مطالب
ویژگی های کمتر استفاده شده در NET. - بخش چهارم

Parallel.For & Parallel.ForEach

Parallel.For – اجرای یک حلقه for که در آن عملیات تکرار  ممکن است به صورت موازی انجام شود.
var nums = Enumerable.Range( 0, 1000000 ).ToArray();
long total = 0;

// Use type parameter to make subtotal a long, not an int
Parallel.For< long >( 0, nums.Length, () => 0,
                      ( j, loop, subtotal ) =>
                      {
                          subtotal += nums[j];
                          return subtotal;
                      },
                      x => Interlocked.Add( ref total, x ) );
Console.WriteLine( "The total is {0:N0}", total ); 
Interlocked.Add با استفاده از این متد می‌توان دو عدد صحیح را با هم جمع کرد (به صورت thread safe) و نتیجه را در عدد اول ذخیره کرد.
Parallel.ForEach – اجرای یک حلقه foreach که در آن عملیات تکرار ممکن است به صورت موازی انجام شود.
var nums = Enumerable.Range( 0, 1000000 ).ToArray();
long total = 0;
Parallel.ForEach< int, long >( nums, // source collection
                               () => 0, // method to initialize the local variable
                               ( j, loop, subtotal ) => // method invoked by the loop on each iteration
                               {
                                   subtotal += j; //modify local variable
                                   return subtotal; // value to be passed to next iteration
                               },

                               // Method to be executed when each partition has completed.
                               // finalResult is the final value of subtotal for a particular partition.
                               finalResult => Interlocked.Add( ref total, finalResult ) );
Console.WriteLine( "The total from Parallel.ForEach is {0:N0}", total );


IsInfinity

تابع  IsInfinity  جهت ارزیابی یک مقدار اعشاری که به سمت مثبت یا منفی بی نهایت می‌باشد، استفاده می‌شود.
Console.WriteLine("IsInfinity(3.0 / 0) == {0}.", double.IsInfinity(3.0 / 0) ? "true" : "false");
مقدار خروجی مثال بالا true می‌باشد.

dynamic Type

با استفاده از نوع dynamic می توان عملیات چک کردن نوع در زمان کامپایل را پشت سر گذاشت و در عوض این عملیات را به زمان اجرا، موکول داد.

نکته: نوع dynamic همانند نوع object در بسیاری از شرایط، یکسان رفتار می‌کند. اگرچه عملیات‌هایی که شامل عبارت‌هایی از نوع dynamic هستند، یا نوع آن توسط کامپایلر بررسی می‌شوند و یا پذیرفته نمی‌شوند. کامپایلر اطلاعات مربوط به یک پردازش (روند) را یکجا بسته بندی می‌کند و این اطلاعات را بعداً در زمان اجرا ارزیابی می‌کند. به عنوان بخشی از این پردازش، متغیرهایی از نوع dynamic به متغیرهایی از نوع object کامپایل می‌شوند. بنابراین نوع dynamic فقط در زمان کامپایل وجود دارند (نه در زمان اجرا).

var i = 20;
dynamic dynamicVariable = i;
Console.WriteLine( dynamicVariable );

var stringVariable = "Example string.";
dynamicVariable = stringVariable;
Console.WriteLine( dynamicVariable );

var dateTimeVariable = DateTime.Today;
dynamicVariable = dateTimeVariable;
Console.WriteLine( dynamicVariable );

// The expression returns true unless dynamicVariable has the value null.
if ( dynamicVariable is dynamic )
    Console.WriteLine( "dynamicVariable variable is dynamic" );

// dynamic and the as operator.
dynamicVariable = i as dynamic;

// throw RuntimeBinderException if the associated object doesn't have the specified method.
// The code is still compiling successfully.
Console.WriteLine( dynamicVariable.ToNow1 );

همانطور که در مثال بالا مشاهده می‌کنید، شما می‌توانید متغیرهایی از نوع‌های مختلف را به یک شی از نوع dynamic اختصاص دهید. همچنین می‌توانید برای بررسی یک متغیر که از نوع dynamic است یا خیر، از عملگر is استفاده کنید. اگر یک خصوصیت را که وجود ندارد، درخواست کنید (خط آخر مثال بالا)، خطای RuntimeBinderException پرتاب می‌شود.


ExpandoObject

ExpandoObject  این امکان را فراهم می‌آورد که  در زمان اجرا، اعضای یک شیء به صورت پویا، اضافه و حذف شوند (همانند DataTableها).
dynamic sampleObject = new ExpandoObject();
sampleObject.FirstName = "Vahid";
sampleObject.LastName = "Mohammad Taheri";
sampleObject.Age = "28";
sampleObject.TestRemoveProperty = DateTime.Now;
sampleObject.AsString = new Action( () => Console.WriteLine( "{0} {1} is {2} years old.",
                                                                sampleObject.FirstName,
                                                                sampleObject.LastName,
                                                                sampleObject.Age ) );
sampleObject.AsString();
همانطور که در مثال بالا مشاهده می‌کنید، یک شیء با 4 خصوصیت و یک متد را ایجاد کردیم. حال برای حذف یکی از خصوصیت‌ها از روش زیر استفاده می‌کنیم.
( (IDictionary< String, Object >)sampleObject ).Remove( "TestRemoveProperty" );
و در صورت استفاده از خصوصیت حذف شده، خطای  RuntimeBinderException  پرتاب می‌شود.
مطالب
دات نت 4 و کلاس Lazy

یکی از الگوهای برنامه نویسی شیء گرا، Lazy Initialization Pattern نام دارد که دات نت 4 پیاده سازی آن‌را سهولت بخشیده است.
در دات نت 4 کلاس جدیدی به فضای نام System اضافه شده است به نام Lazy و هدف از آن lazy initialization است؛ من ترجمه‌اش می‌کنم وهله سازی با تاخیر یا به آن on demand construction هم گفته‌اند (زمانی که به آن نیاز هست ساخته خواهد شد).
فرض کنید در برنامه‌ی خود نیاز به شیءایی دارید و ساخت این شیء بسیار پرهزینه است. نیازی نیست تا بلافاصله پس از تعریف، این شیء ساخته شود و تنها زمانیکه به آن نیاز است باید در دسترس باشد. کلاس Lazy جهت مدیریت اینگونه موارد ایجاد شده است. تنها کاری که در اینجا باید صورت گیرد، محصور کردن آن شیء هزینه‌بر توسط کلاس Lazy است:

Lazy<ExpensiveResource> ownedResource = new Lazy<ExpensiveResource>();

در این حالت برای دسترسی به شیء ساخته شده از ExpensiveResource ، می‌توان از خاصیت Value استفاده نمود (ownedResource.Value). تنها در حین اولین دسترسی به ownedResource.Value ، شیء ExpensiveResource ساخته خواهد شد و نه پیش از آن و نه در اولین جایی که تعریف شده است. پس از آن این حاصل cache شده و دیگر وهله سازی نخواهد شد.
ownedResource دارای خاصیت IsValueCreated نیز می‌باشد و جهت بررسی ایجاد آن شیء می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال قصد داریم اطلاعات ExpensiveResource را ذخیره کنیم اما تنها در حالتیکه یکبار مورد استفاده قرار گرفته باشد.
کلاس Lazy دارای دو متد سازنده‌ی دیگر نیز می‌باشد:
public Lazy(bool isThreadSafe);
public Lazy(Func<T> valueFactory, bool isThreadSafe);

و هدف از آن استفاده‌ی صحیح از این متد در محیط‌های چند ریسمانی است. بدیهی است در این نوع محیط‌ ها علاقه‌ای نداریم که در یک لحظه توسط چندین ترد مختلف، سبب ایجاد وهله‌های ناخواسته‌ا‌ی از ExpensiveResource شویم و تنها یک مورد از آن کافی است یا به قولی thread safe, lazy initialization of expensive objects
بدیهی است اگر برنامه‌ی شما چند ریسمانی نیست می‌توانید این مکانیزم را کنسل کرده و اندکی کارآیی برنامه را با حذف قفل‌های همزمانی این کلاس بالا ببرید.

مثال اول:

using System;
using System.Threading;

namespace LazyExample
{
class Program
{
static void Main()
{
Console.WriteLine("Before assignment");
var slow = new Lazy<Slow>();
Console.WriteLine("After assignment");

Thread.Sleep(1000);

Console.WriteLine(slow);
Console.WriteLine(slow.Value);

Console.WriteLine("Press a key...");
Console.Read();
}
}


class Slow
{
public Slow()
{
Console.WriteLine("Start creation");
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("End creation");
}
}
}
خروجی این برنامه به شرح زیر است:

Before assignment
After assignment
Value is not created.
Start creation
End creation
LazyExample.Slow
Press a key...

همانطور که ملاحظه می‌کنید تنها در حالت دسترسی به مقدار Value شیء slow ، عملا وهله‌ای از آن ساخته خواهد شد.

مثال دوم:
شاید نیاز به مقدار دهی خواص کلاس پرهزینه‌ وجود داشته باشد. برای مثال علاقمندیم خاصیت SomeProperty کلاس ExpensiveClass را مقدار دهی کنیم. برای این منظور می‌توان به شکل ذیل عمل کرد (یک Func<t>را می‌توان به سازنده‌ی آن ارسال نمود):

using System;

namespace LazySample
{
class Program
{
static void Main()
{
var expensiveClass =
new Lazy<ExpensiveClass>
(
() =>
{
var fobj = new ExpensiveClass
{
SomeProperty = 100
};
return fobj;
}
);

Console.WriteLine("expensiveClass has value yet {0}",
expensiveClass.IsValueCreated);

Console.WriteLine("expensiveClass.SomeProperty value {0}",
(expensiveClass.Value).SomeProperty);

Console.WriteLine("expensiveClass has value yet {0}",
expensiveClass.IsValueCreated);

Console.WriteLine("Press a key...");
Console.Read();
}
}

class ExpensiveClass
{
public int SomeProperty { get; set; }

public ExpensiveClass()
{
Console.WriteLine("ExpensiveClass constructed");
}
}
}

کاربردها:
- علاقمندیم تا ایجاد یک شیء هزینه‌بر تنها پس از انجام یک سری امور هزینه‌بر دیگر صورت گیرد. برای مثال آیا تابحال شده است که با یک سیستم ماتریسی کار کنید و نیاز به چند گیگ حافظه برای پردازش آن داشته باشید؟! زمانیکه از کلاس Lazy استفاده نمائید، تمام اشیاء مورد استفاده به یکباره تخصیص حافظه پیدا نکرده و تنها در زمان استفاده از آن‌ها کار تخصیص منابع صورت خواهد گرفت.
- ایجاد یک شیء بسیار پر هزینه بوده و ممکن است در بسیاری از موارد اصلا نیازی به ایجاد و یا حتی استفاده از آن نباشد. برای مثال یک شیء کارمند را درنظر بگیرید که یکی از خواص این شیء، لیستی از مکان‌هایی است که این شخص قبلا در آنجاها کار کرده است. این اطلاعات نیز به طور کامل از بانک اطلاعاتی دریافت می‌شود. اگر در متدی، استفاده کننده از شیء کارمند هیچگاه اطلاعات مکان‌های کاری قبلی او را مورد استفاده قرار ندهد، آیا واقعا نیاز است که این اطلاعات به ازای هر بار ساخت وهله‌ای از شیء کارمند از دیتابیس دریافت شده و همچنین در حافظه ذخیره شود؟

مطالب
ایجاد یک Abstract Factory با استفاده از جنریک‌ها
همان طور که میدانید از الگوی Factory به عنوان روشی برای کاهش وابستگی اجزای یک سیستم استفاده میشود. در این مقاله میخواهیم با استفاده از جنریک‌ها، الگوی Abstract Factory را پیاده سازی کنیم.
1) ایجاد یک کلاس به نام AbstractFactory و یک متد جنریک به نام CreateObject
public class AbstractFactory
    {
        public static T CreateObject<T>() where T : class , new()
        {
            return new T();
        }
    }
2) ساخت کلاسهای مورد نظر
public class Product
    {
        public void DisplayInfo()
        {
            Console.WriteLine("Product Class Craeted. ");
        }
    }

public class Category
    {
        public void DisplayInfo()
        {
            Console.WriteLine("Category Class Created.");
        }
    }

3) حال در یک برنامه‌ی کنسول ویندوز، از کلاس AbstractFactory به شکل زیر استفاده میکنیم
static void Main(string[] args)
        {
            var p = AbstractFactory.CreateObject< Product>();
            p.DisplayInfo();
            Console.WriteLine("======");

            var c = AbstractFactory.CreateObject<Category>();
            c.DisplayInfo();
            Console.WriteLine("======");
            
            Console.ReadKey();
        }
خروجی کد بالا

مطالب
انجام اعمال ریاضی بر روی Generics
کامپایلر سی‌شارپ اگر نتواند نوع‌های عملوندها را در حین بکارگیری عملگرها تشخیص دهد، اجازه‌ی استفاده از عملگر را نخواهد داد و کار کامپایل، با یک خطا خاتمه می‌یابد. برای نمونه مثال زیر را در نظر بگیرید:
    public interface ICalculator<T>
    {
        T Add(T operand1, T operand2);
    }

    public class Calculator<T> : ICalculator<T>
    {
        public T Add(T operand1, T operand2)
        {
            return operand1 + operand2;
        }
    }
در اینجا چون کامپایلر نمی‌داند که عملگر + بر روی چه نوع‌هایی قرار است اعمال شود (به علت جنریک تعریف شدن این نوع‌ها و مشخص نبودن اینکه آیا این نوع، اصلا عملگر + دارد یا خیر)، با صدور خطای زیر، عملیات کامپایل را متوقف می‌کند:
 Operator '+' cannot be applied to operands of type 'T' and 'T'
برای حل این مساله، چندین روش مطرح شده‌است که در ادامه تعدادی از آن‌ها را مرور خواهیم کرد.


روش اول: واگذار کردن استراتژی عملیات ریاضی به یک کلاس خارجی

این راه حلی است که توسط اعضای تیم سی‌شارپ در روزهای ابتدایی معرفی جنریک‌ها مطرح شده‌است. فرض کنید می‌خواهیم لیستی از جنریک‌ها را با هم جمع بزنیم:
    public class Calculator2<T>
    {
        public T Sum(List<T> list)
        {
            T sum = 0;
            for (int i = 0; i < list.Count; i++)
                sum += list[i];
            return sum;
        }
    }
این کد نیز قابل کامپایل نبوده و امکان اعمال عملگر + بر روی نوع ناشناخته‌ی T میسر نیست.
    public interface ICalculator<T>
    {
        T Add(T operand1, T operand2);
    }

    public class Int32Calculator : ICalculator<int>
    {
        public int Add(int operand1, int operand2)
        {
            return operand1 + operand2;
        }
    }

    public class AlgorithmLibrary<T> where T : new() 
    {
        private readonly ICalculator<T> _calculator;
        public AlgorithmLibrary(ICalculator<T> calculator)
        {
            _calculator = calculator;
        }

        public T Sum(List<T> items)
        {
            var sum = new T();
            for (var i = 0; i < items.Count; i++)
            {
                sum = _calculator.Add(sum, items[i]);
            }
            return sum;
        }
    }
در راه حل ارائه شده، یک اینترفیس عمومی که متد جمع را تعریف کرده‌است، مشاهده می‌کنیم. سپس این اینترفیس در سازنده‌ی کتابخانه‌ی الگوریتم‌‌های برنامه تزریق شده‌است. اکنون کدهای AlgorithmLibrary بدون مشکل کامپایل می‌شوند. هر زمان که نیاز به استفاده از آن بود، بر اساس نوع T، پیاده سازی خاصی را باید ارائه داد. برای مثال در اینجا Int32Calculator پیاده سازی نوع int را انجام داده‌است. برای استفاده از آن نیز خواهیم داشت:
 var result = new AlgorithmLibrary<int>(new Int32Calculator()).Sum(new List<int> { 1, 2, 3 });

البته این نوع پیاده سازی را که کار اصلی آن واگذاری عملیات جمع، به یک کلاس خارجی است، توسط Func نیز می‌توان خلاصه‌تر کرد:
    public class Algorithms<T> where T : new() 
    {
        public T Calculate(Func<T, T, T> add, IEnumerable<T> numbers)
        {
            var sum = new T();
            foreach (var number in numbers)
            {
                sum = add(sum, number);
            }
            return sum;
        }
    }
استفاده از Action و Func نیز یکی دیگر از روش‌های تزریق وابستگی‌ها است که در اینجا بکار گرفته شده‌است. برای استفاده از آن خواهیم داشت:
 var result = new Algorithms<int>().Calculate((a, b) => a + b, new[] { 1, 2, 3 });
آرگومان اول روش جمع زدن را مشخص می‌کند و آرگومان دوم، لیستی است که باید اعضای آن جمع زده شوند.


روش دوم: استفاده از واژه‌ی کلیدی dynamic

با استفاده از واژه‌ی کلیدی dynamic می‌توان بررسی نوع داده‌ها را به زمان اجرا موکول کرد. به این ترتیب دیگر کامپایلر مشکلی با کامپایل قطعه کد ذیل نخواهد داشت:
    public class Calculator<T> : ICalculator<T>
    {
        public T Add(T operand1, T operand2)
        {
            return (dynamic)operand1 + operand2;
        }
    }
و مثال زیر نیز به خوبی کار می‌کند:
 var test = new Calculator<int>().Add(1, 2);
البته بدیهی است که نوع تعریف شده در اینجا باید دارای عملگر + باشد. در غیر اینصورت در زمان اجرا برنامه با یک خطا خاتمه خواهد یافت.
روش فوق نسبت به حالتی که بر اساس نوع T تصمیم‌گیری شود و از عملگر + متناظری استفاده گردد، خوانایی بهتری دارد:
public T Add(T t1, T t2)
{
    if (typeof(T) == typeof(double))
    {
        var d1 = (double)t1;
        var d2 = (double)t2;
        return (T)(d1 + d2);
    }
    else if (typeof(T) == typeof(int)){
        var i1 = (int)t1;
        var i2 = (int)t2;
        return (T)(i1 + i2);
    }
    else ...
}


روش سوم: استفاده از Expression Trees

روش زیر بسیار شبیه است به حالتیکه از Func در روش اول استفاده شد. در اینجا این Func به صورت پویا تولید و سپس صدا زده می‌شود:
using System;
using System.Linq.Expressions;

namespace GenericsArithmetic
{
    public class Solution3
    {
        public T Add<T>(T a, T b)
        {
            var paramA = Expression.Parameter(typeof(T), "a");
            var paramB = Expression.Parameter(typeof(T), "b");

            var body = Expression.Add(paramA, paramB);
            var add = Expression.Lambda<Func<T, T, T>>(body, paramA, paramB).Compile();
            return add(a, b);
        }
    }
}
البته این مثال، یک مثال ابتدایی در این مورد است. بر همین مبنا و ایده، یک کتابخانه‌ی با کارآیی بالا، تحت عنوان Generic Operators که جزو Misc utils می‌باشد، تهیه شده‌است.
به کمک کتابخانه‌ی Generic Operators، کدهای جمع زدن اعضای یک لیست جنریک به صورت ذیل خلاصه می‌شوند:
public static T Sum<T>(this IEnumerable<T> source)
{
    T sum = Operator<T>.Zero;
    foreach (T value in source)
    {
            sum = Operator.Add(sum, value);
    }
    return sum;
}
مطالب
انتخاب پویای فیلد ها در LINQ

LINQ یک DLS  بر مبنای .NET  می باشد که برای پرس و جو در منابع داده ای مانند پایگاه‌های داده ، فایل‌های XML و یا لیستی از اشیاء درون حافظه کاربرد دارد.

یکی از بزرگترین مزیت‌های آن Syntax  آسان و خوانا آن می‌باشد.

LINQ  از 2 نوع نمادگذاری پشتیبانی می‌کند:

  • Inline LINQ یا query expressions : 
var result = 
    from product in dbContext.Products
    where product.Category.Name == "Toys"
    where product.Price >= 2.50
    select product.Name;
  • Fluent Syntax : 
var result = dbContext.Products
    .Where(p => p.Category.Name == "Toys" && p.Price >= 250)
    .Select(p => p.Name);

در پرس و چو‌های بالا فیلد‌های مورد نیاز در قسمت Select در زمان Compile شناخته شده هستند . اما گاهی ممکن است فیلد‌های مورد نیاز در زمان اجرا مشخص شوند.

به عنوان مثال یک گزارش ساز پویا که کاربر مشخص می‌کند چه ستون هایی در خروجی نمایش داده شوند یا یک جستجوی پیشرفته که ستون‌های خروجی به اختیار کاربر در زمان اجرا مشخص می‌شوند. 

این مدل را در نظر داشته باشید :

    public class Student
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
        public string Field1 { get; set; }
        public string Field2 { get; set; }
        public string Field3 { get; set; }


        public static IEnumerable<Student> GetStudentSource()
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                yield return new Student
                                 {
                                     Id = i,
                                     Name = "Name " + i,
                                     Field1 = "Field1 " + i,
                                     Field2 = "Field2 " + i,
                                     Field3 = "Field3 " + i
                                 };
            }
        }
    }

ستون‌های کلاس Student  را در رابط کاربری برنامه جهت انتخاب به کاربر نمایش می‌دهیم. سپس کاربر یک یا چند ستون را انتخاب می‌کند که قسمت Select  کوئری برنامه باید  بر اساس فیلد‌های مورد نظر کاربر مشخص شود.

یکی از روش هایی که می‌توان از آن بهره برد استفاده از کتاب خانه Dynamic LINQ معرفی شده در اینجا می باشد.

این کتابخانه جهت سهولت در نصب به کمک NuGet در این آدرس قرار دارد.

فرض بر این است که فیلد‌های انتخاب شده توسط کاربر با "," از یکدیگر جدا شده اند. 

    public class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            System.Console.WriteLine("Specify the desired fields : ");
            string fields = System.Console.ReadLine();
            IEnumerable<Student> students = Student.GetStudentSource();
            IQueryable output = students.AsQueryable().Select(string.Format("new({0})", fields));
            foreach (object item in output)
            {
                System.Console.WriteLine(item);
            }
          
            System.Console.ReadKey();
        }
  
    }

همانطور که در عکس ذیل مشاهده می‌کنید پس از اجرای برنامه ، فیلد‌های انتخاب شده توسط کاربر از منبع داده‌ی دریافت شده و در خروجی نمایش داده شده اند.

این روش مزایا و معایب خودش را دارد ، به عنوان مثال خروجی یک لیست از شیء Student  نیست یا این Select  فقط برای روی یک شیء IQueryable  قابل انجام است.

روش دیگری که می‌توان از آن بهره جست استفاده از یک متد کمکی جهت تولید پویای عبارت Lambda  ورودی Select  می باشد :  

    public  class SelectBuilder <T>
    {
        public static Func<T, T> CreateNewStatement(string fields)
        {
            // input parameter "o"
            var xParameter = Expression.Parameter(typeof(T), "o");


            // new statement "new T()"
            var xNew = Expression.New(typeof(T));

            // create initializers
            var bindings = fields.Split(',').Select(o => o.Trim())
                .Select(o =>
                {

                    // property "Field1"
                    var property = typeof(T).GetProperty(o);

                    // original value "o.Field1"
                    var xOriginal = Expression.Property(xParameter, property);

                    // set value "Field1 = o.Field1"
                    return Expression.Bind(property, xOriginal);
                }
            ).ToList();

            // initialization "new T { Field1 = o.Field1, Field2 = o.Field2 }"
            var xInit = Expression.MemberInit(xNew, bindings);

            // expression "o => new T { Field1 = o.Field1, Field2 = o.Field2 }"
            var lambda = Expression.Lambda<Func<T, T>>(xInit, xParameter);

            // compile to Func<T, T>
            return lambda.Compile();
        }
    }
برای استفاده از متد CreateNewStatement باید اینگونه عمل کرد :  
       IEnumerable<Student> result = students.Select(SelectBuilder<Student>.CreateNewStatement("Field1, Field2")).ToList();

            foreach (Student student in result)
            {
                System.Console.WriteLine(student.Field1);
            }
خروجی یک لیست از Student  می باشد.
 نحوه‌ی کارکرد CreateNewStatement :

ابتدا فیلد‌های انتخابی کاربر که با "," جدا شده اند به ورودی پاس داده می‌شود سپس یک statement  خالی ایجاد می‌شود

o=>new Student()
فیلد‌های ورودی از یکدیگر تفکیک می‌شوند و به کمک Reflection پراپرتی معادل فیلد رشته ای در کلاس Student پیدا می‌شود :  
var property = typeof(T).GetProperty(o);
سپس عبارت Select و تولید شیء جدید بر اساس فیلد‌های ورودی تولید می‌شود و برای استفاده Compile  به Func می‌شود. در نهایت Func  تولید شده به Select پاس داده می‌شود و لیستی از Student  بر مبنای فیلد‌های انتخابی تولید می‌شود. 

دریافت مثال : DynamicSelect.zip 
نظرات مطالب
چند نکته کاربردی درباره Entity Framework
در حالت Detached (مثل ایجاد یک شیء CLR ساده)
در متد Updateایی که نوشتید، قسمت Find حتما اتفاق می‌افته. چون Tracking خاموش هست (مطابق تنظیماتی که عنوان کردید)، بنابراین Find چیزی رو از کشی که وجود نداره نمی‌تونه دریافت کنه و میره سراغ دیتابیس. ماخذ :
The Find method on DbSet uses the primary key value to attempt to find an entity tracked by the context.
If the entity is not found in the context then a query will be sent to the database to find the entity there.
Null is returned if the entity is not found in the context or in the database.
حالا تصور کنید که در یک حلقه می‌خواهید 100 آیتم رو ویرایش کنید. یعنی 100 بار رفت و برگشت خواهید داشت با این متد Update سفارشی که ارائه دادید. البته منهای کوئری‌های آپدیت متناظر. این 100 تا کوئری فقط Find است.
قسمت Find متد Update شما در حالت detached اضافی است. یعنی اگر می‌دونید که این Id در دیتابیس وجود داره نیازی به Findاش نیست. فقط State اون رو تغییر بدید کار می‌کنه.

در حالت نه آنچنان Detached ! (دریافت یک لیست از Context ایی که ردیابی نداره)
با خاموش کردن Tracking حتما نیاز خواهید داشت تا متد  context.ChangeTracker.DetectChanges رو هم پیش از ذخیره سازی یک لیست دریافت شده از بانک اطلاعاتی فراخوانی کنید. وگرنه چون این اطلاعات ردیابی نمی‌شوند، هر تغییری در آن‌ها، وضعیت Unchanged رو خواهد داشت و نه Detached. بنابراین SaveChanges عمل نمی‌کنه؛ مگر اینکه DetectChanges فراخوانی بشه.

سؤال: این سربار که می‌گن چقدر هست؟ ارزشش رو داره که راسا خاموشش کنیم؟ یا بهتره فقط برای گزارشگیری این کار رو انجام بدیم؟
یک آزمایش:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Data;
using System.Data.Entity;
using System.Data.Entity.Migrations;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;

namespace EF_General.Models.Ex21
{
    public abstract class BaseEntity
    {
        public int Id { set; get; }
    }

    public class Factor : BaseEntity
    {
        public int TotalPrice { set; get; }
    }

    public class MyContext : DbContext
    {
        public DbSet<Factor> Factors { get; set; }

        public MyContext() { }
        public MyContext(bool withTracking)
        {
            if (withTracking)
                return;

            this.Configuration.ProxyCreationEnabled = false;
            this.Configuration.LazyLoadingEnabled = false;
            this.Configuration.AutoDetectChangesEnabled = false;
        }

        public void CustomUpdate<T>(T entity) where T : BaseEntity
        {
            if (entity == null)
                throw new ArgumentException("Cannot add a null entity.");


            var entry = this.Entry<T>(entity);
            if (entry.State != EntityState.Detached)
                return;

            /*var set = this.Set<T>(); // این‌ها اضافی است
            //متد فایند اگر اینجا باشه حتما به بانک اطلاعاتی رجوع می‌کنه در حالت منقطع از زمینه و در یک حلقه به روز رسانی کارآیی مطلوبی نخواهد داشت
            T attachedEntity = set.Find(entity.Id);
            if (attachedEntity != null)
            {
                var attachedEntry = this.Entry(attachedEntity);
                attachedEntry.CurrentValues.SetValues(entity);
            }
            else
            {*/
            entry.State = EntityState.Modified;
            //}
        }
    }

    public class Configuration : DbMigrationsConfiguration<MyContext>
    {
        public Configuration()
        {
            AutomaticMigrationsEnabled = true;
            AutomaticMigrationDataLossAllowed = true;
        }

        protected override void Seed(MyContext context)
        {
            if (!context.Factors.Any())
            {
                for (int i = 0; i < 20; i++)
                {
                    context.Factors.Add(new Factor { TotalPrice = i });
                }
            }
            base.Seed(context);
        }
    }

    public class Performance
    {
        public TimeSpan ListDisabledTracking { set; get; }
        public TimeSpan ListNormal { set; get; }
        public TimeSpan DetachedEntityDisabledTracking { set; get; }
        public TimeSpan DetachedEntityNormal { set; get; }
    }

    public static class Test
    {
        public static void RunTests()
        {
            startDb();

            var results = new List<Performance>();
            var runs = 20;
            for (int i = 0; i < runs; i++)
            {
                Console.WriteLine("\nRun {0}", i + 1);

                var tsListDisabledTracking = PerformanceHelper.RunActionMeasurePerformance(() => updateListTotalPriceDisabledTracking());
                var tsListNormal = PerformanceHelper.RunActionMeasurePerformance(() => updateListTotalPriceNormal());
                var tsDetachedEntityDisabledTracking = PerformanceHelper.RunActionMeasurePerformance(() => updateDetachedEntityTotalPriceDisabledTracking());
                var tsDetachedEntityNormal = PerformanceHelper.RunActionMeasurePerformance(() => updateDetachedEntityTotalPriceNormal());
                results.Add(new Performance
                {
                    ListDisabledTracking = tsListDisabledTracking,
                    ListNormal = tsListNormal,
                    DetachedEntityDisabledTracking = tsDetachedEntityDisabledTracking,
                    DetachedEntityNormal = tsDetachedEntityNormal
                });
            }

            var detachedEntityDisabledTrackingAvg = results.Average(x => x.DetachedEntityDisabledTracking.TotalMilliseconds);
            Console.WriteLine("detachedEntityDisabledTrackingAvg: {0} ms.", detachedEntityDisabledTrackingAvg);

            var detachedEntityNormalAvg = results.Average(x => x.DetachedEntityNormal.TotalMilliseconds);
            Console.WriteLine("detachedEntityNormalAvg: {0} ms.", detachedEntityNormalAvg);

            var listDisabledTrackingAvg = results.Average(x => x.ListDisabledTracking.TotalMilliseconds);
            Console.WriteLine("listDisabledTrackingAvg: {0} ms.", listDisabledTrackingAvg);

            var listNormalAvg = results.Average(x => x.ListNormal.TotalMilliseconds);
            Console.WriteLine("listNormalAvg: {0} ms.", listNormalAvg);
        }

        private static void updateDetachedEntityTotalPriceNormal()
        {
            using (var context = new MyContext(withTracking: true))
            {
                var detachedEntity = new Factor { Id = 1, TotalPrice = 10 };

                var attachedEntity = context.Factors.Find(detachedEntity.Id);
                if (attachedEntity != null)
                {
                    attachedEntity.TotalPrice = 100;

                    context.SaveChanges();
                }
            }
        }

        private static void updateDetachedEntityTotalPriceDisabledTracking()
        {
            using (var context = new MyContext(withTracking: false))
            {
                var detachedEntity = new Factor { Id = 2, TotalPrice = 10 };
                detachedEntity.TotalPrice = 200;

                context.CustomUpdate(detachedEntity); // custom update with change tracking disabled.
                context.SaveChanges();
            }
        }

        private static void updateListTotalPriceNormal()
        {
            using (var context = new MyContext(withTracking: true))
            {
                foreach (var item in context.Factors)
                {
                    item.TotalPrice += 10; // normal update with change tracking enabled.
                }
                context.SaveChanges();
            }
        }

        private static void updateListTotalPriceDisabledTracking()
        {
            using (var context = new MyContext(withTracking: false))
            {
                foreach (var item in context.Factors)
                {
                    item.TotalPrice += 10;
                    //نیازی به این دو سطر نیست
                    //context.ChangeTracker.DetectChanges();  // هربار باید محاسبه صورت گیرد در غیراینصورت وضعیت تغییر نیافته گزارش می‌شود
                    //context.CustomUpdate(item); // custom update with change tracking disabled.
                }
                context.ChangeTracker.DetectChanges();  // در غیراینصورت وضعیت تغییر نیافته گزارش می‌شود
                context.SaveChanges();
            }
        }

        private static void startDb()
        {
            Database.SetInitializer(new MigrateDatabaseToLatestVersion<MyContext, Configuration>());
            // Forces initialization of database on model changes.
            using (var context = new MyContext())
            {
                context.Database.Initialize(force: true);
            }
        }
    }

    public class PerformanceHelper
    {
        public static TimeSpan RunActionMeasurePerformance(Action action)
        {
            var stopwatch = new Stopwatch();
            stopwatch.Start();

            action();

            stopwatch.Stop();
            return stopwatch.Elapsed;
        }
    }
}
نتیجه این آزمایش بعد از 20 بار اجرا و اندازه گیری:
 detachedEntityDisabledTrackingAvg: 22.32089 ms.
detachedEntityNormalAvg: 54.546815 ms.
listDisabledTrackingAvg: 413.615445 ms.
listNormalAvg: 393.194625 ms.
در حالت کار با یک شیء ساده، به روز رسانی حالت منقطع بسیار سریعتر است (چون یکبار رفت و برگشت کمتری داره به دیتابیس).
در حالت کار با لیستی از اشیاء دریافت شده از بانک اطلاعاتی، به روز رسانی حالت متصل به Context سریعتر است.
مطالب
ویژگی های کمتر استفاده شده در NET. - بخش پنجم

Nullable<T>.GetValueOrDefault Method

با استفاده از متد GetValueOrDefault مقدار فعلی یک شیء Nullable و یا مقدار پیش فرض آن را می‌توان بدست آورد. این متد از عملگر ?? سریع‌تر است.
float? yourSingle = -1.0f;
Console.WriteLine( yourSingle.GetValueOrDefault() );

yourSingle = null;
Console.WriteLine( yourSingle.GetValueOrDefault() );

// assign different default value
Console.WriteLine( yourSingle.GetValueOrDefault( -2.4f ) );

// returns the same result as the above statement
Console.WriteLine( yourSingle ?? -2.4f );

در صورتیکه مقداری را به عنوان پیش فرض، به پارامتر این متد ارسال نکنید، مقدار پیش فرض آن از نوع استفاده شده بدست می‌آید.

شما می‌توانید برای دیکشنری نیز یک متد Get امن ایجاد کنید (در صورت عدم وجود کلید، بجای پرتاب استثناء، مقدار پیش فرض بازگشت داده شود).

public static class DictionaryExtensions
{
    public static TValue GetValueOrDefault< TKey, TValue >( this Dictionary< TKey, TValue > dic,
                                                            TKey key )
    {
        TValue result;
        return dic.TryGetValue( key,
                                out result )
            ? result
            : default(TValue);
    }
}

و روش استفاده

var names = new Dictionary< int, string >
            {
                { 0, "Vahid" }
            };
Console.WriteLine( names.GetValueOrDefault( 1 ) );


ZipFile in .NET

با استفاده از کلاس ZipFile ( رفرنس به اسمبلی System.IO.Compression.FileSystem ) می‌توان عملیات بازکردن، ایجاد و استخراج فایل‌های Zip را انجام داد.
var startPath = Path.Combine( Environment.GetFolderPath( Environment.SpecialFolder.Desktop ), "Start" );
var resultPath = Path.Combine( Environment.GetFolderPath( Environment.SpecialFolder.Desktop ), "Result" );
var extractPath = Path.Combine( Environment.GetFolderPath( Environment.SpecialFolder.Desktop ), "Extract" );
Directory.CreateDirectory( startPath );
Directory.CreateDirectory( resultPath );
Directory.CreateDirectory( extractPath );

var zipPath = Path.Combine( resultPath, Guid.NewGuid() + ".zip" );
ZipFile.CreateFromDirectory( startPath, zipPath );
ZipFile.ExtractToDirectory( zipPath, extractPath );

C# Preprocessor Directives

با استفاده از  warning#  می توان یک هشدار را در یک قسمت خاص از کد تولید کرد.
#if DEBUG
#warning DEBUG is defined
#endif
و خروجی آن

با استفاده از  error#  می توان یک خطا را در یک جای خاصی از کد تولید کرد.
#if DEBUG
#error DEBUG is defined
#endif
در صورتی که کد بالا را اجرا کنید (در حال دیباگ) کامپایلر با نمایش DEBUG is defined در پنجره Error List، جلوی اجرای برنامه را می‌گیرد. اما در حالت ریلیز، برنامه بدون هیچ مشکلی اجرا می‌شود.

با استفاده از  line#  می توانید شماره خط کامپایلر و نام فایل خروجی (اختیاری) را برای خطاها و هشدارها تغییر دهید.

در مثال زیر، در صورتیکه در خط اول break point قرار دهید و با کلید F10 برنامه را اجرا کنید، مشاهده می‌کنید که دیباگر، خطی را که بعد از دستور line hidden# نوشته شده است، در نظر نمی‌گیرد (برای دیباگ) اما اجرا می‌شود و دیباگر بر روی دستور بعد از line default# قرار می‌گیرد.

    Console.WriteLine("Normal line #1."); // Set break point here.
#line hidden
    Console.WriteLine("Hidden line.");
#line default
    Console.WriteLine("Normal line #2.");


Stackalloc

کلمه کلیدی stackalloc برای اختصاص یک بلاک از حافظه در stack، در زمینه کد غیرامن (unsafe code) استفاده می‌شود.
مثال زیر 20 عدد اول دنباله فیبوناچی را تولید می‌کند. هر عدد از مجموع دو عدد قبلی به دست می‌آید. در این مثال، یک بلاک از حافظه به اندازه 20 عدد از نوع int را در stack (نه heap) اختصاص می‌دهد. (تفاوت stack با heap)
static unsafe void Fibonacci()
{
    const int arraySize = 20;
    int* fib = stackalloc int[arraySize];
    var p = fib;
    *p++ = *p++ = 1;

    for ( var i = 2; i < arraySize; ++i, ++p )
    {
        *p = p[-1] + p[-2];
    }

    for ( var i = 0; i < arraySize; ++i )
    {
        System.Console.WriteLine( fib[i] );
    }
}
آدرس بلاک حافظه در اشاره گر fib ذخیره می‌شود. این متغیر توسط GC جمع آوری نمی‌شود و طول عمر آن محدود به متدی است که در آن تعریف شده است و شما نمی‌توانید قبل از بازگشت متد، حافظه را آزاد کنید.
تنها دلیل استفاده از stackalloc، عملکرد بهتر آن است (برای محاسبات و یا ردوبدل اطلاعات). با استفاده از stackalloc به جای اختصاص دادن آرایه (heap)، فشار کمتری را بر GC وارد می‌کنید (نیاز کمتری به اجرای GC وجود دارد). در نتیجه سرعت اجرای بالاتری خواهید داشت.
توجه: برای اجرای مثال بالا باید پنجره خصوصیات پروژه را باز کنید و در بخش Build، گزینه Allow unsafe code را تیک بزنید.
مطالب
معرفی List Patterns Matching در C# 11
در C# 11، افزونه‌ای به switch expressionها اضافه شده‌است که امکان بررسی توالی مقادیر آرایه‌ها و مجموعه‌ها را نیز می‌دهد که به آن list expressions هم می‌گویند. List Patterns امکان بررسی شکل یک لیست و یا آرایه را ممکن می‌کنند. برای مثال اگر نیاز است بررسی کنیم که آیا مجموعه‌ای با یک مقدار خاص، شروع می‌شود، پایان می‌یابد و یا حاوی آن است، List Patterns مفید واقع خواهند شد. در اینجا List Patterns، با [] مشخص می‌شوند و در بین []ها، توالی مقادیری را که قرار است با اعضای مجموعه‌ی مشخص شده، انطباق داده شوند، مشخص می‌کنیم. این افزونه به همراه ویژگی slice pattern نیز هست که امکان انطباق با صفر و یا چند المان یک مجموعه را میسر می‌کند. در این حالت از دو نقطه برای نمایش آن در بین []ها استفاده می‌شود. برای مثال الگوی زیر:
[1, 2, .., 10]
با تمام آرایه‌های زیر انطباق دارد:
int[] arr1 = { 1, 2, 10 };
int[] arr2 = { 1, 2, 5, 10 };
int[] arr3 = { 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

بررسی چند مثال جهت آشنایی با مفهوم List Patterns

ابتدا مجموعه‌ی زیر را در نظر بگیرید:
int[] collection = { 1, 2, 3, 4 };

الف) روش انطباق با یک توالی مشخص
Console.WriteLine(collection is [1, 2, 3, 4]); // True
Console.WriteLine(collection is [1, 2, 4]); // False
توالی مشخص شده‌ی در الگوی اول، دقیقا با توالی عناصر آرایه انطباق دارد. اما در حالت دوم، چون توالی اعداد الگوی مشخص شده، با توالی اعداد آرایه یکی نیست، انطباقی رخ نداده‌است.

ب) امکان استفاده از discard و همچنین لیستی از عناصر
Console.WriteLine(collection is [_, 2, _, 4]); // True
Console.WriteLine(collection is [.., 3, _]); // True
- اگر نیاز به صرفنظر کردن از عناصر خاصی در یک توالی بود، می‌توان از discard و یا همان _ استفاده کرد؛ مانند الگوی اول. الگوی اول به معنای نیاز به انطباق با چهار عدد است که حتما باید دومین و چهارمین آن‌ها اعداد 2 و 4 باشند؛ اما مقدار اولین و سومین آن‌ها، مهم نیست.
- الگوی دوم به معنای تعریف یک توالی نامشخص، اما خاتمه یافته‌ای با عنصر 3 است و سپس صرفنظر کردن از آخرین عنصر آرایه.

در مثال زیر، الگوی انطباق با مجموعه‌ای که حداقل دو عضو دلخواهی را دارد، مشاهده می‌کنید:
if (new[] { 6, 7, 8 } is [_, _, ..])
{
   Console.WriteLine($"collection with at least two items");
}
و الگوی انطباق با مجموعه‌ای که اولین و آخرین عضو آن صفر هستند:
if (new[] { 0, 42, 42, 0 } is [0, .., 0])
{
   Console.WriteLine($"collection with first and last element equal to 0");
}


ج) امکان تعریف اعمال منطقی
Console.WriteLine(collection is [_, >= 2, _, _]); // True
بر اساس این الگو، هر مجموعه‌ی چهارتایی که عنصر دوم آن، بزرگتر و یا مساوی 2 باشد، معتبر شناخته می‌شود؛ صرفنظر از مقدار سایر عناصر آن.

در مثال زیر، الگوی انطباق با مجموعه‌ای را که اولین عضو آن یک عدد مثبت است، مشاهده می‌کنید:
if (new[] { 9, -1, -2 } is [> 0, ..])
{
   Console.WriteLine($"collection with positive first element");
}
و یا الگوی انطباق با مجموعه‌ای که دومین عضو آن، یکی از دو عدد 42 و منهای 42 می‌تواند باشد:
if (new[] { 1, 42, 0 } is [_, 42 or -42, ..])
{
   Console.WriteLine($"collection with second element equal to 42 or -42");
}


یک مثال دیگر: بررسی نحوه‌ی عملکرد List Patterns

namespace CS11Tests;

public static class ListPatternsMatching
{
    public static void Test()
    {
        Console.WriteLine(CheckSwitch(new[] { 1, 2, 10 }));          // prints 1
        Console.WriteLine(CheckSwitch(new[] { 1, 2, 7, 3, 3, 10 })); // prints 1
        Console.WriteLine(CheckSwitch(new[] { 1, 2 }));              // prints 2
        Console.WriteLine(CheckSwitch(new[] { 1, 3 }));              // prints 3
        Console.WriteLine(CheckSwitch(new[] { 1, 3, 5 }));           // prints 4
        Console.WriteLine(CheckSwitch(new[] { 2, 5, 6, 7 }));        // prints 50
    }

    public static int CheckSwitch(int[] values)
        => values switch
        {
            [1, 2, .., 10] => 1,
            [1, 2] => 2,
            [1, _] => 3,
            [1, ..] => 4,
            [..] => 50
        };
}
توضیحات:

- اولین الگوی تعریف شده‌ی در متد CheckSwitch، به معنای انطباق با هر توالی است که با 1 و 2 شروع می‌شود و سپس می‌تواند شامل هر نوع توالی دلخواهی باشد (صرفنظر از مقدار و یا ترتیب این مقادیر) و در نهایت با عدد 10 خاتمه پیدا می‌کند.
- دومین الگوی تعریف شده، تنها یک آرایه‌ی دو عضوی با مقادیر مشخص 1 و 2 را می‌پذیرد.
- توالی قابل انطباق با سومین الگوی تعریف شده، از دو عضو تشکیل می‌شود. اولین عضو آن حتما باید 1 باشد و مقدار دومین عضو آن مهم نیست.
- توالی قابل انطباق با چهارمین الگوی تعریف شده، از یک یا چند عضو دلخواه تشکیل می‌شود که اولین عضو آن حتما باید عدد 1 باشد.
- هر توالی تعریف شده‌ای با پنجمین الگوی تعریف شده، انطباق پیدا می‌کند.


امکان ترکیب list pattern matching و object pattern matching

در مثال‌های زیر، نمونه‌ای از ترکیب list pattern matching و object pattern matching را جهت ساخت شرط‌های پیچیده‌ای، مشاهده می‌کنید:
if (new[] { 1, 2, 3 } is [var first, _, _])
{
   Console.WriteLine($"three item collection with first item {first}");
}

if (new[] { 4, 5, 6 } is [_, var second, _])
{
   Console.WriteLine($"three item collection with second item {second}");
}
این الگو که var pattern هم نامیده می‌شود، به همراه ذکر var و نام یک متغیر است. در این حالت کار الگو، دریافت مقدار واقع شده‌ی در آن موقعیت خاص است.
نمونه مثالی از این قابلیت جهت جدا سازی اجزای یک URL:
var uri = new Uri("http://www.mysite.com/categories/category-a/sub-categories/sub-category-a.html");
var result = uri.Segments switch
{
    ["/"] => "Root",
    [_, var single] => single,
    [_, .. string[] entries, _] => string.Join(" > ", entries)
};


سایر نوع‌هایی که توسط List patterns قابل بررسی هستند

List patterns تنها با آرایه‌ها و لیست‌ها کار نمی‌کنند. بلکه می‌توان از آن‌ها با هر نوعی که به همراه تعریف indexer‌ها و یا خواص Length و Count است نیز استفاده کرد. اگر نیاز به استفاده از Slice patterns بود، این الگو با نوع‌هایی کار می‌کند که دارای indexer هایی با آرگومان‌هایی از نوع Range است و یا به همراه متد Slice دارای دو آرگومان Int است. برای مثال رشته‌ها نیز در اینجا قابل بررسی هستند.
مطالب
الگویی برای مدیریت دسترسی همزمان به ConcurrentDictionary
ConcurrentDictionary، ساختار داده‌ای است که امکان افزودن، دریافت و حذف عناصری را به آن به صورت thread-safe میسر می‌کند. اگر در برنامه‌ای نیاز به کار با یک دیکشنری توسط چندین thread وجود داشته باشد، ConcurrentDictionary راه‌حل مناسبی برای آن است.
اکثر متدهای این کلاس thread-safe طراحی شده‌اند؛ اما با یک استثناء: متد GetOrAdd آن thread-safe نیست:
 TValue GetOrAdd(TKey key, Func<TKey, TValue> valueFactory);


بررسی نحوه‌ی کار با متد GetOrAdd

این متد یک کلید را دریافت کرده و سپس بررسی می‌کند که آیا این کلید در مجموعه‌ی جاری وجود دارد یا خیر؟ اگر کلید وجود داشته باشد، مقدار متناظر با آن بازگشت داده می‌شود و اگر خیر، delegate ایی که به عنوان پارامتر دوم آن معرفی شده‌است، اجرا خواهد شد، سپس مقدار بازگشت داده شده‌ی توسط آن به مجموعه اضافه شده و در آخر این مقدار به فراخوان بازگشت داده می‌شود.
var dictionary = new ConcurrentDictionary<string, string>();
 
var value = dictionary.GetOrAdd("key1", x => "item 1");
Console.WriteLine(value);
 
value = dictionary.GetOrAdd("key1", x => "item 2");
Console.WriteLine(value);
در این مثال زمانیکه اولین GetOrAdd فراخوانی می‌شود، مقدار item 1 بازگشت داده خواهد شد و همچنین این مقدار را در مجموعه‌ی جاری، به کلید key1 انتساب می‌دهد. در دومین فراخوانی، چون key1 در دیکشنری، دارای مقدار است، همان را بازگشت می‌دهد و دیگر به value factory ارائه شده مراجعه نخواهد کرد. بنابراین خروجی این مثال به صورت ذیل است:
item 1
item 1


دسترسی همزمان به متد GetOrAdd امن نیست

ConcurrentDictionary برای اغلب متدهای آن به صورت توکار مباحث قفل‌گذاری چند ریسمانی را اعمال می‌کند؛ اما نه برای متد GetOrAdd. زمانیکه valueFactory آن در حال اجرا است، دسترسی همزمان به آن thread-safe نیست و ممکن است بیش از یکبار فراخوانی شود.
یک مثال:
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading.Tasks;

namespace Sample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var dictionary = new ConcurrentDictionary<int, int>();
            var options = new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = 100 };
            var addStack = new ConcurrentStack<int>();

            Parallel.For(1, 1000, options, i =>
            {
                var key = i % 10;
                dictionary.GetOrAdd(key, k =>
                {
                    addStack.Push(k);
                    return i;
                });
            });

            Console.WriteLine($"dictionary.Count: {dictionary.Count}");
            Console.WriteLine($"addStack.Count: {addStack.Count}");
        }
    }
}
یک نمونه خروجی این مثال می‌تواند به صورت ذیل باشد:
dictionary.Count: 10
addStack.Count: 13
در اینجا هر چند 10 آیتم در دیکشنری ذخیره شده‌اند، اما عملیاتی که در value factory متد GetOrAdd آن صورت گرفته، 13 بار اجرا شده‌است (بجای 10 بار).
علت اینجا است که در این بین، متد GetOrAdd توسط ترد A فراخوانی می‌شود، اما key را در دیکشنری جاری پیدا نمی‌کند. به همین جهت شروع به اجرای valueFactory آن خواهد کرد. در همین زمان ترد B نیز به دنبال همین key است. ترد قبلی هنوز به پایان کار خودش نرسیده‌است که مجددا valueFactory متعلق به همین key اجرا خواهد شد. به همین جهت است که در ConcurrentStack اجرا شده‌ی در valueFactory، بیش از 10 آیتم موجود هستند.


الگویی برای مدیریت دسترسی همزمان امن به متد GetOrAdd‌

یک روش برای دسترسی همزمان امن به متد GetOrAdd، توسط تیم ASP.NET Core به صورت ذیل ارائه شده‌است:
// 'GetOrAdd' call on the dictionary is not thread safe and we might end up creating the pipeline more
// once. To prevent this Lazy<> is used. In the worst case multiple Lazy<> objects are created for multiple
// threads but only one of the objects succeeds in creating a pipeline.
private readonly ConcurrentDictionary<Type, Lazy<RequestDelegate>> _pipelinesCache = 
new ConcurrentDictionary<Type, Lazy<RequestDelegate>>();
در اینجا با استفاده از کلاس Lazy، از ایجاد چندین pipeline به ازای یک key مشخص جلوگیری شده‌است.
یک مثال:
namespace Sample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var dictionary = new ConcurrentDictionary<int, Lazy<int>>();
            var options = new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = 100 };
            var addStack = new ConcurrentStack<int>();

            Parallel.For(1, 1000, options, i =>
            {
                var key = i % 10;
                dictionary.GetOrAdd(key, k => new Lazy<int>(() =>
                {
                    addStack.Push(k);
                    return i;
                }));
            });

            // Access the dictionary values to create lazy values.
            foreach (var pair in dictionary)
                Console.WriteLine(pair.Value.Value);

            Console.WriteLine($"dictionary.Count: {dictionary.Count}");
            Console.WriteLine($"addStack.Count: {addStack.Count}");
        }
    }
}
با این خروجی:
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
dictionary.Count: 10
addStack.Count: 10
اینبار، هم dictionary و هم addStack دارای 10 عضو هستند که به معنای تنها اجرای 10 بار value factory است و نه بیشتر.
در این مثال دو تغییر صورت گرفته‌اند:
الف) مقادیر ConcurrentDictionary به صورت Lazy معرفی شده‌اند.
ب) متد GetOrAdd نیز یک مقدار Lazy را بازگشت می‌دهد.

زمانیکه از اشیاء Lazy استفاده می‌شود، خروجی‌های بازگشتی از GetOrAdd، توسط این اشیاء Lazy محصور خواهند شد. اما نکته‌ی مهم اینجا است که هنوز value factory آن‌ها فراخوانی نشده‌است. این فراخوانی تنها زمانی صورت می‌گیرد که به خاصیت Value یک شیء Lazy دسترسی پیدا کنیم و این دسترسی نیز به صورت thread-safe طراحی شده‌است. یعنی حتی اگر چند ترد new Lazy یک key مشخص را بازگشت دهند، تنها یکبار value factory متد GetOrAdd با دسترسی به خاصیت Value این اشیاء Lazy فراخوانی می‌شود و مابقی تردها منتظر مانده و تنها مقدار ذخیره شده‌ی در دیکشنری را دریافت می‌کنند و سبب اجرای مجدد value factory سنگین و زمانبر آن، نخواهند شد.

بر این مبنا می‌توان یک LazyConcurrentDictionary را نیز به صورت ذیل طراحی کرد:
    public class LazyConcurrentDictionary<TKey, TValue>
    {
        private readonly ConcurrentDictionary<TKey, Lazy<TValue>> _concurrentDictionary;
        public LazyConcurrentDictionary()
        {
            _concurrentDictionary = new ConcurrentDictionary<TKey, Lazy<TValue>>();
        }

        public TValue GetOrAdd(TKey key, Func<TKey, TValue> valueFactory)
        {
            var lazyResult = _concurrentDictionary.GetOrAdd(key,
             k => new Lazy<TValue>(() => valueFactory(k), LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication));
            return lazyResult.Value;
        }
    }
در اینجا ممکن است چندین ترد همزمان متد GetOrAdd را دقیقا با یک کلید مشخص فراخوانی کنند؛ اما تنها چندین شیء Lazy بسیار سبک که هنوز اطلاعات محصور شده‌ی توسط آن‌ها اجرا نشده‌است، ایجاد خواهند شد. اولین تردی که به خاصیت Value آن دسترسی پیدا کند، سبب اجرای delegate زمانبر و سنگین آن شده و مابقی تردها مجبور به منتظر ماندن جهت بازگشت این نتیجه از دیکشنری خواهند شد (و نه اجرای مجدد delegate).
در مثال فوق، به صورت صریحی پارامتر LazyThreadSafetyMode نیز مقدار دهی شده‌است. هدف از آن اطمینان حاصل کردن از آغاز این شیء Lazy با دسترسی به خاصیت Value آن، تنها توسط یک ترد است.

نمونه‌ی دیگر کار با خاصیت ویژه‌ی Value شیء Lazy را در مطلب «پشتیبانی توکار از ایجاد کلاس‌های Singleton از دات نت 4 به بعد» پیشتر در این سایت مطالعه کرده‌اید.
مطالب دوره‌ها
تبدیل روش‌های قدیمی کدنویسی غیرهمزمان به async سی شارپ 5
در قسمت اول این سری، با مدل برنامه نویسی Event based asynchronous pattern ارائه شده از دات نت 2 و همچنین APM یا Asynchronous programming model موجود از نگارش یک دات نت، آشنا شدیم (به آن الگوی IAsyncResult هم گفته می‌شود). نکته‌ی مهم این الگوها، استفاده‌ی گسترده از آن‌ها در کدهای کلاس‌های مختلف دات نت فریم ورک است و برای بسیاری از آن‌ها هنوز async API سازگار با نگارش مبتنی بر Taskهای سی‌شارپ 5 ارائه نشده‌است. هرچند دات نت 4.5 سعی کرده‌است این خلاء را پوشش دهد، برای مثال متد الحاقی DownloadStringTaskAsync را به کلاس WebClient اضافه کرده‌است و امثال آن، اما هنوز بسیاری از کلاس‌های دیگر دات نتی هستند که معادل Task based API ایی برای آن‌ها طراحی نشده‌است. در ادامه قصد داریم بررسی کنیم چگونه می‌توان این الگوهای مختلف قدیمی برنامه نویسی غیرهمزمان را با استفاده از روش‌های جدیدتر ارائه شده بکار برد.



نگاشت APM به یک Task

در قسمت اول، نمونه مثالی را از APM، که در آن کار با BeginGetResponse آغاز شده و سپس در callback نهایی توسط EndGetResponse، نتیجه‌ی عملیات به دست می‌آید، مشاهده کردید. در ادامه می‌خواهیم یک محصور کننده‌ی جدید را برای این نوع API قدیمی تهیه کنیم، تا آن‌را به صورت یک Task ارائه دهد.
    public static class ApmWrapper
    {
        public static Task<int> ReadAsync(this Stream stream, byte[] data, int offset, int count)
        {
            return Task<int>.Factory.FromAsync(stream.BeginRead, stream.EndRead, data, offset, count, null);
        }
    }
همانطور که در این مثال مشاهده می‌کنید، یک چنین سناریوهایی در TPL یا کتابخانه‌ی Task parallel library پیش بینی شده‌اند. در اینجا یک محصور کننده برای متدهای BeginRead و EndRead کلاس Stream دات نت ارائه شده‌است. به عمد نیز به صورت یک متد الحاقی تهیه شده‌است تا در حین استفاده از آن اینطور به نظر برسد که واقعا کلاس Stream دارای یک چنین متد Async ایی است. مابقی کار توسط متد Task.Factory.FromAsync انجام می‌شود. متد FromAsync دارای امضاهای متعددی است تا اکثر حالات APM را پوشش دهد.
در مثال فوق BeginRead و EndRead استفاده شده از نوع delegate هستند. چون خروجی EndRead از نوع int است، خروجی متد نیز از نوع Task of int تعیین شده‌است. همچنین سه پارامتر ابتدایی BeginRead ، دقیقا data، offset و count هستند. دو پارامتر آخر آن callback و state نام دارند. پارامتر callback توسط متد FromAsync فراهم می‌شود و state نیز در اینجا null درنظر گرفته شده‌است.
یک مثال استفاده از آن‌را در ادامه مشاهده می‌کنید:
using System;
using System.IO;
using System.Threading.Tasks;

namespace Async06
{
    public static class ApmWrapper
    {
        public static Task<int> ReadAsync(this Stream stream, byte[] data, int offset, int count)
        {
            return Task<int>.Factory.FromAsync(stream.BeginRead, stream.EndRead, data, offset, count, null);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            using (var stream = File.OpenRead(@"..\..\program.cs"))
            {
                var data = new byte[10000];
                var task = stream.ReadAsync(data, 0, data.Length);
                Console.WriteLine("Read bytes: {0}", task.Result);
            }
        }
    }
}
File.OpenRead، خروجی از نوع استریم دارد. سپس متد الحاقی ReadAsync بر روی آن فراخوانی شده‌است و نهایتا تعداد بایت خوانده شده نمایش داده می‌شود.
البته همانطور که پیشتر نیز عنوان شد، استفاده از خاصیت Result، اجرای کد را بجای غیرهمزمان بودن، به حالت همزمان تبدیل می‌کند.
در اینجا چون خروجی متد ReadAsync یک Task است، می‌توان از متد ContinueWith نیز بر روی آن جهت دریافت نتیجه استفاده کرد:
using (var stream = File.OpenRead(@"..\..\program.cs"))
{
    var data = new byte[10000];
    var task = stream.ReadAsync(data, 0, data.Length);
    task.ContinueWith(t => Console.WriteLine("Read bytes: {0}", t.Result)).Wait();
}


یک نکته
پروژه‌ی سورس بازی به نام Async Generator در GitHub، سعی کرده‌است برای ساده سازی نوشتن محصور کننده‌های مبتنی بر Task روش APM، یک Code generator تولید کند. فایل‌های آن‌را از آدرس ذیل می‌توانید دریافت کنید:

نگاشت EAP به یک Task

نمونه‌ای از Event based asynchronous pattern یا EAP را در قسمت اول، زمانیکه روال رخدادگردان webClient.DownloadStringCompleted را بررسی کردیم، مشاهده نمودید. کار کردن با آن نسبت به APM بسیار ساده‌تر است و نتیجه‌ی نهایی عملیات غیرهمزمان را در یک روال رخدادگران، در اختیار استفاده کننده قرار می‌دهد. همچنین در روش EAP، اطلاعات در همان Synchronization Context ایی که عملیات شروع شده‌است، بازگشت داده می‌شود. به این ترتیب اگر آغاز کار در ترد UI باشد، نتیجه نیز در همان ترد دریافت خواهد شد. به این ترتیب دیگر نگران دسترسی به مقدار آن در کارهای UI نخواهیم بود؛ اما در APM چنین ضمانتی وجود ندارد.
متاسفانه TPL همانند روش FromAsync معرفی شده در ابتدای بحث، راه حل توکاری را برای محصور سازی متدهای روش EAP ارائه نداده‌است. اما با استفاده از امکانات TaskCompletionSource آن می‌توان چنین کاری را انجام داد. در ادامه سعی خواهیم کرد همان متد الحاقی توکار DownloadStringTaskAsync ارائه شده در دات نت 4.5 را از صفر بازنویسی کنیم.
    public static class WebClientExtensions
    {
        public static Task<string> DownloadTextTaskAsync(this WebClient web, string url)
        {
            var tcs = new TaskCompletionSource<string>();

            DownloadStringCompletedEventHandler handler = null;
            handler = (sender, args) =>
            {
                web.DownloadStringCompleted -= handler;

                if (args.Cancelled)
                {
                    tcs.SetCanceled();
                }
                else if(args.Error!=null)
                {
                    tcs.SetException(args.Error);
                }
                else
                {
                    tcs.SetResult(args.Result);
                }
            };

            web.DownloadStringCompleted += handler;
            web.DownloadStringAsync(new Uri(url));

            return tcs.Task;
        }
    }
روش انجام کار را در اینجا ملاحظه می‌کنید. ابتدا باید تعاریف delaget مرتبط با رخدادگردان Completed اضافه شوند. یکبار += را ملاحظه می‌کنید و بار دوم -= را. مورد دوم جهت آزاد سازی منابع و جلوگیری از نشتی حافظه‌ی ‌روال رخدادگردان هنوز متصل، ضروری است.
سپس از TaskCompletionSource برای تبدیل این عملیات به یک Task کمک می‌گیریم. اگر args.Cancelled مساوی true باشد، یعنی عملیات دریافت فایل لغو شده‌است. بنابراین متد SetCanceled منبع Task ایجاد شده را فراخوانی خواهیم کرد. این مورد استثنایی را در کدهای فراخوان سبب می‌شود. به همین دلیل بررسی خطا با یک if else پس از آن انجام شده‌است. برای بازگشت خطای دریافت شده از متد SetException و برای بازگشت نتیجه‌ی واقعی دریافتی، از متد SetResult می‌توان استفاده کرد.
به این ترتیب متد الحاقی غیرهمزمان جدیدی را به نام DownloadTextTaskAsync برای محصور سازی متد EAP ایی به نام DownloadStringAsync و همچنین رخدادگران آن تهیه کردیم.