Automatisierte Builds in Azure DevOps/VSTS

Ein essentieller Teil einer erfolgreichen Softwareenwicklung in einem Unternehmen ist Continuous Integration, ein ständig verfügbarer kontinuierlicher Build. Und daneben gehört natürlich Continuus Deployment hinein. So werden fertige Builds auch gleich auf Herz und Nieren geprüft.

In diesem Artikel geht es darum, wie man aus einem .Net 4.7-Projekt mit mehreren Setups und exe-Dateien (GUI und CUI) einen continuus Build hinbekommt. Dabei sollen die Versionsnummern immer stetig hochgezählt werden und sowohl in jeder Assembly als auch in jedem Setup landen. Zusätzlich gibt es einige GUI-Komponenten, die das unsägliche .Net-licensing verwenden. Auch dafür gibt es eine Lösung.

Der Build wird eingerichtet auf Azure DevOps. Modernere Versionen sollten Ähnlich oder einfacher einzurichten sein.

Ziel

Folgende Probleme sollen adressiert und gelöst werden:

  • .Net Licensing von GUI-Komponenten (z.b. PerpetuumSoft)
  • Versionsnummern automatisch vergeben
  • Basis der Versionsnummer konfigurierbar (beim Build)
  • Versionsnummer in jeder Assembly (Asm. Ver + File Ver.)
  • Versionsnummer in jedem MSI, „Drüberinstallieren“ soll gehen.

Lizensierung

Mit .Net Licensing hat Microsoft ehemals ein Standardverfahren etabliert, mit dem Komponenten (v.a. Windows Forms) lizensiert werden können. Aufgrund des Alters und seiner Art, ein eher unsägliches Ding. Aber man kommt damit klar.

Die primäre Idee von .Net Licensing ist es, für GUI-Komponenten Entwicklerlizenzen während der Entwicklung durchzusetzen. Das sieht dann etwa so aus: Der Entwickler bindet eine GUI-Komponente ein und bei jeder Verwendung prüft diese, ob auf dem Entwicklerrechner eine Lizenz vorhanden ist. Ist das nicht der Fall, kann etwa ein Nag-Screen aufpoppen. Dazu gehört noch der Lizenzcompiler LC.Exe, der aus *.licx-Dateien *.licenses-Dateien baut. Das erledigt jeweils die Komponente, die auf ihre Weise checkt, ob sie auf diesem Entwicklersystem lizenziert ist. Deshalb steht auch in der *.licx-Datei eine Liste von Komponenten, die der LC.EXE aufrufen soll (per Reflection). Im Ergebnis entsteht eine *.licenses-Datei, die als Eingebettete Ressource in die Assembly eincompiliert wird. Danach ist die Komponente dauerhaft auch auf Kundensystemen lizensiert.

Das Problem ist nun: So lange alles nur auf Entwicklermaschinen lief, ging alles gut. Der CI-Build läuft aber auf einer frisch instantiierten VM in der Cloud und diese hat keine Entwicklerlizenz installiert. Ergo kann es passieren, dass ein Nag-Screen aufgeht und keiner ihn kann klicken. Der Build wird nie fertig.

Info dazu auf Stackoverflow

Lösung: Man macht einmal einen ordentlichen Build auf einem Entwicklersystem und sammelt dort die *.licenses-Dateien ein (Bin-VZ). Dann setzt man den Dateityp in der SLN von *.licx auf „None„. Sodann checkt man die *.licenses Dateien pro Assembly ein und bindet sie als „Embedded Resource“ zusätzlich in die SLN ein.

Ab da läuft der Build ohne Nag-Screen durch. Nur beim Aktualisieren der Komponenten muss man diesen Vorgang wiederholen. Man macht somit LC.EXE arbeitslos und verhindert das Aufrufen des Lizensierungs-Codes.

Versionierung

Kommen wir zum Thema Versionsnummern. Die wichtigste Zutat für einen automatiserten Build sind korrekte und konfigurierbare Versionsnummern. Nur so kann man feststellen, ob ein Artefakt neuer oder älter ist und zu welchem Versionsstand er gehört. .Net bringt uns 3 verschiedene Versionsnummern, die je Assembly gesetzt werden können. Eine Erklärung dazu und zu „Semantischer Versionierung“ findet man hier:

Umsetzung

Um eine automatische Versionierung hinzubekommen braucht man zwei Zutaten:

  • Eine Pipeline-Variable für die Assemblyversion
  • Ein Skript, um die Versionsvariable zu verrechnen
  • Ein Build-Target für MSBUILD
Die Variable BuildVersionOfAssembly wird angelegt mit dem aktuellen Standardwert

Der Plan ist es, die Versionierung so zu machen, wie es in semantic versioning empfohlen wird. Also die verschiedenen Typen von Assembly-Versionsattributen korrekt zu setzen. Sprich: AssemblyVersion und AssemblyInformationalVersion ist die ‚fixe‘ Version. Darüber referenzieren und finden sich die abhängigen Assemblies. Die letzte Stelle ist leer. Derweil ist AssembyFileVersion quasi dieselbe Nummer aber mit gesetzter Build-Nummer, die irgendwie ausgerechnet wird.

Konkret kommt über die Build-Pipeline eine Variable AssemblyVersion hinein in Form einer 3-Stelligen Version. Z.B. „11.22.33“

Dies resultiert in:
AssemblyVersion = „11.22.33“
AssemblyInformationalVersion = „11.22.33“
AssembyFileVersion = „11.22.33.1928“
Das Versions-Rechen-Skript setzt die neue Variable BuildVersionOfAssembly auf den Wert „11.22.33.1928“ und exportiert sie als DevOps-Variable auf die Konsole. Die Möglichkeiten dabei sind grenzenlos. Üblicherweise sollte man die BuildID nutzen, welche eine stetig steigene Nummer je getriggerten Build im CI-System ist. Problem: Die Zahl wird irgendwann größer als die erlaubten 16-bit an dieser Stelle. Lösung: Man macht Modulo 2^16 und hofft, dass dies nur alle 65k Builds zu Problemen führt und inkrementiert dann schnell die Patch-Version (Stelle 3). Wahlweise kann man auch die oberen Bits auf Patch-Version geben; dann aber nur zwei Versionsstellen vorgeben. (alles hier nicht gemacht).

Skript

Version Script (PowerShell inline):

# This script computes the $(BuildVersionOfAssembly) variable off of the User set $(VersionOfAssembly) build var.
# adds the buid pipeline ID (ordered number) as the last figure of the version

# VersionOfAssembly is expected to be "x.y.z" BuildVersionOfAssembly becomes "x.y.z.buildID"
Write-Host  "Looking for VersionOfAssembly. Found : $Env:VersionOfAssembly"

if( -not ("$Env:VersionOfAssembly" -match "^\d+\.\d+\.\d+$" ))
{
   Write-Host  "##vso[task.LogIssue type=error;]Error: $Env:VersionOfAssembly does not match X.Y.Z format."
   exit 1
}

$BuildVersionOfAssembly = $Env:VersionOfAssembly + '.' + $Env:Build_BuildId
Write-Host  "BuildVersionOfAssembly= $BuildVersionOfAssembly"

#To set a variable in DevOps pipeline, use Write-Host
Write-Host "##vso[task.setvariable variable=BuildVersionOfAssembly]$BuildVersionOfAssembly"
Version Script in DevOps – Variablen Sektionen leer lassen

Version in Assemblies schreiben

Versionen sind als Varialben da, doch wie bekommen wir sie als Assembly-Attribute in die Assemblies hinein. MSBUILD hat das etwas unbekannte Merkmal ‚directory target‘. Dieses sind Kompile-Schritte, die MSBUILD pro Projekt durchführt. Setzt man sie richtig ein, werden diese Aufgaben für jedes Projekt im selben oder tieferen Verzeichnis ausgeführt. Siehe .

Das Skript muss also irgendwo ‚oben‘ im Projekt angelegt werden und wir nennen es ‚Directory.Build.targets‘. Innerhalb des Skripts kann sogar inline-C# verwendet werden. Dabei nutzen wir Reguläre Ausdrücke um die AssemblyInfo.cs-Dateien zu patchen (alle 3 Versionsattribute). Dabei wird aber nicht die eigentliche Datei gepatcht, sondern eine Kopie. Die Originale (im VCS eingecheckt) werden als ‚targets‘ ausgeschlossen und dafür die gepatchten hinzugefügt. Das ist besser als checkout+checkin auf Build- und Entwicklermaschinen. Denn diese Targets werden ja immer mit ausgeführt. Wenn aber BuildVersionOfAssembly leer ist, macht dieses ‚Target‘ nichts. Das Ganze sollte mit *.vb genauso funktionieren.

Script: \Directory.Build.targets

<Project DefaultTargets="Build" InitialTargets="UpdateAssemblyVersion" xmlns="http://schemas.microsoft.com/developer/msbuild/2003">
<!-- from:
    http://www.lionhack.com/2014/02/13/msbuild-override-assembly-version/
    Creates modified version of AssemblyInfo.cs, replaces
    [AssemblyVersion] attribute with the one specifying actual build version
    (from MSBuild properties), and includes that file instead of the
    original AssemblyInfo.cs in the compilation.

    Works with both, .cs and .vb version of the AssemblyInfo file, meaning
    it supports C# and VB.Net projects simultaneously.

    see:
    Global .NET Versioning Strategy – AssemblyInformationalVersion
    or https://intovsts.net/2015/08/24/tfs-build-2015-and-versioning/ for
    further information

    Note: C++ projects have a CommonCpp.targets
-->

  <Target Name="UpdateAssemblyVersion" BeforeTargets="Compile"
       Condition="'$(VersionOfAssembly)' != '' or '$(BuildVersionOfAssembly)' != ''">
    <!-- Find AssemblyInfo.cs or AssemblyInfo.vb in the "Compile"
        Items. Remove it from "Compile" Items because we will use a modified
        version instead. -->
    <ItemGroup>
      <OriginalAssemblyInfo Include="@(Compile)" Condition="%(Filename) == 'AssemblyInfo' And (%(Extension) == '.vb' Or %(Extension) == '.cs')" />
      <Compile Remove="**/AssemblyInfo.vb" />
      <Compile Remove="**/AssemblyInfo.cs" />
    </ItemGroup>
    <!--  Copy the original AssemblyInfo.cs/.vb to obj\ folder, i.e.
          $(IntermediateOutputPath). The copied filepath is saved into
          @(ModifiedAssemblyInfo) Item. -->
    <Copy SourceFiles="@(OriginalAssemblyInfo)"
          DestinationFiles="@(OriginalAssemblyInfo->'$(IntermediateOutputPath)%(Identity)_patched')">
      <Output TaskParameter="DestinationFiles" ItemName="ModifiedAssemblyInfo"/>
    </Copy>

    <!-- DON'T Use VersionAssembly if InfoVersionAssembly is empty -->
    <!-- <PropertyGroup> -->
    <!-- <InfoVersionAssembly Condition="'$(BuildVersionOfAssembly)'== ''">$(VersionOfAssembly)</InfoVersionAssembly> -->
    <!-- </PropertyGroup> -->

    <Message  Text="-------------------------------------------------------------------------------" Importance="high" />
    <Message Text="Setting AssemblyVersionAttribute to $(VersionOfAssembly) " Importance="high" />
    <Message Text="Setting AssemblyFileVersionAttribute to $(BuildVersionOfAssembly) " Importance="high" />
    <Message Text="Setting InfoVersionAssemblyAttribute to $(VersionOfAssembly) " Importance="high" />
    <Message Text="Temp file is %(ModifiedAssemblyInfo.FullPath) " Importance="high" />
    <Message Text="--------------------------------------------------------------------------------" Importance="high" />

    <!-- Replace the version bit (in AssemblyVersion and
        AssemblyFileVersion attributes) using regular expression. Use the
        defined property: $(VersionOfAssembly). -->

    <!-- TODO: For Relseases, AssemblyVersion should be set to InfoVersionAssembly -->
    <Message Text="Setting AssemblyVersion to $(VersionOfAssembly)" />
    <RegexUpdateFile Files="@(ModifiedAssemblyInfo)" 
                     Condition="'$(VersionOfAssembly)' != ''"
                     Regex="AssemblyVersion(Attribute)?\("(\d+)\.(\d+)\..*"\)"
                     ReplacementText="AssemblyVersion("$(VersionOfAssembly)")" 
                     />
    <Message Text="Setting AssemblyFileVersion to $(BuildVersionOfAssembly)" />
    <RegexUpdateFile Files="@(ModifiedAssemblyInfo)"
                     Condition="'$(VersionBuildVersionOfAssemblyOfAssembly)' != ''"
                     Regex="AssemblyFileVersion(Attribute)?\("(\d+)\.(\d+)\..*"\)"
                     ReplacementText="AssemblyFileVersion("$(BuildVersionOfAssembly)")"
                     />
    <Message Text="Setting InfoVersionAssembly to $(VersionOfAssembly)" />
    <RegexUpdateFile Files="@(ModifiedAssemblyInfo)"
                     Condition="'$(VersionOfAssembly)' != ''"
                     Regex="AssemblyInformationalVersion(Attribute)?\("(\d+)\.(\d+)\..*"\)"
                     ReplacementText="AssemblyInformationalVersion("$(VersionOfAssembly)")"
                     />
    <!-- Include the modified AssemblyInfo.cs/.vb file in "Compile" items (instead of the original). -->
    <ItemGroup>
      <Compile Include="@(ModifiedAssemblyInfo)" />
    </ItemGroup>
  </Target>

  <UsingTask TaskName="RegexUpdateFile" TaskFactory="CodeTaskFactory" AssemblyFile="$(MSBuildToolsPath)\Microsoft.Build.Tasks.v4.0.dll">
    <ParameterGroup>
      <Files ParameterType="Microsoft.Build.Framework.ITaskItem[]" Required="true" />
      <Regex ParameterType="System.String" Required="true" />
      <ReplacementText ParameterType="System.String" Required="true" />
    </ParameterGroup>
    <Task>
      <Reference Include="System.Core" />
      <Using Namespace="System" />
      <Using Namespace="System.IO" />
      <Using Namespace="System.Text.RegularExpressions" />
      <Using Namespace="Microsoft.Build.Framework" />
      <Using Namespace="Microsoft.Build.Utilities" />
      <Code Type="Fragment" Language="cs">
        <![CDATA[
try {
var rx = new
System.Text.RegularExpressions.Regex(this.Regex);
for (int i = 0; i < Files.Length; ++i)
{
var path = Files[i].GetMetadata("FullPath");
if (!File.Exists(path)) continue;

var txt = File.ReadAllText(path);
txt = "// <auto-generated />\r\n" +
rx.Replace(txt, this.ReplacementText);
File.WriteAllText(path, txt);
}
return true;
}
catch (Exception ex) {
Log.LogErrorFromException(ex);
return false;
}
]]>
      </Code>
    </Task>
  </UsingTask>

  <!-- ConsoleToMsBuild="True" IgnoreStandardErrorWarningFormat="true" IgnoreExitCode="True" -->
  <!-- MsBuild is probably the only build tool in the world that can't copy dependencies without help.-->
  <!-- Therefore, I can't recommend msbuild for professional use. -->
  <!-- Add this lines to your project file:
  <PropertyGroup
  Condition="Exists('$(SolutionDir)CommonSettings.targets')">
  <BuildDependsOn>
  $(BuildDependsOn);
  CopyLocalAgain;
  </BuildDependsOn>
  </PropertyGroup>
  -->
  <Target Name="CopyLocalAgain">
    <!-- Bug with incremental clean should be fixed. -->
    <!-- <CreateItem Include="%(Reference.HintPath)" -->
    <!-- Condition="'%(Reference.Private)'=='true'"> -->
    <!-- ItemName defines the name of the item list. Who came up with this syntax? -->
    <!-- <Output TaskParameter="Include" -->
    <!-- ItemName="_CopyLocalReferencesAgain"/> -->
    <!-- </CreateItem> -->
    <!-- <Message Text="Copy CopyLocal references again: @(_CopyLocalReferencesAgain)" /> -->
    <!-- <Copy SourceFiles="@(_CopyLocalReferencesAgain)" -->
    <!-- DestinationFolder="$(OutputPath)" SkipUnchangedFiles="true"> -->
    <!-- </Copy> -->
  </Target>
</Project>

MSI und Bootstrapper Setups

Die MSI Setups (WIX) und WIX-Bootstrapper-Setups funktionieren ein wenig anders um ihre Versionsnummer eingeimpft zu bekommen. Da es aber MSBUILD-Projekte sind, kann man ähnlich vorgehen. Quelle der Inspiration: Dieser Stackoverflow Artiel.

  1. In der Projektdatei *.wxiproj muss dieser Teil relativ an den Anfang. Hier wird die Umgebungsvariable als ‚Version‘ genommen. Bei fehlender Variable gibt es einen Fallback. Auf diese Weise gibt es immer eine gesetzte Version. Ansonsten scheitert der WIX-Build.
    <!-- define version constant if CI-Build not running  use a default -->
    <Version Condition=" '$(BuildVersionOfAssembly)' == '' ">5.99.99</Version>
    <Version Condition=" '$(BuildVersionOfAssembly)' != '' ">$(BuildVersionOfAssembly)</Version>
    <DefineConstants>Version=$(Version)</DefineConstants>
  1. In die Dateien *.wxs nutzt man die soeben gesetzte Variable (Verfpgbar als $(ver.Version)).

Beispielausschnitt einer *.wxs:

  <Product Id="CDE4C223-7A78-45FF-A984-675F414BD516" Name="!(loc.PRODUCT)" Language="1033" Version="$(var.Version)" Manufacturer="!(loc.MANUFACTURER)" UpgradeCode="cae20b70-d924-4b23-b90e-9ea1b5f5026b">
    <Package InstallerVersion="200" Manufacturer="!(loc.MANUFACTURER)" Compressed="yes" Description="!(loc.PRODUCT) $(var.Version)" />
    <Property Id="PREVIOUSVERSIONSINSTALLED" Secure="yes" />
    <Property Id="TAKEBACKUP" Secure="yes" />
    <Upgrade Id="cae20b70-d924-4b23-b90e-9ea1b5f5026b">
      <UpgradeVersion Minimum="$(var.Version)" IncludeMinimum="no" OnlyDetect="yes" Language="1033" Property="NEWERPRODUCTFOUND" />
      <UpgradeVersion Minimum="0.79.0" IncludeMinimum="yes" IncludeMaximum="no" Maximum="$(var.Version)" Language="1033" Property="UPGRADEFOUND" />
    </Upgrade>

Release

Zu einer Build-Pipeline gehört immer auch eine Release-Pipeline. Die soll aber nicht das Thema dieses Betrags werden. Hier ging es vornehmlich um das korrekte Errechnen und setzen von Assembly-Versionen und MSI-Versionen.

Als Bemerkunt oder Tip sei hier nur gesagt: Eine Build-Pipeline erzeugt Artefakte (irgendwo in Azure in einem Storage). Diese kann man im DevOps zwar herunterladen und damit arbeiten. Aber die verschwinden irgendwann. Daher benötigt man eine Release-Pipeline. Damit macht man eigentlich eher ‚Deployments‘ und Tests von Software. Man kann aber auch einfach eine leere Pipeline anlegen und einfach nur einen Copy-Task anlegen. Wenn der passende Agent ‚inhouse‘ läuft, kann man dann die Buildartefakte auf einen netzlokalen SMB-Share kopieren.

Fazit

Wir haben hier gesehen, wie man dynamisch beim Build eine jeweils neue Version errechnet und damit eine DevOps-Pipeline-Variable setzt und diese dann erfolgreich in die Buildartefakte (Assemblies und MSIs) hineinbekommt. Dies soll eine Inspiration sein, um jederzeit korrekt versionierte Builds zu haben und MSI-Installer, die automatische Upgrades machen können.

Unit-Tests über fremdem Code mit „Microsoft Fakes“

Ja sowas geiles. Testen von statischen Methoden, Interfaces und sammeln von Ergebnissen (Aufrufen). Das alles geht mit dem ehemaligen MS-Research-Tool „Moles“, welches heute in „Microsoft Fakes“ aufgegangen ist und seit VS2012 mitgeliefert wird. Da allerdings schon jemand einen tollen Artikel darüber geschrieben hat, verweise ich einfach darauf:

Unit-Tests mit MS-Fakes…. Links:

WPF Dependency Properties von innen Setzen

Entwicklung eines WPF-Composite-Controls mit Dependency Properties (aka. Abhängkgeitseigenschaften)

Ab und zu muss man bei der Etnwicklung von WPF-Oberflächen neue Controls erstellen. Nun gibt es verschiedene Arten von Controls. Man unterscheided sog. Lookless Controls und Composite Controls. Erstere sind quasi rein nur eine von UIElement abgeleitete Datenstruktur. Das gesamte Verhalten, das Aussehen und die modifikation der Datenfelder (die Dependency Properties) geschieht über Styles und dort wiederum mit Triggern und Binungen. Darum soll es hier aber nicht gehen. Hier geht es um die andere Art von Control: Um Kompositum-Kontrollelemente bzw. User-Controls. Also in Etwa ein Panel oder ein Window. Mehrere Controls sind in einem neuen Control zusammengepfärcht und interagieren intern miteinander, während sie nach außen hin wie ein einziges auftreten. Dies lässt sich mit und ohne View-Model machen. Man hat also die Wahl zwischen MVVM und code behind. Je nach komplexität des Kontrollements ist es entweder sinnvoll oder einfach Overhead, ein View-Model dazu zu bauen. Hier soll es jetzt um ein einfaches Control gehen und daher greifen wir auf code behind zurück.

Das Control

Entwickelt wird ein Datei-Auswahl-Control. Es besteht aus einem Label und einem Button. Klickt man den Button, so erscheint ein Datei-Öffnen-Dialog und die fürderhin ausgewählte Datei wird angezeigt. Gleichzeitig hat auch die extern sichtbare Eigenschaft „FileName“ ihren Wert geändert und alle Bindungen  darauf ändern sich mit. Die Wahl fällt auf ein Control mit Code-Behind. Somit können wir einfach auf das Click-Ereignis des Buttons reagieren. Dort muss dan aktiv der Wert der Eigenschaft geändert werden. Tatsächlich ist hier par Bindung das Control sein eigenes View-Model.
Bestandteile:

Vorgehen

Zunächst benötigen wir ein Control.
Daher legen wir eine XAML-Datei an und passend dazu eine Code-Behind-Datei. Wir erben von System.Windows.Control.

 

und

 

Controlaufbau

Das Control besteht aus zwei weiteren Controls: Button und Label. Wir fügen beide ein und Binden das Label an die noch zu erstellende Eigenschaft FileName. Damit das nacher funktioniert, muss die Source noch korrekt sein. Wir erreichen das recht einfach, indem wir dem Conttol(!) den DataContext setzen und auf sich selbs verweisen lassen. Das Control ist
so gesehen sein eigenes View-Model.

 

Abhängigkeitseigenschaften

Zur erfolgreichen Bindung benötigt das Control noch eine Dependency Property FileName:

mah beachte, wie per FrameworPropertyMetadata ein Standardwert mitgegeben wurde und die Bindungsoptionen standardmäßgig auf TwoWay definiert wurden. Dies hat im Folgenden den Vorteil, dass man von Extern (bei Verwendung) nicht bei Binungen Mode=TwoWay angeben muss.

Events

Wir wollten es einfacher mit dem Button. Nun fehlt noch der Eventhandler:

Man beachte hier die beiden Aufrufe der von DependencyObject stammenden Methodena: SetCurrenValue und ClearValue. Damit wird der Wert bzw. die Bindung hinter einem Dependency-Property geänder bzw. auf den Std.-Wert (aus den Metadaten) zurückgesetztgesetzt. Verwendet man vergleichsweise dazu GetValue/SetValue wie in der Implementierung des CLR-Properties, zerstört man die Bindung. Das wäre fatal, da dann die Funktionalität zusammenbricht. An dieser Stelle sein noch kurz auf die Doku verwiesen… Demnach seien CLR-Getter/Setter nur so zu implementieren, wie hier gezeigt. Nur Aufrufe von GetValue/SetValue und keine weiteren Aktionen nebenher. Denn WPF ruft gerne selbst GetValue/SetValue mit passenden Parametern auf und umgeht dabei die CLR-Properties. Zusatzaktionen
muss man daher in passenden PropertyChanged– bzw. CoerceValue– oder ValidateValue-Callbacks machen. Auf selbige wurde hier verzichtet.

Eingebaut

Nun sehen wir uns noch an, wie dieses Control zu verwenden ist. Dazu wurde ein WPF-Fenster gestaltet, dass dieses Control verwendet und gleichzeitig einen Textblock an unsere neue Dependency-Property bindet:

 

… es ist kein Code-Behind nötig….
Man beachte, wie zunächst der text „aus window“ im Control steht, und später der Wert aus dem Eventhandler des Controls (siehe im Code: cancel oder OK-Zweig).

Programmiersprachen und Metadaten

Schaut man sich heute mal so den Quelltext eines mittleren Programms an, welches in C, C++ oder ähnlich geschrieben ist, wird man feststellen, dass es von Metadaten und Stringlisten nur so wimmelt. Der Grund ist klar die komplexität des Programms. Verursacht durch die Anforderungen die nach Flexibilität verlangen. Vereinfacht gesagt reicht eine Enumeration als Typ nicht mehr aus – stattdessen wird zusätzlich oder ersatzweise eine Liste oder ein Feld mit Zeichenketten und oder Konstanten angelegt. Oder es werden zusätzliche Elementvariablen in Klassen oder Strukturen eingeführt, die Metadaten zu ihren Objekten halten oder oder oder.

Sieht man sich dagegen ein Programm in einer verwalteten Sprache an wie Java oder .Net, stellt man ähnliches fest aber weit weniger. Meist sind die Programme komplexer geworden, weil nun mehr Freiheiten bestehen. Aber eigentlich benötigen sie derartiger Hilfskonstruktionen weniger. Stattdessen wird Reflexion häufiger eingesetzt. Typen (z.B. eine Enumeration) werden einfach definiert und verwendet (klassisch, Lehrbuch) und wenn die Anforderungen komplexer werden, werden diese Typen reflektiert. Man verlässt sich auf die von der Laufzeitumgebung bereitgestellten Metadaten und inspiziert sie / verwendet sie passend.

Das Resumé aus dem Ganzen ist nun: Früher, in den kompilierten Sprachen gab es wenig bis keine Metadaten. Ergo führen viele Programme im Quelltext welche ein (die aber nur eher schlecht mit den eigentlichen Daten (Kode) integrieren). Man stellte also fest, dass quasi jedes etwas komplexere Programm solche Metadaten benötigt. In der Folge berücksichtigte man das bei der Entwicklung von verwalteten Sprachen und sagte sich: Lass uns gleich für alle Typen zwangsweise Metadaten einführen und mitschleppen. So ist es bei Java, C# und .Net also möglich, Reflexion zu verwenden und Daten über Typen zu ermitteln. Überdies erlauben beide Sprachen das Anfügen von zusätzlichen Metadaten in Form von Attributen bzw. Annotationen. Das hat letztlich zu einem neuen Stil in der Entwicklung geführt. Man verlässt sich nun mehr auf Metadaten im Typsystem und legt Dinge generischer aus. Zwar werden Programme dadurch langsamer aber auch flexibler, stabiler und besser wartbar.

Über die Möglichkeit, die das Generieren neuer Typen zur Laufzeit angeht, lasse ich mich ein andermal aus.