Windows Runtime (WinRT)

Eintrag zuletzt aktualisiert am: 05.01.2022

Die Windows Runtime (WinRT) ist eine neue objektorientierte Programmierschnittstelle (API) auf Basis von COM, die es seit Windows 8 (Jahr 2013) gibt. Sie kann sowohl für Metro-basierte "Windows Apps" als auch "klassische" .NET-Anwendungen verwendet werden. WinRT versteht sich als Ablösung für das Win32-API (es ist kein Aufsatz auf Win32 wie das .NET Framework).

Auf Basis von WinRT ist die Programmierung sowohl mit .NET-Sprachen C# oder Visual Basic, mit C und C++ als auch JavaScript möglich. Die Oberflächenbeschreibung erfolgt im Fall von Sprachen C#, Visual Basic, C und C++ ist XAML; im Fall von JavaScript ist es HTML.

Umfang

WinRT umfasst ca. 1800 Klassen. WinRT deckt bislang nicht den ganzen Funktionsumfang des Win32-API ab. Aber WinRT bietet mehr Zugriff auf Ressourcen (insbes. Hardware) als das .NET Framework bisher. In .NET musste man bisher die objekorientierte Welt verlassen und mit P/Invoke arbeiten.

WinRT umfasst auch Funktionen, die es im .NET Framework schon gibt.

Einsatzgebiete

Metro-basierte Anwendungen können grundsätzlich nur WinRT verwenden.
Klassische Desktop-Anwendungen auf .NET-Basis können WinRT zusätzlich zum .NET Framework verwenden.

Hintergrundinfos: Nativer Code, basierend auf einer neuen Version von COM

WinRT ist in C++ als eine COM-Komponente implementiert und liegt komplett in nativem Code vor. COM ist das Softwarekomponentenmodell, das 2002 von .NET abgelöst werden sollte. Nun gibt es nach mehr als zehn Jahren Stillstand das COM-Softwarekomponentenmodell in einer neuen klassenbasierten Fassung – bisher war das Kernkonzept die Schnittstelle. Microsoft hat nun viele Konzepte aus .NET zurück nach COM portiert.

Die für C# und Visual Basic sowie JavaScript verfügbaren Klassen sind nur "Wrapper". Ein neues Typsystem sorgt dafür, dass die Typen in verschiedene Sprachen "projiziert" werden und damit dort verfügbar sind. Das darunter COM liegt, erkennt man auch an den HRESULT-Werten. Die WinRT verwendet das alte HRESULT-Konzept. Die Wrapper-Klassen bilden einige HRESULT-Werte auf Exception-Klassen ab und den Rest auf die generische COM-Exception.

WinRT-Klassen besitzen Metadaten genau wie .NET-Anwendungen. Das Metadatenformat heißt WinMD, entspricht aber dem .NET-Metadatenformat. Die Abfrage der Metadaten zur Laufzeit (Reflection) wird unterstützt. Ziel bei WinRT war ein geringer Overhead und maximale Leistung – sicherlich ein Tribut an die größere Menge C++-Entwickler, die Microsoft bisher nicht von Managed Code begeistern konnte. Auch das Rendering von XAML ist in der WinRT nun in nativem Code realisiert und hat damit das Potenzial, schneller zu sein als WPF und Silverlight.

Im Fall von in C# oder Visual Basic geschriebenen Metro Apps führt wie bisher die Common Language Runtime (CLR) den Managed Code aus. Es steht aber nur eine Teilmenge der .NET-Klassen zur Verfügung. Die Darstellung in WinRT erfolgt nicht via GDI, sondern mit DirectX. Eine Message Loop gibt es nicht mehr.

Metro Apps kennen nicht das Konzept einer gemeinsamen Bibliothek (Shared Library), das heißt, jede Metro App muss ihre DLLs selbst mitliefern. Nur die WinRT-DLLs sind geteilt.

WinRT wird von Microsoft als integraler Bestandteil des Betriebssystems betrachtet, nicht als ein zusätzliches Framework. Daher wird WinRT zusammen mit jedem Build von Windows kompiliert. Und es heißt auch, dass WinRT nicht für ältere Betriebssysteme als Add-on nachgeliefert werden soll – so ist der aktuelle Stand. Unternehmen, die Client-Anwendungen entwickeln, müssen also in Zukunft zwei Codebasen pflegen, wenn sie ihre Anwendungen sowohl für den klassischen Desktop als auch Windows 8 Metro anbieten wollen.

WinRT ist verfügbar für die Prozessorarchitekturen x86, x64 und ARM. In der Keynote am ersten Tag sah man auch, dass WinRT-Anwendungen mit nur "einer geänderten Codezeile" auf Windows Phone laufen können. Was das für Silverlight auf Windows Phone bedeutet, blieb allerdings offen.

.NET-Konzepte in der Windows Runtime

Die Windows Runtime hat viele Konzepte aus der Common Languange Runtime und .NET übernommen, z.B.

• Metadaten inklusive des CLI Metadatenformats
• Namensräume
• Klassen und Strukturen
• Konstruktoren mit und ohne Parameter
• Statische Mitglieder
• Properties
• Collections
• Generics
• Enumerations
• Delegates
• Events
• Async Pattern aus .NET 4.5 (async/await) für *asncy()-Methoden
• …

Unterschiede zwischen .NET-Typen und WinRT-Typen

• WinRT stellt Fehler durch Hresult-Codes da. Diese werden entweder auf .NET-Exceptions abgebildet oder als generische COMException angezeigt.
• Async-Operationen liefern nicht Task<T> zurück, sondern spezielle WinRT-Typen, z.B. PickMultipleFilesAsync() liefert PickMultipleFilesOperation.
• Structs dürfen keine Methoden besitzen, nur reine Daten
• Zahlreiche Standardklassen und Schnittstellen heißen anders, z.B. Ienumerable<T> aus .NET ist in WinRT ein Iiterable<T>
• …

WICHTIG: Man kann in .NET Bibliotheken für WinRT erstellen (Ausgabetyp in Visual Studio: WinMD). In diesem Fall darf die in .NET erstellte Komponente aber nur WinRT-kompatible Typen an der öffentlichen Schnittstelle verwenden. Intern ist dies wieder egal. Einige Typen werden automatisch abgebildet, z.B. Ienumerable<T> auf Iiterable<T>.

Prozessmodell

WinRT unterstützt In-Process-Aktivierung und Out-of-Process-Activation.

Namensräume

Ebenso wie die .NET-Klassenbibliothek ist WinRT aus Namensräumen aufgebaut, zum Beispiel Windows.ApplicationModel.Background, Windows.Data.Xml.Dom, Windows.Media.PlayTo, Windows.Storage, Windows.System.Threading und Windows.UI.Xaml.Input. Als Wurzelnamensraum verwendet Microsoft hier "Windows", statt wie bisher "System" und "Microsoft". Einige Betriebssystemfunktionen sind gut versteckt, zum Beispiel die Registry steuert man mit den Klassen im Namensraum Windows.Storage.ApplicationDataContainer. In der vorläufigen (und noch stark lückenhaften) Dokumentation findet man eine Liste, wo welche Funktionen der bisherigen Windows-API in der Windows Runtime zu finden sind. .NET-Entwickler warteten schon lange darauf, dass mehr Funktionen des Betriebssystems (z.B. Zugriff auf Hardware) in Form von .NET-Klassen bereitstehen. Mit Ausnahme der XAML-Oberflächenklassen sollen die WinRT-Klassen auch "klassischen" (d.h. nicht Metro-basierten) .NET-Anwendungen zur Verfügung stehen.

• Windows.ApplicationModel
• Windows.ApplicationModel.Activation
• Windows.ApplicationModel.Background
• Windows.ApplicationModel.Contacts
• Windows.ApplicationModel.Contacts.Provider
• Windows.ApplicationModel.Core
• Windows.ApplicationModel.DataTransfer
• Windows.ApplicationModel.DataTransfer.ShareTarget
• Windows.ApplicationModel.DataTransfer.SendTarget
• Windows.ApplicationModel.Infrastructure
• Windows.ApplicationModel.Resources
• Windows.ApplicationModel.Resources.Core
• Windows.ApplicationModel.Search
• Windows.ApplicationModel.Store
• Windows.Data.Json
• Windows.Data.Xml.Dom
• Windows.Data.Xml.Xsl
• Windows.Devices.Enumeration
• Windows.Devices.Enumeration.Pnp
• Windows.Devices.Geolocation
• Windows.Devices.Input
• Windows.Devices.Portable
• Windows.Devices.Printers.Extensions
• Windows.Devices.Sensors
• Windows.Devices.Sms
• Windows.Foundation
• Windows.Foundation.Collections
• Windows.Foundation.Diagnostics
• Windows.Foundation.Metadata
• Windows.Globalization
• Windows.Globalization.Collation
• Windows.Globalization.DateTimeFormatting
• Windows.Globalization.Fonts
• Windows.Globalization.NumberFormatting
• Windows.Graphics
• Windows.Graphics.Display
• Windows.Graphics.Imaging
• Windows.Graphics.Printing
• Windows.Graphics.Printing.Advanced
• Windows.Management.Core
• Windows.Management.Deployment
• Windows.Media
• Windows.Media.Capture
• Windows.Media.Devices
• Windows.Media.Playlists
• Windows.Media.PlayTo
• Windows.Media.Protection
• Windows.Media.Transcoding
• Windows.Media.VideoEffects
• Windows.Networking
• Windows.Networking.BackgroundTransfer
• Windows.Networking.Connectivity
• Windows.Networking.NetworkOperators
• Windows.Networking.Proximity
• Windows.Networking.PushNotifications
• Windows.Networking.Sockets
• Windows.Security.Authentication.Live
• Windows.Security.Authentication.Web
• Windows.Security.Credentials
• Windows.Security.Cryptography
• Windows.Security.Cryptography.Certificates
• Windows.Security.Cryptography.Core
• Windows.Security.Cryptography.DataProtection
• Windows.Storage
• Windows.Storage.AccessCache
• Windows.Storage.BulkAccess
• Windows.Storage.Compression
• Windows.Storage.FileProperties
• Windows.Storage.Pickers
• Windows.Storage.Pickers.Provider
• Windows.Storage.Search
• Windows.Storage.Streams
• Windows.System
• Windows.System.Display
• Windows.System.Threading
• Windows.System.UserProfile
• Windows.UI.ApplicationSettings
• Windows.UI.Core
• Windows.UI.Core.AnimationMetrics
• Windows.UI.Input
• Windows.UI.Input.Inking
• Windows.UI.Notifications
• Windows.UI.Popups
• Windows.UI.StartScreen
• Windows.UI.ViewManagement
• Windows.UI.WebUI
• Windows.UI.Xaml
• Windows.UI.Xaml.Automation
• Windows.UI.Xaml.Automation.Peers
• Windows.UI.Xaml.Automation.Provider
• Windows.UI.Xaml.Automation.Text
• Windows.UI.Xaml.Controls
• Windows.UI.Xaml.Controls.Primitives
• Windows.UI.Xaml.Data
• Windows.UI.Xaml.Documents
• Windows.UI.Xaml.Input
• Windows.UI.Xaml.Interop
• Windows.UI.Xaml.Markup
• Windows.UI.Xaml.Media
• Windows.UI.Xaml.Media.Animation
• Windows.UI.Xaml.Media.Imaging
• Windows.UI.Xaml.Media.Media3D
• Windows.UI.Xaml.Navigation
• Windows.UI.Xaml.Printing
• Windows.UI.Xaml.Resources
• Windows.UI.Xaml.Shapes
• Windows.Web.AtomPub
• Windows.Web.Html
• Windows.Web.Syndication