多线程支持、异步编程模型、代码访问安全性（CAS）、垃圾回收（GC）、调试与诊断工具以及国际化和本地化支持。本课程旨在使学生全面掌握.NET Framework 4.0的各个核心知识点，帮助开发者利用其强大的功能提高开发效率和软件质量。

1. .NET Framework 4.0开发平台概述

.NET Framework 4.0是微软在2010年发布的软件框架版本，它是.NET Framework系列中的一个重要里程碑。自从2002年.NET Framework 1.0的初次亮相以来，这个平台一直不断地发展和完善，为Windows平台上的软件开发提供了强大的支持。

1.1 历史背景和核心特性

.NET Framework的起源可以追溯到微软对于跨语言集成和软件分发的早期探索。通过公共语言运行时（CLR）和大量的基础类库（BCL），.NET Framework使得不同编程语言编写的代码能够在同一平台上运行，极大地方便了开发者的工作。4.0版本在继承前几代版本优势的同时，新增了如并行编程、性能优化和对云计算的支持等特性，显著提升了开发效率和程序性能。

1.2 现代软件开发中的地位和作用

在现代软件开发中，.NET Framework 4.0依然是企业级应用开发的主流选择之一。它不仅可以用来构建Windows桌面应用、ASP.NET网站和各种服务端应用，也支持构建WCF和WF等企业级解决方案。随着.NET Core的推出，微软更是将.NET Framework的核心理念延伸到了跨平台的开发上，使得.NET技术的影响力进一步扩大。

在后续章节中，我们将深入探讨.NET Framework 4.0的具体组件和技术细节，理解它们是如何协作以支撑复杂应用的构建与优化的。

2. 公共语言运行时（CLR）基础

2.1 CLR的工作原理

2.1.1 执行程序集

在.NET Framework中，程序集是构成应用程序的基本构建块。 CLR通过中间语言（IL）执行程序集。IL代码是在编译时由编译器生成的，它是一种低级的、与平台无关的指令集，可以在CLR的控制下转换为机器代码。这个转换过程被称为即时编译（JIT）。

代码块示例：

// C# 程序集示例
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine("Hello World!");
    }
}

逻辑分析： 上述C#代码定义了一个程序的入口点Main方法，其中调用Console.WriteLine输出字符串"Hello World!"到控制台。CLR负责将中间语言代码编译成目标平台上的机器代码，并管理该代码的执行。

2.1.2 管理内存

内存管理在.NET应用程序中是一个透明的过程。CLR负责自动内存管理，特别是垃圾回收（GC）机制，用于回收不再使用的对象占用的内存空间。

内存管理示例：

int[] numbers = new int[5000];
// 使用数组...
numbers = null; // 清除引用，使垃圾回收器可以回收内存

逻辑分析： 在上述示例中，创建了一个整数数组 numbers ，然后通过将其设置为null来清除对它的引用。这使得垃圾回收器可以识别出数组不再被引用，并将相应的内存回收供其他用途使用。

2.1.3 代码访问安全

.NET安全模型基于代码访问安全（Code Access Security, CAS）原则，它允许管理员根据代码的来源和身份来限制代码权限。这意味着，一个程序集的权限取决于它被赋予的权限，而不是运行它的用户的身份。

安全策略配置示例：

<configuration>
  <runtime>
    <assemblyBinding xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v1">
      <codeBase version="1.0.0.0" href="file://localhost/C:/TestApplication.exe">
        <policy>
          <PermissionSet class="System.Security.PermissionSet">
            <Permission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission" version="1" Unrestricted="true"/>
          </PermissionSet>
        </policy>
      </codeBase>
    </assemblyBinding>
  </runtime>
</configuration>

逻辑分析： 上述配置文件片段定义了一个代码访问安全策略，其中指定了一个程序集的权限集。在这个例子中， FileIOPermission 被授予无限制访问文件输入输出的权限。CLR将会使用这些策略来决定程序集是否有权限执行特定的操作。

2.2 CLR与语言互操作性

2.2.1 不同编程语言的互操作机制

.NET Framework 允许多种编程语言在同一个应用程序中共存和交互，这是通过Common Type System (CTS) 和 Common Language Specification (CLS)实现的。CTS定义了所有.NET语言共有的类型和继承规则，而CLS则定义了一套语言交互的规则。

语言互操作性示例：

// C# 代码片段
public class CSharpClass
{
    public void MethodFromCSharp()
    {
        Console.WriteLine("Method from C#");
    }
}

// VB.NET 代码片段
Public Class VbDotnetClass
    Public Sub MethodFromVB()
        Console.WriteLine("Method from VB.NET")
    End Sub
End Class

// 在同一个应用程序中使用以上两种类

逻辑分析： 这个例子展示了C#和VB.NET两种语言在同一应用程序中共存的场景。尽管这两种语言有不同的语法规则，但是它们都遵循.NET的CTS和CLS，从而可以互相调用对方的代码。

2.2.2 语言集成查询（LINQ）的应用实例

LINQ是一个强大的功能，它允许开发者用统一的方式对数据进行查询，无论数据源是内存中的集合、数据库还是XML文件。

LINQ查询示例：

using System;
using System.Linq;

public class LinqExample
{
    public static void Main()
    {
        string[] names = { "Tom", "Dick", "Harry", "Mary", "Jay" };
        var query = from name in names
                    where name.StartsWith("H")
                    select name;

        foreach (var name in query)
        {
            Console.WriteLine(name);
        }
    }
}

逻辑分析： 在上述代码中，我们定义了一个字符串数组 names ，然后使用LINQ查询来筛选出所有以字母"H"开头的名字。查询的结果通过 foreach 循环遍历并打印出来。这是.NET中跨语言数据查询能力的一个例证。

2.3 CLR的性能优化

2.3.1 JIT即时编译技术

JIT是一种编译技术，它将中间语言代码转换为机器代码，以便在需要时执行。JIT编译器在程序运行时进行编译，这样可以根据运行时的环境和行为来优化代码。

JIT优化示例：

// C# 代码片段
public void HeavyCalculation()
{
    for (int i = 0; i < 1000000; i++)
    {
        // 执行大量计算
    }
}

逻辑分析： 在此代码片段中， HeavyCalculation 方法中包含一个大循环，执行大量计算。当这个方法首次被调用时，JIT编译器将IL代码编译成机器代码。如果该方法之后被多次调用，JIT可以利用之前的信息来生成更为优化的代码。

2.3.2 CLR垃圾回收器的工作原理与优化

CLR垃圾回收器负责管理内存的分配和回收。垃圾回收器通过标记和压缩两个阶段来管理内存。在标记阶段，它识别哪些对象还在使用中，哪些已经不再需要。在压缩阶段，它压缩内存空间，以减少碎片化。

垃圾回收配置示例：

<configuration>
  <runtime>
    <gcServer enabled="true"/>
  </runtime>
</configuration>

逻辑分析： 上述配置启用了服务器垃圾回收模式，这对于多处理器的服务器环境而言，可以提高垃圾回收的性能。在该模式下，每个处理器运行一个垃圾回收线程，来处理不同的内存堆。

2.3.3 性能监控和故障排除

CLR提供了一系列工具和接口，用于监控应用程序的性能并进行故障排除。这包括调试器、性能计数器和事件跟踪（ETW）等。

性能监控工具示例：

// 使用PerfView工具进行性能监控
PerfView.exe /onlyProviders=*Microsoft-Windows-DotNETRuntime

逻辑分析： 上述命令行指令展示了如何使用PerfView工具来收集.NET运行时事件的性能数据。此示例仅仅覆盖了性能监控工具使用的一部分内容，实际监控过程中，开发者可以根据需要选择和配置不同的参数来深入分析应用程序的性能瓶颈。

3. .NET Framework类库（BCL）应用

3.1 BCL核心组件概述

3.1.1 系统集合与数据结构

.NET Framework类库（BCL）提供了丰富的系统集合与数据结构，这些组件帮助开发者存储和管理数据，以及执行常见的操作，如排序、搜索、遍历等。比如， List<T> 、 Dictionary<TKey, TValue> 、 Queue<T> 、 Stack<T> 等集合类。

以 List<T> 为例，它是一种泛型集合，用于存储对象的有序列表。可以通过索引快速访问元素，也可以动态地增加或删除列表中的元素。

下面是一个简单的代码示例，演示了如何使用 List<T> ：

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace BCLExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建一个整数列表
            List<int> numbers = new List<int>();

            // 添加元素
            numbers.Add(1);
            numbers.Add(2);
            numbers.Add(3);

            // 访问元素
            Console.WriteLine(numbers[1]); // 输出: 2

            // 删除元素
            numbers.RemoveAt(2);
            numbers.ForEach(n => Console.WriteLine(n)); // 输出: 1 2
        }
    }
}

这段代码创建了一个 List<int> ，并添加了三个整数。然后通过索引访问并打印了第二个元素（值为2），最后移除了列表中的最后一个元素，并遍历打印剩余的元素。

3.1.2 文件系统与流操作

BCL还为文件系统和流操作提供了广泛的API。 System.IO 命名空间包含了用于读写文件、目录、文件信息、文件流等的类。文件操作可以使用 File 类，而目录操作则主要由 Directory 类处理。

例如，以下代码展示了如何复制文件：

using System.IO;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string sourcePath = @"C:\source.txt";
        string targetPath = @"C:\destination.txt";

        // 确保源文件存在
        if (File.Exists(sourcePath))
        {
            File.Copy(sourcePath, targetPath);
            Console.WriteLine("文件已成功复制。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("源文件不存在。");
        }
    }
}

在这段代码中， File.Copy 方法被用来复制文件从一个位置到另一个位置。

3.1.3 网络和通信服务

BCL提供的网络和通信服务支持各种网络协议，如HTTP、FTP、TCP/IP等。 System.Net 命名空间包含了处理URL请求的类，如 HttpWebRequest 和 HttpWebResponse 。

例如，下面的代码演示了如何使用 HttpWebRequest 发送一个简单的HTTP GET请求：

using System;
using System.Net;

class Program
{
    static void Main()
    {
        try
        {
            string uri = "http://www.example.com";
            HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(uri);

            using (HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse())
            {
                Console.WriteLine($"响应状态：{response.StatusDescription}");
                // 处理响应内容...
            }
        }
        catch (Exception e)
        {
            Console.WriteLine($"请求失败: {e.Message}");
        }
    }
}

这段代码创建了一个HTTP GET请求，并读取了从指定URI返回的响应状态。

3.2 安全与配置管理

3.2.1 .NET安全模型详解

.NET的安全模型基于代码访问安全（Code Access Security, CAS）策略，该策略定义了代码在运行时可以执行的操作。通过CAS，管理员可以根据代码的来源、强名称、区域等特性授予或拒绝代码的权限。.NET 4.0开始，默认禁用了CAS，强调了基于角色的安全（Role-Based Security, RBS）。

3.2.2 配置系统与应用程序部署

BCL中关于配置系统的功能主要由 System.Configuration 命名空间中的类实现。开发者可以通过XML配置文件管理应用程序的配置信息，比如连接字符串、应用程序设置等。

例如，以下是一个app.config文件的部分内容：

<configuration>
  <appSettings>
    <add key="DBConnectionString" value="Data Source=MyServer;Initial Catalog=MyDatabase;Integrated Security=SSPI;" />
  </appSettings>
  <connectionStrings>
    <add name="MyDatabase" connectionString="Data Source=MyServer;Initial Catalog=MyDatabase;Integrated Security=SSPI;" providerName="System.Data.SqlClient" />
  </connectionStrings>
</configuration>

在应用程序中，可以使用 ConfigurationManager.AppSettings 或 ConfigurationManager.ConnectionStrings 来访问这些配置值。

3.3 高级BCL特性

3.3.1 编码和全球化支持

在.NET Framework中，对国际化和本地化的支持是通过 System.Globalization 命名空间实现的，其中包括了 CultureInfo 类。 CultureInfo 类能够表示特定的文化信息，这使得开发的应用程序能够支持全球不同的语言和文化。

例如，可以设置文化信息来格式化日期和数字：

using System;
using System.Globalization;

class Program
{
    static void Main()
    {
        DateTime date = new DateTime(2021, 1, 1);
        CultureInfo culture = new CultureInfo("en-US");

        // 格式化日期为美国日期格式
        Console.WriteLine(date.ToString("M", culture)); // 输出: January 1, 2021

        // 更改文化为德国
        culture = new CultureInfo("de-DE");
        Console.WriteLine(date.ToString("M", culture)); // 输出: 1. Januar 2021
    }
}

3.3.2 异常处理与调试

BCL提供了强大的异常处理机制。在.NET中，所有的错误都是通过异常对象来表示的，开发者可以通过 try-catch 语句块来捕获和处理这些异常。

异常处理不仅允许程序在出现错误时继续运行，也便于调试和记录错误信息。下面是一个异常处理的例子：

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        try
        {
            int[] numbers = { 1, 2, 3 };
            Console.WriteLine(numbers[3]);
        }
        catch (IndexOutOfRangeException e)
        {
            Console.WriteLine("数组索引超出范围: " + e.Message);
        }
    }
}

这段代码试图访问一个数组的第四个元素，由于数组中只定义了三个元素，因此会触发 IndexOutOfRangeException 异常。异常被捕获并打印出了相应的错误信息。

3.3.3 互操作性与动态类型

.NET Framework支持与非托管代码的互操作性，这使得开发者可以使用C#等托管语言调用本地DLL中的函数。此外，BCL也提供了动态类型的支持， dynamic 关键字允许在编译时跳过类型检查，这在与动态语言和COM互操作时非常有用。

以下是使用动态类型的一个示例：

dynamic excel = new Microsoft.Office.Interop.Excel.Application();
excel.Visible = true; // 这行代码在编译时不会被检查类型

这段代码创建了一个COM对象 Microsoft.Office.Interop.Excel.Application ，并在运行时将它赋值给 dynamic 类型的变量 excel 。使用动态类型可以简化与COM对象交互的代码，不过它可能会牺牲一些类型安全性。

通过上述内容，我们深入探讨了.NET Framework类库（BCL）中的核心组件，包括集合和数据结构、文件系统与流操作、以及网络和通信服务。我们还了解了安全模型，配置系统以及如何处理编码和全球化支持。最后，我们学习了.NET的异常处理机制，以及如何利用互操作性和动态类型简化开发工作。随着.NET Framework 4.0的深入应用，开发者们可以更加轻松地应对复杂的应用程序开发任务，满足不同业务场景的需求。

4. 通用类型系统（CTS）与组件模型（COM+）

CTS是.NET Framework的核心，它定义了在.NET环境中可以使用的数据类型，以及这些数据类型在各种编程语言之间如何交互。本章将深入探讨CTS的规则，以及如何在.NET世界中实现互操作性。此外，我们还将讨论COM+组件模型的增强，以及如何利用这些增强来管理和优化分布式应用程序。

4.1 CTS规则详解

CTS不仅仅是一个规范，它还是.NET Framework中用于实现语言互操作性的关键机制。CTS通过定义一个通用的类型系统，确保了不同语言编写的代码能够无缝地进行交互。它还规定了各种数据类型的内存表示，以及这些类型如何进行转换和操作。

4.1.1 类型与类的层次结构

在CTS中，所有的数据类型都归纳为两大类：值类型和引用类型。值类型直接存储数据，而引用类型存储对数据的引用。CTS定义了一个层次结构，所有的类型都是从基元类型（如int和bool）或者Object类派生的。通过这个层次结构，CTS允许开发者使用继承和接口实现等面向对象的特性。

4.1.2 泛型的使用与优势

泛型是CTS中的一个重要特性，它允许开发者编写与数据类型无关的代码。通过定义泛型类、接口、委托和方法，开发者可以创建更加灵活和可重用的组件，同时还能保持类型安全。泛型的使用减少了运行时类型转换的需要，并且可以提高程序的性能。

// 代码块：泛型类的定义
public class GenericList<T> where T : IComparable
{
    //...
}

// 代码块：泛型方法的定义
public TMax GetMax<T>(T val1, T val2) where T : IComparable
{
    if (val1.CompareTo(val2) > 0)
        return val1;
    else
        return val2;
}

4.1.3 CTS对互操作性的影响

CTS通过定义一套统一的类型系统，为不同编程语言之间的互操作性奠定了基础。这意味着.NET中的对象可以轻易地在C#、VB.NET等不同的.NET编程语言间传递，而且不需要进行类型转换。这极大地提高了开发效率，并促进了代码的复用。

4.2 组件模型（COM+）的增强

COM+是建立在COM之上的组件对象模型，它为构建和部署分布式应用程序提供了更高级的服务。在.NET Framework中，COM+得到了进一步的增强，以更好地支持企业级应用程序的需求。

4.2.1 组件服务的新特性

COM+引入了事务处理、安全性、事件、同步和排队等服务。在.NET中，这些服务通过.NET Enterprise Services来访问。开发者可以利用这些服务实现服务组件的声明性属性，如声明事务属性、同步属性等。

4.2.2 管理分布式应用程序的组件

.NET Framework利用COM+提供了对分布式事务的支持。开发者可以通过配置文件来设置事务的属性，如事务的传播行为等。此外，COM+还提供了一种应用程序目录，使得开发者可以集中管理与应用程序相关的组件和服务。

4.2.3 事务与安全管理的改进

.NET Framework在COM+的基础上进行了改进，例如增加了基于角色的安全管理特性。开发者可以使用声明性的安全属性来保护资源，如数据库、文件等，而无需编写额外的代码。这些特性简化了安全模型的管理，并提高了应用程序的安全性。

通过本章的介绍，我们可以看到，CTS和COM+在.NET Framework中起到了关键作用，它们不仅增强了语言的互操作性，而且提高了应用程序的可管理性和安全性。下一章，我们将探讨.NET Framework类库（BCL）的应用，以及如何利用BCL构建稳定、高效的应用程序。

5. ASP.NET框架与Windows Forms改进

5.1 ASP.NET框架的改进

5.1.1 ASP.NET MVC的引入

ASP.NET MVC（Model-View-Controller）是一个轻量级的、高度可测试的框架，它提供了一个对MVC模式的实现，以便在创建动态网站时提供更加清晰的结构。与早期的Web Forms相比，ASP.NET MVC为开发者提供了更细粒度的控制，使得URL的优化、搜索引擎优化（SEO）和客户端脚本集成变得更加容易。MVC模式通过分离应用程序的不同部分（模型(Model)、视图(View)、控制器(Controller)），旨在实现关注点分离，这样可以让各个组件之间的耦合度降低，从而提高代码的可维护性和可扩展性。

5.1.2 Web Forms的新特性

尽管ASP.NET MVC带来了全新的开发模式，Web Forms并未被抛弃，它依然得到了更新和改进。Web Forms 4.0新增了一些特性，如动态数据控件，这些控件可以自动根据数据源生成数据驱动的用户界面。此外，增强了对HTML5的支持，包括了新的HTML5验证控件。Web Forms还改进了对ECMAScript 5的支持，以及更好地集成了jQuery库，从而提供了更丰富的客户端脚本交互功能。

5.1.3 ASP.NET AJAX与Web API

ASP.NET AJAX是ASP.NET的一个扩展，它允许开发者创建响应更快速、更丰富的用户界面，即使是在旧的浏览器上也能实现异步通信。最新版本的ASP.NET AJAX包括了新的客户端脚本库以及与Visual Studio的无缝集成，使得创建AJAX应用程序更为简便。ASP.NET Web API提供了一种简便的方式来构建RESTful服务，这些服务可以轻松地在Web客户端和设备上进行访问。Web API是ASP.NET框架的一个自然补充，它使得构建跨平台的应用程序成为可能。

5.2 Windows Forms桌面应用的优化

5.2.1 用户界面设计改进

在.NET Framework 4.0中，Windows Forms得到了一系列用户界面设计的改进。随着WPF（Windows Presentation Foundation）的引入，Microsoft将一些先进的控件和设计概念引入到了Windows Forms中。例如，Windows Forms现在支持任务对话框，这为创建复杂的交互提供了便利。同时，改进的绘制性能和视觉效果，比如透明窗口和玻璃效果，增强了应用程序的视觉吸引力。

5.2.2 数据绑定与控件增强

数据绑定是Windows Forms应用程序中的一个核心特性，它允许开发人员轻松地将数据源（如数据库、XML文件等）与用户界面控件连接。.NET Framework 4.0为数据绑定引入了更灵活的绑定模式，例如支持复杂的类型和集合。同时，新的控件比如DataGridView的增强，允许开发者以更少的代码实现复杂的网格布局，提升数据展示的效率和用户体验。

5.2.3 新旧技术的集成与过渡

随着.NET技术的发展，开发者面临着如何处理遗留系统以及如何将这些系统集成到新平台的问题。.NET Framework 4.0提供了很多工具和服务，以帮助开发者平滑地从旧版技术过渡到新版本。例如，通过使用托管扩展，开发者可以在保持旧代码运行的同时逐步迁移到.NET Framework的新版本。这种渐进式的过渡方式大大降低了技术升级带来的风险。

实际应用案例分析

为了更深入地理解这些改进如何在实际项目中得以应用，我们可以通过一个具体的案例来分析。假设你是一名开发人员，负责为一家零售企业提供一个新的客户管理系统。旧系统使用的是Windows Forms技术，而新系统需要集成Web应用程序和移动应用程序以提供更好的用户体验。在.NET Framework 4.0的环境下，你可以选择使用ASP.NET MVC来构建前端用户界面，并用Web API来提供后端服务。同时，你可以利用Windows Forms的新特性来重构现有的桌面应用程序，保持与旧系统的兼容性。通过采用这些技术，你可以创建出一套能够跨平台工作的，具有高度集成性和可维护性的解决方案。

// ASP.NET MVC Controller的示例代码
public class CustomerController : Controller
{
    private readonly CustomerService _customerService;

    public CustomerController()
    {
        _customerService = new CustomerService();
    }

    // GET: Customer
    public ActionResult Index()
    {
        var customers = _customerService.GetAllCustomers();
        return View(customers);
    }

    // GET: Customer/Details/5
    public ActionResult Details(int id)
    {
        var customer = _customerService.GetCustomerById(id);
        return View(customer);
    }

    // 其他动作和视图...
}

以上代码展示了ASP.NET MVC中如何定义一个控制器来管理客户信息，其中 CustomerService 是一个业务逻辑层的服务类，用于与数据源交互。通过定义 Index 动作来获取所有客户信息，并将其传递给视图。对于 Details 动作，它用于展示特定客户的详细信息。这些动作提供了对客户数据进行CRUD（创建、读取、更新、删除）操作的基础。

通过这样的一个实际代码示例，我们可以看到.NET Framework 4.0下ASP.NET MVC如何帮助我们构建出易于维护和扩展的Web应用程序。开发者可以通过引入现代Web开发的最佳实践，从而使得应用程序的前端和后端都能够更好地响应用户的需求。

6. WPF、数据访问与并发编程

在现代的客户端应用程序中，用户界面（UI）设计和数据访问技术是提高应用程序性能和用户体验的关键。随着.NET Framework 4.0的推出，开发者获得了使用WPF（Windows Presentation Foundation）来创建丰富的图形界面的能力，同时，使用ADO.NET技术以及并发编程模式来实现高效的数据库访问和多线程操作。

6.1 WPF图形子系统的使用

WPF 是一个用于构建Windows客户端应用程序的UI框架，它使用XAML作为其声明性标记语言。WPF 的优势在于其将图形、文档和媒体集成到一个统一的框架中，以及将UI逻辑与业务逻辑分离的能力。

6.1.1 核心XAML概念

XAML（可扩展应用程序标记语言）是WPF的核心，它是用来描述用户界面的一种标记语言。XAML定义了对象及其属性，并利用WPF的绑定机制将数据和UI元素绑定在一起。

<Window x:Class="WpfApp.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="MainWindow" Height="350" Width="525">
    <Grid>
        <TextBlock Text="Hello, WPF!" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center"/>
    </Grid>
</Window>

以上是一个简单的WPF应用程序的XAML代码，它创建了一个窗口，在其中显示一段文本。

6.1.2 媒体和文档处理

WPF提供了强大的媒体和文档处理能力，包括2D和3D图形、动画、图像处理和文本排版等。

<Image Source="image.jpg" Stretch="Uniform" />

上述XAML代码段展示了如何在WPF中加载和显示一张图片。

6.1.3 动画与视觉效果

动画是WPF中实现视觉效果的重要手段。WPF提供了流畅的动画支持，无需编写大量代码。

<Rectangle Width="100" Height="100" Fill="Blue">
    <Rectangle.Triggers>
        <EventTrigger RoutedEvent="Rectangle.Loaded">
            <BeginStoryboard>
                <Storyboard>
                    <DoubleAnimation From="0" To="300" Duration="0:0:3" />
                </Storyboard>
            </BeginStoryboard>
        </EventTrigger>
    </Rectangle.Triggers>
</Rectangle>

此代码演示了一个矩形在加载时执行的动画效果。

6.2 ADO.NET数据访问技术

ADO.NET是.NET Framework中用于数据访问的标准方式。ADO.NET允许应用程序以离线方式处理数据，提供了对数据集（DataSet）、数据表（DataTable）、数据视图（DataView）等对象的支持。

6.2.1 Entity Framework的作用与应用

Entity Framework (EF) 是一种流行的.NET持久性框架，它支持数据访问代码的生成，通过对象关系映射（ORM）模式简化数据库操作。

using (var context = new SchoolContext())
{
    var students = context.Students.Include("Courses").ToList();
    foreach (var student in students)
    {
        Console.WriteLine(student.Name);
    }
}

以上示例展示了如何使用Entity Framework来查询学生信息及其关联课程。

6.2.2 LINQ to SQL的升级与实践

LINQ to SQL 是另一个简化数据库查询的框架。虽然在.NET Framework 4.0后它不如Entity Framework使用广泛，但在一些特定场景下仍然具有其优势。

NorthwindDataContext db = new NorthwindDataContext();
var products = from p in db.Products
               where p.CategoryID == 1
               select p;
foreach (var product in products)
{
    Console.WriteLine(product.ProductName);
}

上述代码演示了使用LINQ to SQL查询特定分类下的产品列表。

6.2.3 数据库连接池与性能优化

数据库连接池是管理数据库连接的一种优化技术。ADO.NET内置了对连接池的支持，确保应用程序在执行数据库操作时能够快速地重用连接。

using (var connection = new SqlConnection(connectionString))
{
    connection.Open();
    // 使用connection对象执行数据库操作...
}

此段代码展示了如何使用SqlConnection打开和关闭数据库连接。

6.3 并发与多线程编程

在.NET 4.0中，并发和多线程编程得到了重大改进，引入了新的并行编程模型和工具库。

6.3.1 同步原语与锁机制

同步原语和锁机制是管理线程间共享资源访问的关键工具。.NET提供了多种锁，例如Monitor、Mutex、Semaphore等。

lock (lockerObject)
{
    // 执行需要线程安全的操作...
}

上述代码段演示了使用lock关键字来确保线程安全。

6.3.2 并行编程模型（PLINQ）

PLINQ是LINQ的并行版本，它能够自动将查询工作负载分配给多个处理器核心。

var result = numbers.AsParallel().Where(n => n % 2 == 0).Sum();

上述代码展示了PLINQ用于并行计算数组中偶数的总和。

6.3.3 任务并行库（TPL）与数据并行库（TPL Dataflow）

TPL提供了创建并行和异步代码的高层抽象。TPL Dataflow是扩展TPL的一个库，它提供了用于构建并发数据流应用程序的构建块。

var task = Task.Factory.StartNew(() =>
{
    // 执行一些异步操作...
});

task.Wait();

上述代码展示了如何使用TPL启动一个异步任务。

6.4 异步编程模型（TAP）

异步编程模型（Task-based Asynchronous Pattern，TAP）是在.NET 4.0中引入的，它提供了一种新的编写异步代码的方法。

6.4.1 异步方法的定义与使用

TAP基于Task和Task ，使得异步编程更加直观和易于管理。

public async Task<string> ReadFileAsync(string path)
{
    var contents = await File.ReadAllTextAsync(path);
    return contents;
}

上述代码演示了一个异步读取文件的方法。

6.4.2 异步事件处理与最佳实践

TAP使得异步事件处理更加简单，但也有其最佳实践，例如避免使用async void，合理使用async lambda表达式等。

public async void Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 不推荐的做法，因为无法处理异步方法的异常
}

public async Task Button_ClickAsync(object sender, EventArgs e)
{
    // 推荐的做法，可以通过异常处理来捕获和记录错误
}

6.4.3 从异步编程模型到响应式编程的演进

随着编程范式的发展，响应式编程作为一种模式在异步编程中占据了重要地位。它允许开发者以声明性的方式编写程序，对于处理数据流和异步事件具有优势。

IObservable<int> sequence = Observable.Range(1, 10);

IDisposable subscription = sequence.Subscribe(
    x => Console.WriteLine("Next: {0}", x),
    ex => Console.WriteLine("Error: {0}", ex.Message),
    () => Console.WriteLine("Completed"));

// 停止订阅
// subscription.Dispose();

此示例展示了如何使用Rx.NET创建和订阅一个简单的整数序列。

通过本章的深入探讨，您将获得使用.NET Framework 4.0进行WPF开发、数据访问以及并发和异步编程的丰富知识。掌握这些技能可以帮助您构建健壮、响应快速且用户友好的应用程序。

本文还有配套的精品资源，点击获取

简介：.NET Framework 4.0是一个由微软开发的综合性开发平台，它为不同编程语言如C#、VB.NET、C++等构建和运行网络应用程序提供了丰富的类库支持。核心特性包括公共语言运行时（CLR）、.NET Framework类库（BCL）、通用类型系统（CTS）、组件模型（COM+）增强、ASP.NET Web开发改进、Windows Forms桌面应用构建、WPF图形子系统、ADO.NET数据访问技术、LINQ查询、并发与多线程支持、异步编程模型、代码访问安全性（CAS）、垃圾回收（GC）、调试与诊断工具以及国际化和本地化支持。本课程旨在使学生全面掌握.NET Framework 4.0的各个核心知识点，帮助开发者利用其强大的功能提高开发效率和软件质量。

本文还有配套的精品资源，点击获取