Blog | Holger Stehle

DNS Resolving with C# 👍 👎

Das Domain Name System ist einer der wichtigsten Dienste in vielen IP-basierten Netzwerken, so insbesondere auch im Internet. Die Hauptaufgabe stellt dabei das Übersetzen von für die menschliche Nutzung praktischen Domains in technisch verarbeitbare IP-Adressen dar. Mit diesem Beitrag möchte ich jedoch gar nicht weiter auf diese Details eingehen, dazu lohnt sich stattdessen beispielsweise ein (empfehlenswerter) Blick in die Wikipedia.

Unser Hauptanliegen soll es nun sein, dieses System per C# zu befragen, um darauf aufbauend in einem späteren Beitrag eine konkrete Anwendung umzusetzen. Praktischerweise liefert das .NET-Framework mit System.Net.Dns eine Klasse mit entsprechender Funktionalität – zugegebenermaßen aber nur mit geringem Funktionsumfang, weshalb zur professionellen Arbeit mit den verschiedenen Resource Records das Einbinden externer Programmbibliotheken sinnvoll sein kann. Die Anwendung der Basisfunktionalität ist jedoch denkbar einfach:

IP-Adresse(n) zu Domain ermitteln

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IPAddress[] hostAddressList = Dns.GetHostAddresses("coders-online.net");
foreach(IPAddress hostAddress in hostAddressList) {    /**     * hostAddress enthält nun jeweils eine IP-Adresse zur Domain;     * im Falle dieses Beispiels den einzigen Eintrag 217.160.176.125.    **/}

Eine praktische Hilfsmethode ist außerdem Dns.GetHostName(), welche den Namen des lokalen Rechners liefert. Das MSDN liefert wie üblich weitere Informationen zur Dns-Klasse, u. a. mit Hinweisen zu den asynchronen Methoden. Weiterhin interessant im System.Net-Namespace ist bis dahin natürlich auch die Klasse IPAddress.

Typing 👍 👎

Ein "beliebtes" (Streit-)Thema in der Softwareentwicklung sind die verschiedenen Typsysteme von Programmiersprachen. Grundsätzlich dienen diese hauptsächlich dazu, den Wertebereich von Variablen sinnvoll einzuschränken – idealerweise, um mögliche Fehler zu vermeiden. Vorteilhaft ist meist auch eine deutlich umfassendere Hilfestellung der Entwicklungsumgebung.

Nun gibt es verschiedene Möglichkeiten, ein solches System konkret zu implementieren. Dieser Beitrag soll explizit nicht dazu dienen, das eine System zu verteufeln und das jeweils andere hochzuloben. Dennoch haben die meisten Entwickler – so auch ich – eine gewisse Präferenz, sofern die Situation kein besonderes Vorgehen erfordert und man in der Wahl somit weitestgehend frei ist. Natürlich haben jeweils "beide Welten" ihre Vor- und Nachteile.

Dazu möchte ich einige Gegenüberstellungen mit Beispielen präsentieren, deren Definitionen jedoch nicht unbedingt als allgemeingültige Aussage zu verstehen sind, sondern vielmehr vom Kontext abhängig sein können:

Dynamisch vs. Statisch

Bei der statischen Typprüfung sind die Typen bereits zum Zeitpunkt der Entwicklung bekannt und werden entweder explizit vom Entwickler angegeben, oder aber implizit vom System abgeleitet (mehr dazu im nächsten Abschnitt). Bei der dynamischen Typprüfung findet die Prüfung der Typen erst zur Laufzeit statt.

Dynamisch: z. B. C++ (optional), C# (optional), JavaScript, Lua, PHP, Prolog, Python, Ruby, Scheme

Beispiele in C# und PHP

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  // C#dynamic age = 27;              // zur Laufzeit als "int" erkanntdynamic firstName = "Holger";  // zur Laufzeit als "string" erkannt
  // PHP$age = 27;                     // zur Laufzeit als "int" erkannt$firstName = "Holger";         // zur Laufzeit als "string" erkannt

Statisch: z. B. Ada, C++ (standardmäßig), C# (standardmäßig), Haskell, Java

Beispiele in C++ und C#

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  // C++int age = 27;                      // Ganzzahlstd::string firstName = "Holger";  // Zeichenkette
  // C#int age = 27;                      // Ganzzahlstring firstName = "Holger";       // Zeichenkette

Ich bevorzuge hier, sofern die Umstände nicht dagegen sprechen, die statische Typisierung. Für mich überwiegt hier der Vorteil der Typprüfung zur Entwicklungs- bzw. Kompilierzeit. Viele Fehler, die oftmals erst während der Laufzeit auffallen, können so effektiv vermieden werden. Durch Konzepte wie die generische Programmierung kann hier der notwendige Mehraufwand zwar deutlich reduziert werden, dennoch erfordert eine statische Typisierung in der Regel (minimal) mehr Aufwand bei der Entwicklung und kann mitunter umständliche Konstrukte bei sehr dynamischer Datenverarbeitung – beispielsweise im Web-Bereich – erforderlich machen; s. Dynamische Typisierung in C#.

Explizit vs. Implizit

Bei der expliziten Angabe der Typen trägt man als Entwickler Verantwortung dafür, den zum angedachten Inhalt einer Variablen (oder Rückgabe einer Methode) passenden Typen auszuwählen. Bei impliziter Ableitung erledigt dies das Typsystem, indem es den passenden Datentyp zum Inhalt annimmt.

Explizit: z. B. Ada, C++, C# (standardmäßig), Java

Beispiele in C++ und C#

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  // C++int age = 27;                      // Ganzzahlstd::string firstName = "Holger";  // Zeichenkette
  // C#int age = 27;                      // Ganzzahlstring firstName = "Holger";       // Zeichenkette

Implizit: z. B. C# (optional), Haskell, JavaScript, Lua, Prolog, Python, Ruby, PHP, Scheme

Beispiele in C# und PHP

01020304050607

  // C#var age = 27;              // Ganzzahlvar firstName = "Holger";  // Zeichenkette
  // PHP$age = 27;                 // Ganzzahl$firstName = "Holger";     // Zeichenkette

Ich bevorzuge hier, sofern die Umstände nicht dagegen sprechen, die explizite Typangabe. Diese bedeutet üblicherweise zwar etwas mehr Schreibaufwand, erhöht aus meiner Sicht jedoch die Verständlichkeit des Quelltextes, da ich die Bezeichner von Variablen ungerne mit Präfixen oder Suffixen versehe, sondern mich bei der Benennung auf den Inhalt bzw. Zweck konzentrieren möchte. Um eine Kleinigkeit zu testen oder für ansonsten sehr umständliche Konstrukte (vgl. generische Programmierung) empfinde ich implizite Typableitung jedoch durchaus komfortabel. Teilweise kann dies sogar notwendig sein; s. Implizite Typisierung in C#.

Stark vs. Schwach

Dieser Aspekt behandelt im erweiterten Sinne die Typsicherheit des Typsystems. Stark typisierte Programmiersprachen erlauben für gewöhnlich – wenn überhaupt – nur implizite Typumwandlungen, sofern kein Datenverlust auftritt (beispielsweise von einem ganzzahligen Datentyp kleineren Wertebereiches zu einem mit größerem Wertebereich). Schwächer typisierte Programmiersprachen sind hier für gewöhnlich "großzügiger".

Stark: z. B. Ada, C++, C#, Haskell, Java, Python, Scheme

Beispiele in C#

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int pi = 3.14;    // Kompilierungsfehler!pi = (int) 3.14;  // 3
int tmp = 27;if(tmp) {  // Kompilierungsfehler!    Debug.WriteLine("klappt!");}

Schwach: z. B. JavaScript, Lua, Prolog, Ruby, PHP

Beispiel in PHP

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$tmp = 27;
if($tmp) {  // implizite Auswertung als "true"    echo 'klappt!';}  // Ausgabe von "klappt!", da Zahlen ungleich "0" als "true" ausgewertet werden

Ich bevorzuge hier, sofern die Umstände nicht dagegen sprechen, die starke Typisierung. Der Grund ist schlicht der, dass so weitestgehend sichergestellt ist, dass keine unerwarteten oder gar fehlerhaften Konvertierungen vom System vorgenommen werden – sofern ich dem nicht explizit zustimme, wozu die meisten Programmiersprachen entsprechende Typumwandlungen vorsehen. Auch hier ist jedoch zugegebenermaßen üblicherweise ein etwas höherer Aufwand notwendig, als bei eher schwächer typisierten Programmiersprachen.

Meine persönliche Präferenz statischer, expliziter und starker Typsysteme ist tatsächlich auch als eben solche zu verstehen. Ich erkenne durchaus den Vorteil eher "dynamischerer" Sprachen an und nutze diesen ebenfalls in einigen Projekten. Ich habe jedoch für mich festgestellt, mit o. g. Verhalten produktiver zu arbeiten und halte mich daher soweit sinnvoll an solche Sprachen. Insbesondere in C# – was wohl kaum eine Überraschung sein dürfte – finde ich hier eine sehr gute Kombination dieser Aspekte umgesetzt. Wem bisher nur die eine Seite geläufig ist, empfehle ich auf jeden Fall, sich auch einmal eine Sprache mit anderem Typsystem genauer anzusehen.

Insgesamt ist dies eine sehr grobe Einteilung, von der viele Programmiersprachen eine etwas differenziertere vornehmen und tlw. auch Kombinationen erlauben. Dennoch eignet sich dies durchaus für einen ersten Überblick der Möglichkeiten; einige Aspekte hängen auch bis zu einem gewissen Grad voneinander ab. Interessierte sollten sich definitiv beispielsweise einmal vom entsprechenden Wikipedia-Artikel ausgehend weiter informieren.

Benchmarking with C# 👍 👎

Teilweise ist zu sehen, dass Entwickler unter C# Benchmarks mit Hilfe der DateTime-Struktur umsetzen. Diese ist für derartige Zwecke jedoch zu ungenau und es sollte stattdessen mit der etwas spezielleren Stopwatch-Klasse gearbeitet werden. Wie genau das nun aussehen kann, möchte ich gerne mit diesem Beitrag kurz aufzeigen:

Benchmark per Stopwatch durchführen

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Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();{      // Simulation einer längeren Ausführungszeit    for(int i = 0; i < 5; i++) {        Thread.Sleep(50);    }}stopwatch.Stop();
long elapsedMilliseconds = stopwatch.ElapsedMilliseconds;

Darüber hinaus ist für besonders präzise Messungen insbesondere die ElapsedTicks-Eigenschaft interessant.

Selbstverständlich benötigt ein umfassendes Benchmarking einer Anwendung etwas mehr Komfort als eine schnelle Messung, es bietet sich daher beispielsweise auch eine entsprechende Suche im NuGet-Verzeichnis an.

GET and POST Requests with C# 👍 👎

Für viele APIs – aber auch so manchen Test – ist es hilfreich, GET- und POST-Anfragen per HTTP senden zu können. Selbstverständlich ist das auch per C# sehr einfach möglich, wobei je nach gewünschtem Grad der Kontrollierbarkeit der Anfragen verschiedene Abstrahierungen zur Verfügung gestellt werden:

Die umfangreichsten Möglichkeiten (und geringen Abstraktiongrad) bietet HttpWebRequest:

GET per HttpWebRequest

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HttpWebRequest webRequest = HttpWebRequest.CreateHttp("…/?key1=val1&key2=val2");
using(HttpWebResponse webResponse = (HttpWebResponse) webRequest.GetResponse()) {    using(StreamReader streamReader = new StreamReader(webResponse.GetResponseStream())) {        string response = streamReader.ReadToEnd();    }}

POST per HttpWebRequest

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HttpWebRequest webRequest = HttpWebRequest.CreateHttp("…");{    byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("key1=val1&key2=val2");
    webRequest.Method = "POST";    webRequest.ContentType = "application/x-www-form-urlencoded";    webRequest.ContentLength = data.Length;
    using(Stream stream = webRequest.GetRequestStream()) {        stream.Write(data, 0, data.Length);    }}
using(HttpWebResponse webResponse = (HttpWebResponse) webRequest.GetResponse()) {    using(StreamReader streamReader = new StreamReader(webResponse.GetResponseStream())) {        string response = streamReader.ReadToEnd();    }}

Deutlich kompakter lassen sich entsprechende Anfragen per WebClient formulieren:

GET per WebClient

using(WebClient webClient = new WebClient()) {    string response = webClient.DownloadString("…/?key1=val1&key2=val2");}

POST per WebClient

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using(WebClient webClient = new WebClient()) {    string response = Encoding.UTF8.GetString(webClient.UploadValues("…", new NameValueCollection() {        {"key1", "val1"},        {"key2", "val2"}    }));}

Die aktuellste Möglichkeit mit Fokus auf asynchrone Vorgänge stellt HttpClient dar:

GET per HttpClient

using(HttpClient client = new HttpClient()) {    string response = await client.GetStringAsync("…/?key1=val1&key2=val2");}

POST per HttpClient

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using(HttpClient httpClient = new HttpClient()) {    HttpResponseMessage responseMessage = await httpClient.PostAsync("…",        new FormUrlEncodedContent(new Dictionary<string, string>() {            {"key1", "val1"},            {"key2", "val2"}        })    );
    string response = await responseMessage.Content.ReadAsStringAsync();}

Grundsätzlich bestünde auch noch die Möglichkeit, auf TCP-Ebene unter Anwendung des HTTP-Protokolls vorzugehen – aber das wird man kaum benötigen. Abschließend sei noch erwähnt, dass diese Möglichkeiten nicht für fragliche Aktionen genutzt werden sollte – dazu gehört im Übrigen auch schlicht unnötiger Traffic.

Create Charts with C# 👍 👎

Häufig möchte man Statistiken grafisch aufbereitet darstellen. Mit diesem Beitrag möchte ich gerne zeigen, wie sich mit Hilfe einiger unter System.Web.UI.DataVisualization.Charting befindlichen Klassen sehr einfach dynamisch Diagramme erzeugen lassen. Der korrespondierende Namespace für klassische Anwendungen lautet System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting.

Für unser Beispiel verwenden wir eine einfache Windows-Anwendung und folgende Datensammlung:

Daten (einige BMW-Modelle)

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Dictionary<string, double> data = new Dictionary<string, double>() {    {"125i", 160},    {"335i", 225},    {"550i", 330},    {"760i", 400}};

Die Schlüssel bezeichnen das jeweilige Modell und der entsprechende Wert die Leistung (in kW). Daraus erzeugen wir nun ein einfaches Balkendiagramm und speichern das Ergebnis als dia.png:

Diagramm erstellen und speichern

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using(Chart chart = new Chart() {    Height = 345,    Width = 543}) {      // Konfiguration    chart.Titles.Add("BMW-Leistungsvergleich");
    chart.ChartAreas.Add(new ChartArea("statistic") {        AxisX = new Axis() {            MajorGrid = new Grid() {                Enabled = false            }        },        AxisY = new Axis() {            MajorGrid = new Grid() {                LineColor = Color.LightGray,                LineDashStyle = ChartDashStyle.Dot            },            Title = "kW"        }    });
    chart.Series.Add(new Series("data") {        ChartType = SeriesChartType.Column    });
      // Daten    foreach(KeyValuePair<string, double> entry in data) {        chart.Series["data"].Points.Add(new DataPoint() {            AxisLabel = entry.Key,            YValues = new double[] { entry.Value }        });    }
      // Ausgabe    chart.SaveImage("dia.png", ChartImageFormat.Png);}

Als grundlegende Konfiguration wurde in diesem Beispiel das Gitternetz im Hintergrund zur Orientierung auf horizontale Linien beschränkt und durch Farbänderung und Punktierung etwas subtiler gestaltet. Außerdem wurden ein paar Beschriftungen ergänzt und ansonsten die Standardkonfiguration belassen.

Wichtig zu verstehen ist das Konzept, welches zuerst eine ChartArea als Grundfläche und anschließend Series für die eigentlichen Daten erfordert. Es können jeweils mehrere davon in einem Diagramm untergebracht werden.

Selbstverständlich sind umfassende Optionen vorgesehen, die das Endergebnis praktisch völlig anders erscheinen lassen können – bis hin zum eigentlichen Diagrammtyp. Details zu den jeweiligen Klassen finden sich im MSDN.