آموزش توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ

آموزش C# یکی از بهترین راه‌ها برای ورود به دنیای برنامه‌نویسی و توسعه اپلیکیشن‌های کاربردی است. در سال‌های اخیر، رشد روزافزون گوشی‌های هوشمند باعث شده تا بازار توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ بسیار داغ شود. زبان سی شارپ (C#) با امکانات فراوان و ابزارهای قدرتمند خود، به یک گزینه محبوب برای توسعه‌دهندگان موبایل تبدیل شده است. در این مقاله، قصد داریم به صورت گام‌به‌گام و از سطح مبتدی تا پیشرفته، شما را با توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ آشنا کنیم. این آموزش بر پایه‌ی چارچوب قدرتمند Xamarin ارائه شده و سعی می‌کنیم تمامی مفاهیم، از طراحی رابط کاربری گرفته تا اتصال به پایگاه داده را پوشش دهیم.

معرفی Xamarin برای توسعه اپلیکیشن‌های موبایل

اگر به دنیال روشی مطمئن و پربازده برای توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ هستید، فریمورک Xamarin یکی از مهم‌ترین گزینه‌های موجود در اکوسیستم .NET محسوب می‌شود. Xamarin که ابتدا توسط شرکت Xamarin Inc توسعه یافت و سپس توسط مایکروسافت خریداری شد، به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد تا با نوشتن کد به زبان سی شارپ، هم‌زمان برای سیستم‌عامل‌های اندروید (Android)، آی‌اواس (iOS) و حتی ویندوز (UWP یا Windows 10) خروجی بومی (Native) تولید کنند. در ادامه، جزئیات بیشتری را در مورد ساختار و مزایای این فریمورک مرور می‌کنیم تا با شناخت دقیق‌تری از Xamarin، وارد مرحله توسعه‌ی چندسکویی شوید.

چرا Xamarin؟

1. رویکرد چندسکویی (Cross-Platform) در دات‌نت

در گذشته، برنامه‌نویسان برای ساخت اپلیکیشن اندروید نیاز داشتند از جاوا (یا کاتلین) و برای توسعه آی‌اواس از زبان سوئیفت یا آبجکتیو-سی استفاده کنند. اما با ظهور Xamarin، شما می‌توانید درصد بالایی از منطق کسب‌وکار (Business Logic) را یک بار بنویسید و آن را در هر دو پلتفرم اندروید و آی‌اواس به اشتراک بگذارید. این قابلیت باعث کاهش هزینه‌ها، صرفه‌جویی در زمان توسعه، و آسان‌تر شدن فرآیند نگهداری کد می‌شود.

2. استفاده از زبان سی شارپ

سی شارپ به دلیل قدرت، سادگی در کدنویسی و پشتیبانی از اصول برنامه‌نویسی شیءگرا (OOP) از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی است. با استفاده از سی شارپ در Xamarin، شما به طیف گسترده‌ای از کتابخانه‌ها و امکانات .NET دسترسی خواهید داشت؛ از مدیریت داده‌ها گرفته تا کتابخانه‌های مخصوص ارتباطات شبکه‌ای.

3. رابط کاربری بومی (Native UI)

برنامه‌های نوشته شده با Xamarin، در نهایت به اپلیکیشن‌های بومی (Native) تبدیل می‌شوند. این بدین معناست که از کامپوننت‌ها و کنترل‌های رسمی و استاندارد هر پلتفرم بهره می‌برید. نتیجه‌ی این رویکرد، عملکرد سریع‌تر و تجربه کاربری (UX) بهتر نسبت به برخی راهکارهای وب‌محور (مانند Cordova یا Ionic) است. در واقع، ظاهر و حس کلی برنامه‌ (Look and Feel) دقیقاً مشابه اپلیکیشن‌هایی خواهد بود که با زبان اصلی همان پلتفرم توسعه یافته‌اند.

4. جامعه کاربری بزرگ و پشتیبانی مایکروسافت

پس از پیوستن Xamarin به خانواده مایکروسافت، مسیر رشد و گسترش آن سرعت بیشتری گرفت. مستندات جامع، بروزرسانی‌های منظم، و جامعه‌ای فعال از توسعه‌دهندگان، همگی باعث شده‌اند تا Xamarin یکی از قابل اعتمادترین ابزارهای توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ باقی بماند. مایکروسافت با ادغام Xamarin در ویژوال استودیو (Visual Studio)، فرآیند ساخت، اشکال‌زدایی و حتی استقرار اپلیکیشن را ساده‌تر کرده است.

معماری کلی Xamarin

معماری کلی Xamarin را می‌توان به دو بخش اصلی تقسیم کرد:

Shared Code

این بخش از کد شامل منطق کسب‌وکار، مدل‌های داده، و در صورت استفاده از Xamarin.Forms، بخش اعظم رابط کاربری مشترک است. در واقع، هر آن‌چه که برای هر دو پلتفرم (یا چند پلتفرم) قابل استفاده است، در این لایه نوشته می‌شود. این امکان وجود دارد که به کمک یک پروژه کلاس کتابخانه (.NET Standard Library)، کدهای مشترک را سازمان‌دهی کنید تا بتوانید حداکثر استفاده مجدد (Code Sharing) را داشته باشید.

Platform-Specific Code

بخش کد مخصوص هر پلتفرم (اندروید یا آی‌اواس) در پروژه‌های جداگانه (Xamarin.Android و Xamarin.iOS) نوشته می‌شود. اگرچه هدف اصلی، اشتراک‌گذاری کد است، اما برخی قابلیت‌ها یا سرویس‌های بومی گوشی، در هر سیستم‌عامل متفاوت عمل می‌کنند. مثلاً دسترسی به دوربین، GPS، یا سرویس‌های Push Notification در اندروید و آی‌اواس ممکن است به کدنویسی اختصاصی هر پلتفرم نیاز داشته باشد. با این حال، Xamarin تلاش می‌کند با ارائه کتابخانه‌ها و پلاگین‌های آماده (Plugins)، این تفاوت‌ها را تا حد زیادی کاهش دهد.

Xamarin.Forms در برابر Xamarin.Native

Xamarin دو الگوی اصلی برای طراحی رابط کاربری ارائه می‌کند:

Xamarin.Forms

مناسب برای پروژه‌هایی که به رابط کاربری یکپارچه در همه پلتفرم‌ها نیاز دارند.
با استفاده از XAML (مشابه WPF و UWP) می‌توانید رابط کاربری را به صورت اعلامی (Declarative) طراحی کنید.
به دلیل داشتن لایه انتزاعی (Abstraction Layer) بر روی کنترل‌های بومی، توسعه UI سریع‌تر انجام می‌گیرد؛ اما اگر به سفارشی‌سازی‌های بسیار خاص پلتفرم نیاز داشته باشید، ممکن است با محدودیت مواجه شوید.

Xamarin.Android و Xamarin.iOS

در این حالت، شما برای هر پلتفرم به صورت مجزا رابط کاربری را پیاده می‌کنید؛ یعنی برای اندروید از کنترل‌ها و فایل‌های Layout اندرویدی و برای آی‌اواس از Storyboard یا XIB استفاده خواهید کرد.
اگر به بالاترین سطح سفارشی‌سازی یا تجربه کاربری کاملاً بومی نیاز دارید، این روش ایدئال است. البته مدت زمان توسعه و حجم کدنویسی برای هر پلتفرم افزایش می‌یابد.
بسته به نیاز پروژه و هزینه و زمانی که در اختیار دارید، می‌توانید از Xamarin.Forms برای سرعت و سادگی، یا از Xamarin.Native (Xamarin.Android / Xamarin.iOS) برای حداکثر انعطاف‌پذیری استفاده کنید. در بسیاری از پروژه‌ها، ترکیب هوشمندانه‌ای از هر دو روش به کار گرفته می‌شود.

عملکرد (Performance) در Xamarin

یکی از پرسش‌های رایج درباره Xamarin، بحث عملکرد است. کد سی شارپ شما ابتدا به زبان میانی (IL) کامپایل می‌شود و سپس در زمان اجرا (JIT) یا پیش از اجرا (AOT) به کد بومی تبدیل می‌گردد. در اندروید، ماشین مجازی Mono روی Dalvik/ART قرار دارد، و در آی‌اواس، از AOT (Ahead-of-Time) استفاده می‌شود تا کدها به صورت بومی برای معماری ARM کامپایل شوند.

مقایسه با اپلیکیشن‌های Native: عملاً سرعت اجرای اپلیکیشن‌های Xamarin مشابه اپلیکیشن‌های بومی است، زیرا در نهایت از APIها و کنترل‌های خود پلتفرم استفاده می‌کند و دسترسی مستقیم به سخت‌افزار دارد.
مقایسه با Hybrid Apps: در اپلیکیشن‌های هیبریدی (وب‌نماها)، منطق برنامه در قالب صفحات وب و JavaScript اجرا می‌شود و رابط کاربری نیز تحت مرورگر داخلی پلتفرم ارائه می‌گردد. در نتیجه عملکرد پایین‌تری نسبت به اپ‌های بومی دارند. اما Xamarin رویکردی بومی دارد که آن را از نظر کارایی در جایگاهی مشابه برنامه‌های NDK (بومی) قرار می‌دهد.

ابزارهای توسعه و راه‌اندازی سریع

برای استفاده از Xamarin، کافی است قدم‌های زیر را دنبال کنید:

نصب ویژوال استودیو (Visual Studio Community یا نسخه‌های بالاتر): از نسخه 2019 و بالاتر به طور پیش‌فرض از Xamarin پشتیبانی می‌شود.
نصب اجزای لازم برای اندروید و آی‌اواس: برای اندروید، نصب Android SDK و برای آی‌اواس، داشتن یک مک‌اواس (یا دستگاه Mac) ضروری است (مگر اینکه فقط قصد داشته باشید نسخه اندروید بسازید).
ایجاد پروژه جدید: در ویژوال استودیو، یک پروژه از نوع “Mobile App (Xamarin.Forms)” یا “Xamarin.Android” / “Xamarin.iOS” بسازید.
کدنویسی و اشکال‌زدایی: با استفاده از شبیه‌ساز اندروید یا آی‌اواس (یا یک گوشی واقعی متصل به سیستم) می‌توانید به راحتی مرحله Debug را انجام دهید. ویژوال استودیو امکان خطایابی (Breakpoints، Watch، و غیره) را به صورت یکپارچه فراهم می‌کند.

طراحی و پیاده‌سازی رابط کاربری در Xamarin

رابط کاربری (UI) یکی از تأثیرگذارترین بخش‌های هر اپلیکیشن موبایل به شمار می‌رود. کاربر در نگاه اول تنها با المان‌های دیداری و نحوه تعامل با آن‌ها روبه‌روست و اگر این بخش از کیفیت کافی برخوردار نباشد، احتمال رها کردن اپلیکیشن یا سردرگمی کاربر به شدت افزایش می‌یابد. به همین دلیل است که در فرآیند توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ و چارچوب Xamarin، زمان قابل توجهی به مبحث طراحی و پیاده‌سازی رابط کاربری اختصاص داده می‌شود. در ادامه، ابتدا به بررسی مفاهیم مقدماتی رابط کاربری در Xamarin می‌پردازیم و سپس با جزئیات بیشتری روش‌های مختلف طراحی UI و نکات عملی آن را مرور خواهیم کرد.

Xamarin.Forms یا Xamarin.Native؟

در Xamarin به دو شکل می‌توانید رابط کاربری را ایجاد کنید:

Xamarin.Forms

طراحی با XAML: اگر قبلاً با WPF یا UWP کار کرده‌ باشید، احتمالاً با زبان XAML آشنایی دارید. در Xamarin.Forms نیز از همین رویکرد دکلریتیو (Declarative) برای ساخت صفحات و چیدمان کنترل‌ها استفاده می‌کنید. این روش باعث جداسازی منطق و ظاهر شده و کدنویسی در فایل‌های پشت‌صحنه (Code Behind) را به حداقل می‌رساند.
زمان توسعه سریع: بزرگ‌ترین مزیت این روش، اشتراک‌گذاری کامل فایل‌های XAML میان پلتفرم‌های مختلف است. برای مثال، یک صفحه لاگین در فایل XAML نوشته می‌شود و روی اندروید، آی‌اواس و حتی ویندوز قابل استفاده خواهد بود. این رویکرد برای اپلیکیشن‌هایی که تمرکز آن‌ها روی منطق و تجربه کاربری چندسکویی است، بسیار کارآمد و کم‌هزینه است.
انعطاف‌پذیری قابل قبول: Xamarin.Forms برای اکثر نیازهای متداول (فرم‌های ورود، لیست‌ها، تب‌ها، صفحات پیمایش و…) کنترل‌های پیش‌فرض قدرتمند و قابل سفارشی‌سازی دارد. علاوه بر این، به کمک تکنیک‌هایی مانند Custom Renderers می‌توانید از امکانات بومی یا کنترل‌های اختصاصی هر پلتفرم نیز استفاده کنید.

Xamarin.Native (Xamarin.Android / Xamarin.iOS)

طراحی اختصاصی هر پلتفرم: در این شیوه، برای اندروید با Layoutهای XML و برای آی‌اواس با Storyboard یا XIB کار می‌کنید. تمام کنترل‌ها و رفتارهای گرافیکی دقیقاً مانند توسعه‌ی سنتی در جاوا/کاتلین (برای اندروید) یا سوئیفت/آبجکتیو-سی (برای آی‌اواس) انجام می‌شود.
بیشترین انعطاف‌پذیری و تجربه‌ی بومی: اگر بخواهید طراحی ظاهری کاملاً مطابق با الگوهای متریال اندروید یا Human Interface Guidelines آی‌اواس باشد (و از همه جزئیات اختصاصی آن‌ها استفاده کنید)، این روش انتخاب بهتری است.
زمان توسعه طولانی‌تر: چون رابط کاربری برای هر پلتفرم جداگانه طراحی می‌شود، زمان و هزینه توسعه افزایش می‌یابد. با این وجود، همچنان بخش مهمی از منطق کسب‌وکار به صورت اشتراکی (Shared) در زبان سی شارپ باقی می‌ماند.
انتخاب نهایی بین Xamarin.Forms یا Xamarin.Native بستگی به نیاز پروژه، محدودیت زمانی و میزان تأکید بر جزئیات بومی دارد. اگر می‌خواهید در کوتاه‌ترین زمان یک اپلیکیشن چندسکویی تولید کنید و طراحی نسبتاً ساده و هماهنگی داشته باشید، Xamarin.Forms بهترین انتخاب است. اما اگر به قابلیت‌های اختصاصی رابط کاربری هر پلتفرم نیاز دارید، می‌توانید به سراغ Xamarin.Native بروید یا حتی ترکیبی از هر دو روش را استفاده کنید.

ساختار صفحات و کنترل‌ها در Xamarin.Forms

در یک پروژه Xamarin.Forms، معمولاً تمام صفحات رابط کاربری در پوشه Views یا بخشی مشابه در پروژه‌ی مشترک (.NET Standard Library) قرار می‌گیرند. هر صفحه دو بخش اصلی دارد:

فایل XAML: شامل ساختار و چیدمان کنترل‌ها. برای نمونه:

<ContentPage xmlns="http://xamarin.com/schemas/2014/forms"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"
             x:Class="MyApp.Views.LoginPage">
    <StackLayout Padding="20">
        <Label Text="Login" FontSize="Large" HorizontalOptions="Center"/>
        <Entry x:Name="usernameEntry" Placeholder="Username" />
        <Entry x:Name="passwordEntry" Placeholder="Password" IsPassword="True" />
        <Button Text="Sign In" Clicked="OnSignInClicked"/>
    </StackLayout>
</ContentPage>

کد پشت‌صحنه (Code Behind): فایل C# متناظر همان XAML که رویدادهای کنتر‌ل‌ها در آن مدیریت می‌شود:

private void OnSignInClicked(object sender, EventArgs e)
{
    string username = usernameEntry.Text;
    string password = passwordEntry.Text;

    // منطق اعتبارسنجی کاربر
    if (username == "admin" && password == "1234")
        DisplayAlert("Success", "Welcome!", "OK");
    else
        DisplayAlert("Error", "Invalid credentials", "OK");
}

این ساختار باعث می‌شود منطق تجاری و رفتارهای تعاملی از نحوه نمایش آن‌ها تفکیک شود و نگهداری کد آسان‌تر شود.

الگوهای رایج در طراحی رابط کاربری Xamarin.Forms

Layoutها

StackLayout: المان‌ها را به صورت ستونی یا ردیفی (عمودی یا افقی) زیر هم قرار می‌دهد.
Grid: چیدمان جدولی (Rows و Columns) ارائه می‌کند و برای طراحی واسط‌های پیچیده بسیار مناسب است.
AbsoluteLayout و RelativeLayout: امکان تعیین مختصات دقیق یا وابستگی موقعیت المان‌ها را فراهم می‌کنند، اما استفاده از آن‌ها نیازمند دقت بیشتری در طراحی واکنش‌گراست.

کنترل‌ها (Controls)

Label، Button، Entry، Editor، Picker، ListView، CollectionView و …
این کنترل‌ها بیشتر نیازهای یک فرم یا صفحه اطلاعاتی معمولی را برآورده می‌کنند و ظاهرشان مطابق استانداردهای بومی هر پلتفرم رندر می‌شود.

ناوبری (Navigation)

NavigationPage: مکانیزمی برای رفت و برگشت بین صفحات در Xamarin.Forms فراهم می‌کند که با متدهای PushAsync() و PopAsync() کنترل می‌شود.
TabbedPage و Shell: برای ساخت صفحات تب‌دار یا ساختار پیچیده‌تر ناوبری با نوار پایین (Bottom Tabs) یا منوهای کشویی.
MasterDetailPage (در نسخه‌های جدید بیشتر با نام FlyoutPage شناخته می‌شود): برای پیاده‌سازی منوی کشویی (Drawer Navigation) در اندروید و ساختار SplitView در آی‌اواس.

Data Binding و MVVM

می‌توانید یک ViewModel تعریف کنید که داده‌ها و منطق تعاملی را در خود جای دهد و سپس از طریق Data Binding این ViewModel را به کنترل‌ها متصل کنید. این روش، الگوی رایج در توسعه Xamarin.Forms است و کدنویسی در فایل Code Behind را به حداقل می‌رساند.

سبک‌دهی (Styling) و تم

می‌توانید سبک‌ها (Styles) یا منابع (Resources) را به صورت یک دیکشنری تعریف کنید و از آن‌ها برای چندین کنترل استفاده کنید تا طراحی ظاهری یکپارچه و قابل تغییر باشد.
پشتیبانی از تم‌های مختلف (مثلاً Dark Theme یا Light Theme) نیز وجود دارد تا در زمان اجرا، ظاهر اپلیکیشن مطابق سلیقه کاربر یا شرایط دستگاه تغییر کند.

نکات تکمیلی در طراحی رابط کاربری

واکنش‌گرایی (Responsive Design): در موبایل‌ها با اندازه‌ها و تراکم‌های پیکسلی گوناگون مواجهیم. Layoutهای خودکار (مانند Grid و StackLayout) و قابلیت‌هایی همچون OnPlatform و OnIdiom در XAML، انعطاف لازم برای سازگاری با انواع صفحه‌نمایش را فراهم می‌کنند.
سفارشی‌سازی کنترل‌ها (Custom Renderers): اگر کنترل پیش‌فرض Xamarin.Forms تمام نیازهای شما را برآورده نمی‌کند، می‌توانید رندرر سفارشی بنویسید و برای هر پلتفرم رفتار یا ظاهر اختصاصی تعریف کنید.
انیمیشن‌ها: با متدهایی مانند FadeTo, TranslateTo, ScaleTo و RotateTo می‌توانید به المان‌های خود انیمیشن اضافه کنید و تعامل کاربر با اپلیکیشن را جذاب‌تر سازید.
Hot Reload: از نسخه‌های اخیر ویژوال استودیو و Xamarin.Forms، قابلیت Hot Reload ارائه شده تا بتوانید در حین اجرای اپلیکیشن، تغییراتی در XAML اعمال کنید و نتیجه را به سرعت ببینید. این ویژگی باعث صرفه‌جویی در زمان و افزایش سرعت تکرار (Iteration) می‌شود.
استفاده از کتابخانه‌ها و کنترل‌های جانبی: برای نیازهای خاص یا کنترل‌های پیچیده (نمودارها، تقویم‌ها، نقشه‌ها و…) از کتابخانه‌های اوپن‌سورس یا شرکتی (مانند Syncfusion، Telerik و DevExpress) می‌توانید بهره ببرید.

مثال توسعه‌یافته: ساخت فرم ثبت‌نام با استایل سفارشی

فرض کنید می‌خواهید صفحه‌ای برای ثبت‌نام کاربران طراحی کنید که علاوه بر المان‌های ورود اطلاعات، از رنگ‌بندی مشخص و طراحی واکنش‌گرا بهره ببرد:

<ContentPage xmlns="http://xamarin.com/schemas/2014/forms"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"
             x:Class="MyApp.Views.RegisterPage"
             Title="Register">
    
    <ContentPage.Resources>
        <ResourceDictionary>
            <Style x:Key="CustomEntryStyle" TargetType="Entry">
                <Setter Property="BackgroundColor" Value="#EFEFEF"/>
                <Setter Property="Margin" Value="0,5"/>
                <Setter Property="HeightRequest" Value="50"/>
            </Style>
            
            <Style x:Key="MainButtonStyle" TargetType="Button">
                <Setter Property="BackgroundColor" Value="#4CAF50"/>
                <Setter Property="TextColor" Value="White"/>
                <Setter Property="CornerRadius" Value="8"/>
                <Setter Property="HeightRequest" Value="50"/>
            </Style>
        </ResourceDictionary>
    </ContentPage.Resources>

    <StackLayout Padding="20">
        <Label Text="Create Your Account"
               FontSize="Large"
               HorizontalOptions="CenterAndExpand"
               VerticalOptions="Start"/>
        
        <Entry x:Name="emailEntry"
               Placeholder="Email Address"
               Style="{StaticResource CustomEntryStyle}"/>
        
        <Entry x:Name="passwordEntry"
               Placeholder="Password"
               IsPassword="True"
               Style="{StaticResource CustomEntryStyle}"/>

        <Button Text="Sign Up"
                Style="{StaticResource MainButtonStyle}"
                Clicked="OnSignUpClicked"/>
    </StackLayout>
</ContentPage>

در این نمونه:

با تعریف ResourceDictionary در بخش Resources، سبک‌های (Styles) سفارشی برای Entry و Button ایجاد کرده‌ایم.
از ContentPage و StackLayout برای چیدمان کلی استفاده شده است تا المان‌ها به‌ترتیب زیر هم نمایش داده شوند.
می‌توانیم به‌سادگی رنگ، اندازه، حاشیه و … را تغییر دهیم و در کل پروژه یا فقط این صفحه از آن استفاده کنیم.

همان‌طور که مشاهده کردید، طراحی و پیاده‌سازی رابط کاربری در Xamarin می‌تواند به دو روش کلی انجام شود: Xamarin.Forms برای توسعه سریع و چندسکویی، و Xamarin.Native برای کنترل کامل روی UI هر پلتفرم. اغلب پروژه‌ها بسته به نیاز، یکی از این دو رویکرد یا حتی ترکیبی از آن‌ها را برمی‌گزینند. مهم این است که پیش از شروع، ارزیابی دقیقی از نیازهای رابط کاربری اپلیکیشن خود داشته باشید تا رویکرد مناسب را انتخاب کنید. با تسلط بر مباحثی مانند Layoutهای مختلف، نحوه استایل‌دهی، Data Binding و ناوبری در Xamarin.Forms، می‌توانید اپلیکیشن‌هایی کاربرپسند، واکنش‌گرا و قدرتمند بسازید. در پروژه‌های پیچیده‌تر نیز با تکیه بر رندررهای سفارشی و افزونه‌های جانبی می‌توانید قابلیت‌های اختصاصی‌تر و تجربه کاربری غنی‌تری ارائه دهید. در نهایت، توجه به اصول طراحی UI و UX در کنار توانایی‌های فنی از شما یک توسعه‌دهنده حرفه‌ای در حوزه توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ می‌سازد.

دسترسی به داده‌ها و خدمات شبکه‌ای در اپلیکیشن‌های موبایل

در اکثر اپلیکیشن‌های امروزی، تبادل اطلاعات با سرورها و سرویس‌های ابری (Cloud Services) نقش حیاتی دارد. برنامه‌هایی که به اینترنت متصل نمی‌شوند، معمولاً محدود به عملکردهای آفلاین (Offline) مانند ثبت یادداشت یا اجرای بازی‌های ساده هستند. اما هنگامی که نیاز دارید داده‌هایی را دریافت کرده یا ارسال کنید—مثل لیست محصولات، مشخصات کاربران، داده‌های مالی و …—باید روش مناسبی برای دسترسی به وب‌سرویس‌ها (Web Services) و APIهای خارجی در اختیار داشته باشید. در چارچوب توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ و استفاده از Xamarin، امکانات زیادی برای برقراری ارتباط با سرویس‌های تحت وب دارید که در این بخش به مهم‌ترین آن‌ها می‌پردازیم.

استفاده از HttpClient در سی شارپ

معرفی HttpClient

یکی از روش‌های اصلی برای دسترسی به داده‌های آنلاین در سی شارپ، استفاده از کلاس HttpClient است که در فضای نام System.Net.Http قرار دارد. این کلاس امکاناتی برای ارسال درخواست‌های HTTP (GET، POST، PUT، DELETE و غیره) به سرور و دریافت پاسخ از آن فراهم می‌کند. در پروژه‌های Xamarin، شما به راحتی می‌توانید با افزودن مرجع (Reference) و using مناسب، از این کلاس برای ارتباط با هر نوع API، وب‌سرویس و سرویس‌های REST استفاده کنید.

شیوه استفاده ساده از HttpClient

سناریوهای مختلفی ممکن است در ارتباط با سرورها رخ دهد؛ مثل دریافت لیست کالاها، ارسال اطلاعات کاربر برای ثبت‌نام، یا حتی آپلود فایل. در ادامه نمونه‌ای ساده از درخواست GET جهت دریافت یک لیست از محصولات را مشاهده می‌کنید:

using System.Net.Http;
using Newtonsoft.Json;

public async Task<List<Product>> GetProductsAsync()
{
    using (HttpClient client = new HttpClient())
    {
        string url = "https://api.example.com/products";
        
        // فراخوانی سرویس به صورت غیرهمزمان
        var response = await client.GetStringAsync(url);
        
        // تبدیل JSON دریافتی به فهرستی از مدل‌های Product
        var products = JsonConvert.DeserializeObject<List<Product>>(response);
        
        return products;
    }
}

متد GetStringAsync: محتوای متنی (معمولاً JSON یا XML) را از آدرس مشخص‌شده دریافت می‌کند. برای درخواست‌های پیچیده‌تر می‌توانید از متدهای دیگری نظیر GetAsync, PostAsync, PutAsync استفاده کنید که امکان ارسال بدنه (Body) در درخواست را فراهم می‌کنند.
کتابخانه Newtonsoft.Json: برای تبدیل رشته‌ی JSON به آبجکت‌های سی شارپ (Deserialization) یا برعکس (Serialization) مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگرچه در .NET 6 و نسخه‌های جدیدتر، کتابخانه داخلی System.Text.Json نیز وجود دارد که می‌توانید بسته به نیاز از آن بهره ببرید.

درخواست‌های POST و ارسال داده

اگر بخواهید داده‌هایی را به سرور بفرستید (مثلاً برای عملیات ثبت‌نام یا ورود کاربر)، می‌توانید از روش‌های POST یا PUT در HttpClient استفاده کنید:

public async Task<bool> SubmitUserDataAsync(User user)
{
    using (HttpClient client = new HttpClient())
    {
        string url = "https://api.example.com/register";
        
        // تبدیل آبجکت کاربر به JSON
        var jsonData = JsonConvert.SerializeObject(user);
        var content = new StringContent(jsonData, Encoding.UTF8, "application/json");
        
        // ارسال درخواست POST
        var response = await client.PostAsync(url, content);
        
        // بررسی موفقیت‌آمیز بودن پاسخ (مثلاً کد وضعیت 200)
        return response.IsSuccessStatusCode;
    }
}

در این مثال:

از کلاس StringContent برای ساخت بدنه JSON درخواست استفاده شده است.
مقدار application/json در سربرگ محتوایی (Content Headers) تعیین می‌کند که فرمت داده‌های ارسالی JSON است.
بعد از PostAsync، می‌توانید بدنه پاسخ سرور را بخوانید یا با بررسی IsSuccessStatusCode از وضعیت موفقیت‌آمیز بودن عملیات مطمئن شوید.

اهمیت مدیریت خطا و پایداری اتصال

مشکلات احتمالی در شبکه

در توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ باید همیشه احتمال بروز مشکلات شبکه‌ای را در نظر گرفت:

سرعت اینترنت کاربر ممکن است پایین باشد.
کاربر در حال گذر از محدوده‌ای بدون پوشش شبکه است.
سرور ممکن است لحظاتی از دسترس خارج شود.
این موارد می‌توانند باعث بروز استثناهایی (Exceptions) مثل HttpRequestException یا عدم دریافت پاسخ شوند. به همین دلیل، بهتر است عملیات شبکه‌ای همیشه در بلاک‌های try/catch اجرا شوند و در صورت وقوع خطا، واکنش مناسبی (مثل نمایش پیام خطا یا تلاش مجدد) در اپلیکیشن رخ دهد.

try
{
    var products = await GetProductsAsync();
    // نمایش لیست محصولات
}
catch (HttpRequestException ex)
{
    // نمایش پیام خطا
    await DisplayAlert("Network Error", "Unable to fetch data.", "OK");
}

کتابخانه‌های کمکی برای مدیریت خطا

Polly: یک کتابخانه رایگان و کارآمد برای پیاده‌سازی سیاست‌های بازیابی (Retry policies) و سرشکن کردن بار (Circuit Breaker) است. به کمک Polly می‌توانید مشخص کنید که در صورت بروز خطای موقت شبکه، چند بار و با چه فاصله زمانی درخواست تکرار شود.
Refit: یک کتابخانه قدرتمند برای تبدیل اینترفیس‌ها در سی شارپ به کلاینت‌های HTTP است. به این صورت که متدها و آدرس‌های آن‌ها را در یک Interface تعریف می‌کنید و Refit در زمان اجرا کدهای HttpClient را تولید می‌کند. این کار باعث ساده‌تر شدن ساختار کد و تفکیک بهتر آن می‌شود.

نکات تکمیلی در دسترسی به داده‌ها

استفاده از Async/Await

در برنامه‌های موبایل، مسدود شدن Thread اصلی (UI) می‌تواند منجر به فریز شدن برنامه و تجربه کاربری ضعیف شود. بنابراین، همیشه در فراخوانی متدهای شبکه‌ای از کلمه کلیدی async و await استفاده کنید تا عملیات در پس‌زمینه صورت گیرد و رابط کاربری روان باقی بماند.

مدیریت منابع (Using Statement)

استفاده از کلاینت‌های HTTP به صورت موقت (Disposable) و در بلاک using باعث می‌شود ارتباط شبکه‌ای پس از اتمام کار بسته شود و منابع آزاد شوند. البته در برخی شرایط پیچیده‌تر، ممکن است نگه‌داشتن یک نمونه از HttpClient برای طول عمر برنامه مفیدتر باشد تا هزینه باز/بسته شدن اتصالات HTTP مکرراً تکرار نشود.

استفاده از سرویس‌های ابری

برای پروژه‌های حرفه‌ای، ممکن است از سرویس‌های ابری نظیر Azure، AWS یا Firebase استفاده کنید. در این صورت، عملیات احراز هویت (Authentication) و مدیریت پاسخ‌های API می‌تواند پیچیده‌تر شود. به عنوان مثال، اگر توکن امنیتی (JWT) در هدر درخواست قرار می‌گیرد، باید هنگام ارسال درخواست، هدر مناسب را اضافه کنید:

client.DefaultRequestHeaders.Authorization =
    new AuthenticationHeaderValue("Bearer", token);

کش کردن داده‌ها (Caching)

در بسیاری از اپلیکیشن‌ها، داده‌های دریافت‌شده از سرور به صورت موقت در حافظه یا پایگاه داده محلی (مثلاً SQLite) ذخیره می‌شود تا در صورت قطع ارتباط اینترنت یا نیاز به بارگذاری مجدد، سریعاً در دسترس کاربر قرار گیرد. این امر هم در عملکرد و هم در تجربه کاربری (UX) تأثیر به‌سزایی دارد.

روش‌های امنیتی

در صورتی که داده‌های حساس (مانند رمز عبور یا اطلاعات مالی) را ارسال یا دریافت می‌کنید، باید حتماً از پروتکل HTTPS استفاده کنید و در صورت نیاز گواهینامه‌های امنیتی (SSL/TLS) را بررسی کرده یا از توکن‌های امن برای مدیریت نشست (Session) بهره ببرید.

در دنیای واقعی، قسمت مهمی از توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ مربوط به نحوه دسترسی و تعامل با سرویس‌ها و داده‌های تحت شبکه است. چارچوب Xamarin به خوبی از قابلیت‌های .NET برای فراخوانی APIها، مدیریت خطا و حتی استفاده از الگوهای پیشرفته‌تر مانند Refit و Polly پشتیبانی می‌کند. نکته مهم در برنامه‌نویسی موبایل این است که همیشه شرایط ناپایدار شبکه را در نظر بگیرید و با پیاده‌سازی الگوهایی مثل Retry، Caching و نشان دادن پیام‌های مناسب به کاربر، تجربه‌ای قابل اعتماد و پایدار در اختیار مخاطبان خود بگذارید.

با یادگیری اصول مربوط به HttpClient، مدیریت استثناها و آشنایی با ابزارهای کمکی، می‌توانید اکثر سناریوهای تعامل با سرور (مثل ثبت اطلاعات کاربر، دریافت لیست محصولات، مدیریت سفارش و غیره) را پیاده‌سازی کرده و اپلیکیشن‌هایی قدرتمند و کارآمد بسازید.

بررسی نحوه ارتباط برنامه‌های موبایل با پایگاه داده‌ها

یکی از مهم‌ترین نیازهای اپلیکیشن‌های موبایل، ذخیره و بازیابی داده‌ها است. داده‌هایی که در اختیار کاربر قرار می‌گیرند، بسته به ماهیت اپلیکیشن و نحوه پیاده‌سازی، ممکن است فقط در دستگاه کاربر ذخیره شوند یا در سرورهای راه دور قرار داشته باشند. در توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ نیز این مسئله اهمیت دوچندانی دارد؛ چرا که باید روشی مطمئن و کارآمد برای مدیریت داده‌ها اتخاذ شود. در ادامه، دو رویکرد اصلی در کار با پایگاه داده را بررسی می‌کنیم: استفاده از یک دیتابیس محلی (SQLite) و اتصال به دیتابیس راه دور (مانند SQL Server یا MySQL).

پایگاه داده محلی (SQLite)

چرا SQLite؟

آفلاین بودن: بسیاری از اپلیکیشن‌ها نیاز دارند حتی در صورت عدم دسترسی به اینترنت، کاربر بتواند از اطلاعات موجود استفاده کند یا داده‌هایی را ثبت کند. SQLite یک فایل سبک و مستقل ایجاد می‌کند که به راحتی روی حافظه داخلی یا کارت حافظه گوشی قرار می‌گیرد.
سادگی و سرعت: SQLite حجم کمی از منابع را اشغال می‌کند و در عین حال عملیات درج، جستجو و حذف داده را با سرعت بالا انجام می‌دهد.
Cross-Platform: از آن‌جایی که SQLite روی اکثر سیستم‌عامل‌ها (از جمله اندروید و iOS) پشتیبانی می‌شود، در پروژه‌های چندسکویی (Cross-Platform) مانند Xamarin.Forms بسیار مناسب خواهد بود.

نصب و راه‌اندازی پکیج

در Xamarin.Forms، برای کار با SQLite معمولاً از کتابخانه‌ی sqlite-net-pcl بهره می‌برند. برای نصب آن می‌توانید از NuGet استفاده کنید:

Install-Package sqlite-net-pcl

این کتابخانه یک API ساده برای ایجاد و مدیریت جداول SQLite ارائه می‌دهد و از ویژگی‌های LINQ نیز پشتیبانی می‌کند.

ساخت مدل داده و کلاس سرویس دیتابیس

تصور کنید مدلی به نام Product دارید که می‌خواهید اطلاعات مربوط به آن را در دیتابیس محلی ذخیره کنید:

using SQLite;

public class Product
{
    [PrimaryKey, AutoIncrement]
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public double Price { get; set; }
}

سپس یک کلاس سرویس (مثلاً DatabaseService) ایجاد می‌کنید تا تمام عملیات دیتابیس را در آن متمرکز نمایید:

public class DatabaseService
{
    private readonly SQLiteConnection _database;

    public DatabaseService(string dbPath)
    {
        // اتصال به دیتابیس با مسیر مشخص
        _database = new SQLiteConnection(dbPath);

        // در صورت عدم وجود جدول، آن را ایجاد می‌کند
        _database.CreateTable<Product>();
    }

    public void InsertProduct(Product product)
    {
        _database.Insert(product);
    }

    public List<Product> GetAllProducts()
    {
        return _database.Table<Product>().ToList();
    }
}

مدیریت مسیر دیتابیس در Xamarin.Forms

برای استفاده از این سرویس در پلتفرم‌های مختلف، باید مسیر فیزیکی دیتابیس را مشخص کنید. معمولاً در پروژه‌ی مشترک (.NET Standard) یک اینترفیس تعریف می‌شود که متد GetLocalFilePath را ارائه می‌دهد. سپس در هر پروژه (اندروید و آی‌اواس)، پیاده‌سازی مخصوص آن سیستم‌عامل انجام شده و با استفاده از DependencyService در Xamarin.Forms، مسیر دیتابیس را دریافت می‌کنید:

public interface IFileHelper
{
    string GetLocalFilePath(string filename);
}

اندروید: مسیر دیتابیس عموماً در فولدر Environment.SpecialFolder.Personal قرار می‌گیرد.
آی‌اواس: مسیر معمولاً در فولدر اسناد (Documents) یا Library ذخیره می‌شود.
پس از دریافت مسیر، می‌توانید شی DatabaseService را با آن مقداردهی کرده و در سراسر برنامه از آن استفاده کنید. این رویکرد ساختارمند، کد شما را تمیز و قابل نگهداری نگه می‌دارد.

نکات تکمیلی SQLite

انجام عملیات CRUD: عملیات Create, Read, Update, Delete در sqlite-net-pcl به راحتی با متدهای Insert, InsertAll, Update, Delete و متدهای کمکی مانند Table<T>() برای پرس‌وجو (Query) قابل انجام است.
غیرهمزمان‌سازی (Async): برای جلوگیری از مسدودشدن رابط کاربری، می‌توانید از نسخه‌های Async متدهای این کتابخانه (مانند InsertAsync, UpdateAsync) در صورت نیاز استفاده کنید.
Migration: اگر ساختار جداول در طی نسخه‌های مختلف اپلیکیشن تغییر می‌کند، باید رویکرد مناسبی برای ارتقای دیتابیس (Database Migration) داشته باشید. هرچند sqlite-net-pcl به صورت پیش‌فرض migrations پیچیده‌ای ارائه نمی‌دهد، اما می‌توانید با منطق اختصاصی خود (مثلاً تغییر نام جدول، افزودن ستون، کپی داده و …) چنین عملیاتی را مدیریت کنید.

پایگاه داده راه دور

چرا پایگاه داده راه دور؟

داده‌های حجیم یا مشترک: زمانی که حجم بالایی از اطلاعات باید ذخیره شود یا داده‌ها بین کاربران مختلف به اشتراک گذاشته می‌شود (مثلاً سیستم فروش آنلاین)، یک دیتابیس محلی کفایت نمی‌کند.
یکپارچگی و امنیت: پایگاه داده‌های راه دور (Remote) اغلب روی سرورها یا سرویس‌های ابری (Cloud) میزبانی شده و از مکانیزم‌های پشتیبان‌گیری، امنیتی و مقیاس‌پذیری بالاتری برخوردارند.
به‌روز بودن داده: با دیتابیس راه دور، کاربران می‌توانند سریعاً داده‌های جدید را مشاهده کنند و تغییرات خود را برای دیگران ارسال کنند.

نحوه اتصال به دیتابیس راه دور

برخلاف دیتابیس محلی که مستقیماً در فایل‌سیستم دستگاه ذخیره می‌شود، در توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ و Xamarin شما معمولاً مستقیماً به پایگاه داده راه دور (مانند SQL Server یا MySQL) متصل نمی‌شوید. در عوض، فرایند معمول به این شکل است:

ایجاد API یا وب‌سرویس: با استفاده از فناوری‌هایی نظیر ASP.NET Core، بخشی را روی سرور راه‌اندازی می‌کنید که وظیفه دارد درخواست‌های اپلیکیشن موبایل را دریافت کند و با پایگاه داده تعامل داشته باشد. به‌عنوان مثال، متد GET برای دریافت لیست محصولات، متد POST برای ایجاد محصول جدید، و متدهای دیگر برای به‌روزرسانی یا حذف رکوردها.
فراخوانی API در اپلیکیشن موبایل: در خود برنامه Xamarin (اندروید یا آی‌اواس)، با استفاده از کلاس HttpClient یا کتابخانه‌هایی مثل Refit، درخواست‌هایی به آدرس‌های API ارسال می‌کنید. مثلاً برای دریافت محصولات:

var productsJson = await httpClient.GetStringAsync("https://api.myserver.com/products");
var products = JsonConvert.DeserializeObject<List<Product>>(productsJson);

مدیریت و نمایش داده: پس از دریافت داده‌ها، می‌توانید آن‌ها را در رابط کاربری نمایش دهید، در دیتابیس محلی کش (Cache) کنید یا بسته به نیاز اپلیکیشن‌تان عملیاتی روی آن‌ها انجام دهید.

مزایای این ساختار

امنیت و کنترل بیشتر: از آنجا که اتصال به دیتابیس مستقیماً از سمت موبایل انجام نمی‌شود، می‌توانید مکانیزم‌های احراز هویت (Authentication) و سطوح دسترسی (Authorization) را در لایه سرور کنترل کنید.
انعطاف‌پذیری در تغییر پایگاه داده: اگر روزی تصمیم بگیرید از SQL Server به MySQL یا PostgreSQL مهاجرت کنید، کافی است لایه سرور (API) را تغییر دهید؛ نیازی به تغییرات اساسی در اپلیکیشن موبایل نخواهد بود.
مقیاس‌پذیری: با افزایش تعداد کاربران و حجم داده، می‌توانید سرور و پایگاه داده را در سطح ابری (Azure, AWS و …) ارتقا دهید.

نکات مهم در استفاده از دیتابیس راه دور

طراحی API: ساختار URLها، مدل‌های ارسال و دریافت داده (DTO)، و مکانیزم‌های اعتبارسنجی را به دقت طراحی کنید تا اپلیکیشن موبایل به سادگی و ایمن بتواند به داده‌ها دسترسی داشته باشد.
کَش کردن داده‌ها: برای کاهش مصرف پهنای باند و بهبود سرعت، می‌توانید بخشی از داده‌ها (مثل لیست محصولات) را در دیتابیس محلی یا حافظه رم (In-Memory) کش کنید و در صورت نیاز دوره‌ای با سرور همگام‌سازی (Sync) انجام دهید.
مدیریت خطا و قطعی شبکه: ممکن است کاربر در حین عملیات درج یا ویرایش داده، اتصال اینترنت را از دست بدهد. در چنین مواقعی بهتر است مکانیزمی برای صف‌بندی درخواست‌ها (Queue) یا اجرای مجدد عملیات زمانی که اینترنت برقرار شد، پیش‌بینی کنید.
مدیریت امنیت: حتماً از HTTPS (SSL/TLS) استفاده کنید تا داده‌ها به‌صورت رمزگذاری‌شده تبادل شوند. اگر داده حساس ردوبدل می‌شود، مکانیزم‌های امنیتی قوی‌تری (مانند JWT Tokens، OIDC، نقش‌ها و دسترسی‌ها) نیاز دارید.

در نهایت، انتخاب نوع پایگاه داده (محلی یا راه دور) در توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ به شرایط و نیازهای پروژه بستگی دارد. اگر اپلیکیشن شما ساده است یا نیاز به ذخیره و خواندن داده به صورت آفلاین دارید، SQLite یک انتخاب سبک و مناسب خواهد بود. اما اگر داده‌های گسترده و پویا دارید که باید میان کاربران متعدد همگام‌سازی شود یا امنیت و مقیاس‌پذیری اولویت دارد، باید به سراغ دیتابیس‌های راه دور بروید و با پیاده‌سازی APIهای مناسب، ارتباط اپلیکیشن با سرور را مدیریت کنید.

در بسیاری از موارد، ترکیبی از هر دو روش استفاده می‌شود: داده‌های حساس یا اشتراکی روی سرور ابری قرار می‌گیرند و داده‌های موقتی یا محلی در SQLite ذخیره می‌شوند تا قابلیت آفلاین یا عملکرد سریع‌تر نیز حفظ گردد. به این ترتیب، می‌توانید بهترین توازن را بین کارایی، قابلیت اطمینان و تجربه کاربری در اپلیکیشن موبایل خود ایجاد کنید.

نتیجه‌گیری

در این مقاله، تلاش کردیم به صورت جامع به مبحث توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ بپردازیم و از سطح مقدماتی تا پیشرفته مهم‌ترین مفاهیم آن را شرح دهیم. ابتدا با Xamarin به عنوان بستر اصلی توسعه آشنا شدیم و مزایای آن را بررسی کردیم. سپس نحوه طراحی رابط کاربری را با استفاده از Xamarin.Forms مطرح کردیم و چند مثال ساده ارائه دادیم. در گام بعدی، به سراغ دسترسی به داده‌ها و خدمات شبکه‌ای رفتیم و نحوه فراخوانی APIهای تحت وب را با استفاده از HttpClient مرور کردیم. در نهایت نیز، کار با پایگاه داده‌های محلی (SQLite) و راه دور را بررسی کردیم تا دید کاملی نسبت به نحوه ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها در اپلیکیشن‌های موبایل به دست آوریم.

با دانستن این مفاهیم پایه و تمرین مداوم، می‌توانید قدم‌های قوی‌تری در مسیر توسعه برنامه‌های موبایل با سی شارپ بردارید و پروژه‌های حرفه‌ای‌تری ایجاد کنید.