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

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

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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 Native	JavaScript 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。