WebSocket is real-time communication protocol we can use to make UI in browser to send and receive messages from server over real-time communication channel. WebSocket is also supported by ASP.NET Core. This blog post demonstrates how to build simple browser based chat room on ASP.NET Core and WebSocket.
پیشنیازها (الزامی)
«بررسی مفاهیم معکوس سازی وابستگیها و ابزارهای مرتبط با آن»
«اصول طراحی SOLID»
«مطالعهی بیشتر»
تزریق وابستگیها (یا Dependency injection = DI) به معنای ارسال نمونهای/وهلهای از وابستگی (یک سرویس) به شیء وابستهی به آن (یک کلاینت) است. در فرآیند تزریق وابستگیها، یک کلاس، وهلههای کلاسهای دیگر مورد نیاز خودش را بجای وهله سازی مستقیم، از یک تزریق کننده دریافت میکند. بنابراین بجای نوشتن newها در کلاس جاری، آنها را به صورت وابستگیهایی در سازندهی کلاس تعریف میکنیم تا توسط یک IoC Container تامین شوند. در اینجا به فریم ورکهایی که کار وهله سازی این وابستگیها را انجام میدهند، IoC Container و یا DI container میگوییم (IoC = inversion of control ).
چندین نوع تزریق وابستگیها وجود دارند که دو حالت زیر، عمومیترین آنها است:
الف) تزریق در سازندهی کلاس: لیست وابستگیهای یک کلاس، به عنوان پارامترهای سازندهی آن ذکر میشوند.
ب) تزریق در خواص یا Setter injection: کلاینت خواصی get و set را به صورت public معرفی میکند و سپس IoC Container با وهله سازی آنها، وابستگیهای مورد نیاز را تامین خواهد کرد.
تزریق وابستگیها در ASP.NET Core
برخلاف نگارشهای قبلی ASP.NET، این نگارش جدید از ابتدا با دید پشتیبانی کامل از DI طراحی شدهاست و این مفهوم، در سراسر اجزای آن به صورت یکپارچهای پشتیبانی میشود. همچنین به همراه یک minimalistic DI container توکار نیز هست .
این IoC Container توکار از 4 حالت طول عمر ذیل پشتیبانی میکند:
- instance: در هربار نیاز به یک وابستگی خاص، تنها یک وهله از آن در اختیار مصرف کننده قرار میگیرد و در اینجا شما هستید که مسئول تعریف نحوهی وهله سازی این شیء خواهید بود (برای بار اول).
- transient: هربار که نیاز به وابستگی خاصی بود، یک وهلهی جدید از آن توسط IoC Container تولید و ارائه میشود.
- singleton: در این حالت تنها یک وهله از وابستگی درخواست شده در طول عمر برنامه تامین میشود.
- scoped: در طول عمر یک scope خاص، تنها یک وهله از وابستگی درخواست شده، در اختیار مصرف کنندهها قرار میگیرد. برای مثال مرسوم است که به ازای یک درخواست وب، تنها یک وهله از شیءایی خاص در اختیار تمام مصرف کنندههای آن قرار گیرد (single instance per web request).
طول عمر singleton، برای سرویسها و کلاسهای config مناسب هستند. به این ترتیب به کارآیی بالاتری خواهیم رسید و دیگر نیازی نخواهد بود تا هر بار این اطلاعات خوانده شوند. حالت scoped برای وهله سازی الگوی واحد کار و پیاده سازی تراکنشها مناسب است. برای مثال در طی یک درخواست وب، یک تراکنش باید صورت گیرد.
حالت scoped در حقیقت نوع خاصی از حالت transient است. در حالت transient صرفنظر از هر حالتی، هربار که وابستگی ویژهای درخواست شود، یک وهلهی جدید از آن تولید خواهد شد. اما در حالت scoped فقط یک وهلهی از وابستگی مورد نظر، در بین تمام اشیاء وابستهی به آن، در طول عمر آن scope تولید میشود.
بنابراین در برنامههای وب دو نوع singleton برای معرفی کلاسهای config و نوع scoped برای پیاده سازی تراکنشها و همچنین بالابردن کارآیی برنامه در طی یک درخواست وب (با عدم وهله سازی بیش از اندازهی از کلاسهای مختلف مورد نیاز)، بیشتر از همه به کار برده میشوند.
یک مثال کاربردی: بررسی نحوهی تزریق یک سرویس سفارشی به کمک IoC Container توکار ASP.NET Core
مثال جاری که بر اساس ASP.NET Core Web Application و با قالب خالی آن ایجاد شدهاست، دارای نام فرضی Core1RtmEmptyTest است. در همین پروژه بر روی پوشهی src، کلیک راست کرده و گزینهی Add new project را انتخاب کنید و سپس یک پروژهی جدید از نوع NET Core -> Class library. را به آن، با نام Core1RtmEmptyTest.Services اضافه کنید (تصویر فوق).
در ادامه کلاس نمونهی سرویس پیامها را به همراه اینترفیس آن، با محتوای زیر به آن اضافه کنید:
در ادامه به پروژهی Core1RtmEmptyTest مراجعه کرده و بر روی گره references آن کلیک راست کنید. در اینجا گزینهی add reference را انتخاب کرده و سپس Core1RtmEmptyTest.Services را انتخاب کنید، تا اسمبلی آنرا بتوان در پروژهی جاری استفاده کرد.
انجام اینکار معادل است با افزودن یک سطر ذیل به فایل project.json پروژه:
در ادامه قصد داریم این سرویس را به متد Configure کلاس Startup تزریق کرده و سپس خروجی رشتهای آنرا توسط میان افزار Run آن نمایش دهیم. برای این منظور فایل Startup.cs را گشوده و امضای متد Configure را به نحو ذیل تغییر دهید:
همانطور که در قسمت قبل نیز عنوان شد، متد Configure دارای امضای ثابتی نیست و هر تعداد سرویسی را که نیاز است، میتوان در اینجا اضافه کرد. یک سری از سرویسها مانند IApplicationBuilder و IHostingEnvironment پیشتر توسط IoC Container توکار ASP.NET Core معرفی و ثبت شدهاند. به همین جهت، همینقدر که در اینجا ذکر شوند، کار میکنند و نیازی به تنظیمات اضافهتری ندارند. اما سرویس IMessagesService ما هنوز به این IoC Container معرفی نشدهاست. بنابراین نمیداند که چگونه باید این اینترفیس را وهله سازی کند.
در این حالت اگر برنامه را اجرا کنیم، به این خطا برخواهیم خورد:
برای رفع این مشکل، به متد ConfigureServices کلاس Startup مراجعه کرده و سیم کشیهای مرتبط را انجام میدهیم. در اینجا باید اعلام کنیم که «هر زمانیکه به IMessagesService رسیدی، یک وهلهی جدید (transient) از کلاس MessagesService را به صورت خودکار تولید کن و سپس در اختیار مصرف کننده قرار بده»:
در اینجا نحوهی ثبت یک سرویس را در IoC Containser توکار ASP.NET Core ملاحظه میکنید. تمام حالتهای طول عمری که در ابتدای بحث عنوان شدند، یک متد ویژهی خاص خود را در اینجا دارند. برای مثال حالت transient دارای متد ویژهی AddTransient است و همینطور برای سایر حالتها. این متدها به صورت جنریک تعریف شدهاند و آرگومان اول آنها، اینترفیس سرویس و آرگومان دوم، پیاده سازی آنها است (سیم کشی اینترفیس، به کلاس پیاده سازی کنندهی آن).
پس از اینکار، مجددا برنامه را اجرا کنید. اکنون این خروجی باید مشاهده شود:
و به این معنا است که اکنون IoC Cotanier توکار ASP.NET Core، میداند زمانیکه به IMessagesService رسید، چگونه باید آنرا وهله سازی کند.
چه سرویسهایی به صورت پیش فرض در IoC Container توکار ASP.NET Core ثبت شدهاند؟
در ابتدای متد ConfigureServices یک break point را قرار داده و برنامه را در حالت دیباگ اجرا کنید:
همانطور که ملاحظه میکنید، به صورت پیش فرض 16 سرویس در اینجا ثبت شدهاند که تاکنون با دو مورد از آنها کار کردهایم.
امکان تزریق وابستگیها در همه جا!
در مثال فوق، سرویس سفارشی خود را در متد Configure کلاس آغازین برنامه تزریق کردیم. نکتهی مهم اینجا است که برخلاف نگارشهای قبلی ASP.NET MVC (یعنی بدون نیاز به تنظیمات خاصی برای قسمتهای مختلف برنامه)، میتوان این تزریقها را در کنترلرها، در میان افزارها، در فیلترها در ... همه جا و تمام اجزای ASP.NET Core 1.0 انجام داد و دیگر اینبار نیازی نیست تا نکتهی ویژهی نحوهی تزریق وابستگیها در فیلترها یا کنترلرهای ASP.NET MVC را یافته و سپس اعمال کنید. تمام اینها از روز اول کار میکنند. همینقدر که کار ثبت سرویس خود را در متد ConfigureServices انجام دادید، این سرویس در سراسر اکوسیستم ASP.NET Core، قابل دسترسی است.
نیاز به تعویض IoC Container توکار ASP.NET Core
قابلیت تزریق وابستگیهای توکار ASP.NET Core صرفا جهت برآورده کردن نیازمندیهای اصلی آن طراحی شدهاست و نه بیشتر. بنابراین توسط آن قابلیتهای پیشرفتهای را که سایر IoC Containers ارائه میدهند، نخواهید یافت. برای مثال تعویض امکانات تزریق وابستگیهای توکار ASP.NET Core با StructureMap این مزایا را به همراه خواهد داشت:
• امکان ایجاد child/nested containers (پشتیبانی از سناریوهای چند مستاجری)
• پشتیبانی از Setter Injection
• امکان انتخاب سازندهای خاص (اگر چندین سازنده تعریف شده باشند)
• سیم کشی خودکار یا Conventional "Auto" Registration (برای مثال اتصال اینترفیس IName به کلاس Name به صورت خودکار و کاهش تعداد تعاریف ابتدای برنامه)
• پشتیبانی توکار از Lazy و Func
• امکان وهله سازی از نوعهای concrete (یا همان کلاسهای معمولی)
• پشتیبانی از مفاهیمی مانند Interception و AOP
• امکان اسکن اسمبلیهای مختلف جهت یافتن اینترفیسها و اتصال خودکار آنها (طراحیهای افزونه پذیر)
روش تعویض IoC Container توکار ASP.NET Core با StructureMap
جزئیات این جایگزین کردن را در مطلب «جایگزین کردن StructureMap با سیستم توکار تزریق وابستگیها در ASP.NET Core 1.0» میتوانید مطالعه کنید.
یا میتوانید از روش فوق استفاده کنید و یا اکنون قسمتی از پروژهی رسمی استراکچرمپ در آدرس https://github.com/structuremap/structuremap.dnx جهت کار با NET Core. طراحی شدهاست. برای کار با آن نیاز است این مراحل طی شوند:
الف) دریافت بستهی نیوگت StructureMap.Dnx
برای این منظور بر روی گره references کلیک راست کرده و گزینهی manage nuget packages را انتخاب کنید. سپس در برگهی browse آن، StructureMap.Dnx را جستجو کرده و نصب نمائید (تیک مربوط به انتخاب pre releases هم باید انتخاب شده باشد):
انجام این مراحل معادل هستند با افزودن یک سطر ذیل به فایل project.json برنامه:
ب) جایگزین کردن Container استراکچرمپ با Container توکار ASP.NET Core
پس از نصب بستهی StructureMap.Dnx، به کلاس آغازین برنامه مراجعه کرده و این تغییرات را اعمال کنید:
در اینجا ابتدا خروجی متد ConfigureServices، به IServiceProvider تغییر کردهاست تا استراکچرمپ این تامین کنندهی سرویسها را ارائه دهد. سپس Container مربوط به استراکچرمپ، وهله سازی شده و همانند روال متداول آن، یک سرویس و کلاس پیاده سازی کنندهی آن معرفی شدهاند (و یا هر تنظیم دیگری را که لازم بود باید در اینجا اضافه کنید). در پایان کار متد Configure آن و پس از این متد، نیاز است متدهای Populate فراخوانی شوند (اولی تعاریف را اضافه میکند و دومی کار تنظیمات را نهایی خواهد کرد).
سپس وهلهای از IServiceProvider، توسط استراکچرمپ تامین شده و بازگشت داده میشود تا بجای IoC Container توکار ASP.NET Core استفاده شود.
در این مثال چون در متد Scan، کار بررسی اسمبلی لایه سرویس برنامه با قراردادهای پیش فرض استراکچرمپ انجام شدهاست، دیگر نیازی به سطر تعریف config.For نیست. در اینجا هرگاه IName ایی یافت شد، به کلاس Name متصل میشود (name هر نامی میتواند باشد).
«بررسی مفاهیم معکوس سازی وابستگیها و ابزارهای مرتبط با آن»
«اصول طراحی SOLID»
«مطالعهی بیشتر»
تزریق وابستگیها (یا Dependency injection = DI) به معنای ارسال نمونهای/وهلهای از وابستگی (یک سرویس) به شیء وابستهی به آن (یک کلاینت) است. در فرآیند تزریق وابستگیها، یک کلاس، وهلههای کلاسهای دیگر مورد نیاز خودش را بجای وهله سازی مستقیم، از یک تزریق کننده دریافت میکند. بنابراین بجای نوشتن newها در کلاس جاری، آنها را به صورت وابستگیهایی در سازندهی کلاس تعریف میکنیم تا توسط یک IoC Container تامین شوند. در اینجا به فریم ورکهایی که کار وهله سازی این وابستگیها را انجام میدهند، IoC Container و یا DI container میگوییم (IoC = inversion of control ).
چندین نوع تزریق وابستگیها وجود دارند که دو حالت زیر، عمومیترین آنها است:
الف) تزریق در سازندهی کلاس: لیست وابستگیهای یک کلاس، به عنوان پارامترهای سازندهی آن ذکر میشوند.
ب) تزریق در خواص یا Setter injection: کلاینت خواصی get و set را به صورت public معرفی میکند و سپس IoC Container با وهله سازی آنها، وابستگیهای مورد نیاز را تامین خواهد کرد.
تزریق وابستگیها در ASP.NET Core
برخلاف نگارشهای قبلی ASP.NET، این نگارش جدید از ابتدا با دید پشتیبانی کامل از DI طراحی شدهاست و این مفهوم، در سراسر اجزای آن به صورت یکپارچهای پشتیبانی میشود. همچنین به همراه یک minimalistic DI container توکار نیز هست .
این IoC Container توکار از 4 حالت طول عمر ذیل پشتیبانی میکند:
- instance: در هربار نیاز به یک وابستگی خاص، تنها یک وهله از آن در اختیار مصرف کننده قرار میگیرد و در اینجا شما هستید که مسئول تعریف نحوهی وهله سازی این شیء خواهید بود (برای بار اول).
- transient: هربار که نیاز به وابستگی خاصی بود، یک وهلهی جدید از آن توسط IoC Container تولید و ارائه میشود.
- singleton: در این حالت تنها یک وهله از وابستگی درخواست شده در طول عمر برنامه تامین میشود.
- scoped: در طول عمر یک scope خاص، تنها یک وهله از وابستگی درخواست شده، در اختیار مصرف کنندهها قرار میگیرد. برای مثال مرسوم است که به ازای یک درخواست وب، تنها یک وهله از شیءایی خاص در اختیار تمام مصرف کنندههای آن قرار گیرد (single instance per web request).
طول عمر singleton، برای سرویسها و کلاسهای config مناسب هستند. به این ترتیب به کارآیی بالاتری خواهیم رسید و دیگر نیازی نخواهد بود تا هر بار این اطلاعات خوانده شوند. حالت scoped برای وهله سازی الگوی واحد کار و پیاده سازی تراکنشها مناسب است. برای مثال در طی یک درخواست وب، یک تراکنش باید صورت گیرد.
حالت scoped در حقیقت نوع خاصی از حالت transient است. در حالت transient صرفنظر از هر حالتی، هربار که وابستگی ویژهای درخواست شود، یک وهلهی جدید از آن تولید خواهد شد. اما در حالت scoped فقط یک وهلهی از وابستگی مورد نظر، در بین تمام اشیاء وابستهی به آن، در طول عمر آن scope تولید میشود.
بنابراین در برنامههای وب دو نوع singleton برای معرفی کلاسهای config و نوع scoped برای پیاده سازی تراکنشها و همچنین بالابردن کارآیی برنامه در طی یک درخواست وب (با عدم وهله سازی بیش از اندازهی از کلاسهای مختلف مورد نیاز)، بیشتر از همه به کار برده میشوند.
یک مثال کاربردی: بررسی نحوهی تزریق یک سرویس سفارشی به کمک IoC Container توکار ASP.NET Core
مثال جاری که بر اساس ASP.NET Core Web Application و با قالب خالی آن ایجاد شدهاست، دارای نام فرضی Core1RtmEmptyTest است. در همین پروژه بر روی پوشهی src، کلیک راست کرده و گزینهی Add new project را انتخاب کنید و سپس یک پروژهی جدید از نوع NET Core -> Class library. را به آن، با نام Core1RtmEmptyTest.Services اضافه کنید (تصویر فوق).
در ادامه کلاس نمونهی سرویس پیامها را به همراه اینترفیس آن، با محتوای زیر به آن اضافه کنید:
namespace Core1RtmEmptyTest.Services { public interface IMessagesService { string GetSiteName(); } public class MessagesService : IMessagesService { public string GetSiteName() { return "DNT"; } } }
انجام اینکار معادل است با افزودن یک سطر ذیل به فایل project.json پروژه:
{ "dependencies": { // same as before "Core1RtmEmptyTest.Services": "1.0.0-*" },
public void Configure( IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, IMessagesService messagesService)
public void Configure( IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, IMessagesService messagesService) { app.Run(async context => { var siteName = messagesService.GetSiteName(); await context.Response.WriteAsync($"Hello {siteName}"); }); }
System.InvalidOperationException No service for type 'Core1RtmEmptyTest.Services.IMessagesService' has been registered. at Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ServiceProviderServiceExtensions.GetRequiredService(IServiceProvider provider, Type serviceType) at Microsoft.AspNetCore.Hosting.Internal.ConfigureBuilder.Invoke(object instance, IApplicationBuilder builder) System.Exception Could not resolve a service of type 'Core1RtmEmptyTest.Services.IMessagesService' for the parameter 'messagesService' of method 'Configure' on type 'Core1RtmEmptyTest.Startup'. at Microsoft.AspNetCore.Hosting.Internal.ConfigureBuilder.Invoke(object instance, IApplicationBuilder builder) at Microsoft.AspNetCore.Hosting.Internal.WebHost.BuildApplication()
public class Startup { public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { services.AddTransient<IMessagesService, MessagesService>(); }
پس از اینکار، مجددا برنامه را اجرا کنید. اکنون این خروجی باید مشاهده شود:
و به این معنا است که اکنون IoC Cotanier توکار ASP.NET Core، میداند زمانیکه به IMessagesService رسید، چگونه باید آنرا وهله سازی کند.
چه سرویسهایی به صورت پیش فرض در IoC Container توکار ASP.NET Core ثبت شدهاند؟
در ابتدای متد ConfigureServices یک break point را قرار داده و برنامه را در حالت دیباگ اجرا کنید:
همانطور که ملاحظه میکنید، به صورت پیش فرض 16 سرویس در اینجا ثبت شدهاند که تاکنون با دو مورد از آنها کار کردهایم.
امکان تزریق وابستگیها در همه جا!
در مثال فوق، سرویس سفارشی خود را در متد Configure کلاس آغازین برنامه تزریق کردیم. نکتهی مهم اینجا است که برخلاف نگارشهای قبلی ASP.NET MVC (یعنی بدون نیاز به تنظیمات خاصی برای قسمتهای مختلف برنامه)، میتوان این تزریقها را در کنترلرها، در میان افزارها، در فیلترها در ... همه جا و تمام اجزای ASP.NET Core 1.0 انجام داد و دیگر اینبار نیازی نیست تا نکتهی ویژهی نحوهی تزریق وابستگیها در فیلترها یا کنترلرهای ASP.NET MVC را یافته و سپس اعمال کنید. تمام اینها از روز اول کار میکنند. همینقدر که کار ثبت سرویس خود را در متد ConfigureServices انجام دادید، این سرویس در سراسر اکوسیستم ASP.NET Core، قابل دسترسی است.
نیاز به تعویض IoC Container توکار ASP.NET Core
قابلیت تزریق وابستگیهای توکار ASP.NET Core صرفا جهت برآورده کردن نیازمندیهای اصلی آن طراحی شدهاست و نه بیشتر. بنابراین توسط آن قابلیتهای پیشرفتهای را که سایر IoC Containers ارائه میدهند، نخواهید یافت. برای مثال تعویض امکانات تزریق وابستگیهای توکار ASP.NET Core با StructureMap این مزایا را به همراه خواهد داشت:
• امکان ایجاد child/nested containers (پشتیبانی از سناریوهای چند مستاجری)
• پشتیبانی از Setter Injection
• امکان انتخاب سازندهای خاص (اگر چندین سازنده تعریف شده باشند)
• سیم کشی خودکار یا Conventional "Auto" Registration (برای مثال اتصال اینترفیس IName به کلاس Name به صورت خودکار و کاهش تعداد تعاریف ابتدای برنامه)
• پشتیبانی توکار از Lazy و Func
• امکان وهله سازی از نوعهای concrete (یا همان کلاسهای معمولی)
• پشتیبانی از مفاهیمی مانند Interception و AOP
• امکان اسکن اسمبلیهای مختلف جهت یافتن اینترفیسها و اتصال خودکار آنها (طراحیهای افزونه پذیر)
روش تعویض IoC Container توکار ASP.NET Core با StructureMap
جزئیات این جایگزین کردن را در مطلب «جایگزین کردن StructureMap با سیستم توکار تزریق وابستگیها در ASP.NET Core 1.0» میتوانید مطالعه کنید.
یا میتوانید از روش فوق استفاده کنید و یا اکنون قسمتی از پروژهی رسمی استراکچرمپ در آدرس https://github.com/structuremap/structuremap.dnx جهت کار با NET Core. طراحی شدهاست. برای کار با آن نیاز است این مراحل طی شوند:
الف) دریافت بستهی نیوگت StructureMap.Dnx
برای این منظور بر روی گره references کلیک راست کرده و گزینهی manage nuget packages را انتخاب کنید. سپس در برگهی browse آن، StructureMap.Dnx را جستجو کرده و نصب نمائید (تیک مربوط به انتخاب pre releases هم باید انتخاب شده باشد):
انجام این مراحل معادل هستند با افزودن یک سطر ذیل به فایل project.json برنامه:
{ "dependencies": { // same as before "StructureMap.Dnx": "0.5.1-rc2-final" },
پس از نصب بستهی StructureMap.Dnx، به کلاس آغازین برنامه مراجعه کرده و این تغییرات را اعمال کنید:
public class Startup { public IServiceProvider ConfigureServices(IServiceCollection services) { services.AddDirectoryBrowser(); var container = new Container(); container.Configure(config => { config.Scan(_ => { _.AssemblyContainingType<IMessagesService>(); _.WithDefaultConventions(); }); //config.For<IMessagesService>().Use<MessagesService>(); config.Populate(services); }); container.Populate(services); return container.GetInstance<IServiceProvider>(); }
سپس وهلهای از IServiceProvider، توسط استراکچرمپ تامین شده و بازگشت داده میشود تا بجای IoC Container توکار ASP.NET Core استفاده شود.
در این مثال چون در متد Scan، کار بررسی اسمبلی لایه سرویس برنامه با قراردادهای پیش فرض استراکچرمپ انجام شدهاست، دیگر نیازی به سطر تعریف config.For نیست. در اینجا هرگاه IName ایی یافت شد، به کلاس Name متصل میشود (name هر نامی میتواند باشد).
در قسمت قبلی درباره تفاوتهای Stack و Heap، صحبت کرده و به این نتیجه رسیدیم که برای آزادسازی حافظه Heap، در صورتیکه نخواهیم اینکار را بصورت دستی انجام دهیم، نیاز به Garbage Collector پیدا خواهیم کرد.
تاریخچهای مختصر از GC در NET.
ایده اولیه ایجاد Garbage Collector در NET.، در سال 1990 بود که در آن زمان، مایکروسافت مشغول پیاده سازی خود از JavaScript بنام JScript بود. در ابتدا JScript توسط تیمی چهار نفره توسعه داده میشد و در آن زمان یکی از اعضای این تیم به نام Patrick Dussud که بعنوان پدر Garbage Collector در NET. شناخته میشود، یک Conservative GC را داخل تیم توسعه داد. در آن زمان CLR ای وجود نداشت و Patrick Dussud برروی JVM کار میکرد.
مایکروسافت سعی بر پیاده سازی نسخهای اختصاصی از JVM را برای خود بجای ایجاد چیزی شبیه به NET Runtime. فعلی داشت؛ اما بعد از شکل گیری تیم CLR، به این نتیجه رسیدند که JVM برای آنها محدودیتهایی را ایجاد میکند و به همین دلیل شروع به ایجاد Environment خود کردند.
با این تصمیم، Patrick Dussud مجددا یک GC جدید را با ایده "بهترین GC ممکن" با زبان LISP که در آن بیشترین مهارت را داشت، بصورت Prototype نوشت و سپس یک Transpiler از LISP را به ++C نوشت که کدهای آن قابل استفاده در Runtime مایکروسافت باشد.
کدهای فعلی مربوط به Garbage Collector مورد استفاده در NET. در این فایل از ریپازیتوری runtime مایکروسافت قابل دسترسی هستند. در حال حاضر خانم Maoni Stephens مدیر فنی تیم GC مایکروسافت هستند که کنفرانسها و مقالات زیادی نیز درباره نکات مختلف پیاده سازی GC در بلاگ خود نوشته و ارائه کردهاند.
در حال حاضر، سه حالت (flavor) از GC در NET. تعبیه شدهاست و هرکدام از این حالات برای انواع مختلفی از برنامهها بهینه شدهاست که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم.
این نوع GC برای برنامههای سمت سرور نظیر ASP.NET Core و WCF بهینه سازی شدهاست که تعداد ریکوئستهای زیادی به آنها وارد میشود و هر ریکوئست باعث allocate شدن اشیا مختلفی شده و بطور کلی، نرخ allocation و deallocation در آنها بالاست.
Server GC به ازای هر پردازنده، از یک Heap و یک GC Thread مجزا استفاده میکند. این بدین معناست که اگر شما یک پردازنده را با هشت Core داشته باشید، در زمان Garbage Collection، روی هرکدام از Coreها یک Heap و GC Thread مستقل وجود دارد که عمل Garbage Collection را انجام میدهند.
این شکل عملکرد باعث میشود که Collection، در سریعترین زمان ممکن، بدون وقفه اضافه انجام شود و برنامه شما اصطلاحا ((Freeze)) نشود.
Server GC فقط روی پردازندههای چند هستهای قابل اجراست و اگر سعی کنید برنامه خود را روی یک سیستم با پردازنده تک هستهای در حالت Server GC اجرا کنید، بصورت خودکار برنامه شما از Non-Concurrent Workstation GC استفاده کرده و اصطلاحا Fallback خواهد شد.
اگر نیاز دارید که در برنامههایی بهغیر از Server-Side Applicationها، نظیر WPF و Windows Serviceها و ... از این نوع GC استفاده کنید (به شرط چند هسته بودن پردازنده)، میتوانید این تنظیمات را به فایل app.config یا web.config خود اضافه کنید:
همچنین در برنامههای NET Core.ای نیز میتوانید این تنظیمات را داخل فایل csproj. برنامه خود اضافه کنید:
این حالت، حالت پیشفرض مورد استفاده در برنامههای Windows Forms و Windows Service است. این حالت از GC برای برنامههایی بهینه شدهاست که در آنها، هنگام وقوع Garbage Collection، برنامه توقف و مکث حتی چند لحظهای نداشته و Collection باعث نشود که کاربر نتواند روی یک دکمه کلیک کند و اصطلاحا برنامه ((Unresponsive)) شود.
برای فعالسازی Concurrent Workstation GC این تنظیمات را داخل config برنامه خود باید اعمال کنید:
این حالت شبیه به حالت Server GC است؛ با این تفاوت که عمل Collection روی Thread ای که درخواست allocate کردن یک object را کرده است، صورت میگیرد.
برای مثال:
این حالت از GC برای برنامههای Server-Side ای که برروی پردازنده تک هستهای اجرا میشوند، پیشنهاد میشود. برای فعالسازی این حالت، تنظیمات داخل config برنامه به این صورت باید تغییر پیدا کند:
این جدول، کمک خواهد کرد که بر اساس نوع برنامه خود، تنظیمات درستی را برای GC اعمال نمایید (در اکثر موارد، تنظیمات پیشفرض بهترین انتخاب بوده و نیازی به تغییر روند کار GC نیست):
تاریخچهای مختصر از GC در NET.
ایده اولیه ایجاد Garbage Collector در NET.، در سال 1990 بود که در آن زمان، مایکروسافت مشغول پیاده سازی خود از JavaScript بنام JScript بود. در ابتدا JScript توسط تیمی چهار نفره توسعه داده میشد و در آن زمان یکی از اعضای این تیم به نام Patrick Dussud که بعنوان پدر Garbage Collector در NET. شناخته میشود، یک Conservative GC را داخل تیم توسعه داد. در آن زمان CLR ای وجود نداشت و Patrick Dussud برروی JVM کار میکرد.مایکروسافت سعی بر پیاده سازی نسخهای اختصاصی از JVM را برای خود بجای ایجاد چیزی شبیه به NET Runtime. فعلی داشت؛ اما بعد از شکل گیری تیم CLR، به این نتیجه رسیدند که JVM برای آنها محدودیتهایی را ایجاد میکند و به همین دلیل شروع به ایجاد Environment خود کردند.
با این تصمیم، Patrick Dussud مجددا یک GC جدید را با ایده "بهترین GC ممکن" با زبان LISP که در آن بیشترین مهارت را داشت، بصورت Prototype نوشت و سپس یک Transpiler از LISP را به ++C نوشت که کدهای آن قابل استفاده در Runtime مایکروسافت باشد.
کدهای فعلی مربوط به Garbage Collector مورد استفاده در NET. در این فایل از ریپازیتوری runtime مایکروسافت قابل دسترسی هستند. در حال حاضر خانم Maoni Stephens مدیر فنی تیم GC مایکروسافت هستند که کنفرانسها و مقالات زیادی نیز درباره نکات مختلف پیاده سازی GC در بلاگ خود نوشته و ارائه کردهاند.
در حال حاضر، سه حالت (flavor) از GC در NET. تعبیه شدهاست و هرکدام از این حالات برای انواع مختلفی از برنامهها بهینه شدهاست که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم.
Server GC
این نوع GC برای برنامههای سمت سرور نظیر ASP.NET Core و WCF بهینه سازی شدهاست که تعداد ریکوئستهای زیادی به آنها وارد میشود و هر ریکوئست باعث allocate شدن اشیا مختلفی شده و بطور کلی، نرخ allocation و deallocation در آنها بالاست. Server GC به ازای هر پردازنده، از یک Heap و یک GC Thread مجزا استفاده میکند. این بدین معناست که اگر شما یک پردازنده را با هشت Core داشته باشید، در زمان Garbage Collection، روی هرکدام از Coreها یک Heap و GC Thread مستقل وجود دارد که عمل Garbage Collection را انجام میدهند.
این شکل عملکرد باعث میشود که Collection، در سریعترین زمان ممکن، بدون وقفه اضافه انجام شود و برنامه شما اصطلاحا ((Freeze)) نشود.
Server GC فقط روی پردازندههای چند هستهای قابل اجراست و اگر سعی کنید برنامه خود را روی یک سیستم با پردازنده تک هستهای در حالت Server GC اجرا کنید، بصورت خودکار برنامه شما از Non-Concurrent Workstation GC استفاده کرده و اصطلاحا Fallback خواهد شد.
اگر نیاز دارید که در برنامههایی بهغیر از Server-Side Applicationها، نظیر WPF و Windows Serviceها و ... از این نوع GC استفاده کنید (به شرط چند هسته بودن پردازنده)، میتوانید این تنظیمات را به فایل app.config یا web.config خود اضافه کنید:
<configuration> <runtime> <gcServer enabled="true"/> </runtime> </configuration>
همچنین در برنامههای NET Core.ای نیز میتوانید این تنظیمات را داخل فایل csproj. برنامه خود اضافه کنید:
<PropertyGroup> <ServerGarbageCollection>true</ServerGarbageCollection> </PropertyGroup>
Concurrent Workstation GC
این حالت، حالت پیشفرض مورد استفاده در برنامههای Windows Forms و Windows Service است. این حالت از GC برای برنامههایی بهینه شدهاست که در آنها، هنگام وقوع Garbage Collection، برنامه توقف و مکث حتی چند لحظهای نداشته و Collection باعث نشود که کاربر نتواند روی یک دکمه کلیک کند و اصطلاحا برنامه ((Unresponsive)) شود.
برای فعالسازی Concurrent Workstation GC این تنظیمات را داخل config برنامه خود باید اعمال کنید:
<configuration> <runtime> <gcConcurrent enabled="true" /> </runtime> </configuration>
Non-Concurrent Workstation GC
این حالت شبیه به حالت Server GC است؛ با این تفاوت که عمل Collection روی Thread ای که درخواست allocate کردن یک object را کرده است، صورت میگیرد.
برای مثال:
- Thread شماره یک درخواست allocate کردن یک string با طول 10000 کاراکتر را میدهد.
- حافظه، فضای کافی برای تخصیص این حجم از حافظه را نداشته و سعی میکند با اجرای Garbage Collector، این حجم فضای مورد نیاز از حافظه را خالی کند.
- CLR تمام Threadهای برنامه را متوقف میکند و Garbage Collector شروع به کار کرده و اشیا بلااستفاده «روی Thread ای که آن را فراخوانی کرده است» را Collect میکند.
- بعد از پایان Collection، تمامی Threadهای برنامه که در مرحله قبل متوقف شده بودند، مجددا شروع به کار خواهند کرد.
این حالت از GC برای برنامههای Server-Side ای که برروی پردازنده تک هستهای اجرا میشوند، پیشنهاد میشود. برای فعالسازی این حالت، تنظیمات داخل config برنامه به این صورت باید تغییر پیدا کند:
<configuration> <runtime> <gcConcurrent enabled="false" /> </runtime> </configuration>
این جدول، کمک خواهد کرد که بر اساس نوع برنامه خود، تنظیمات درستی را برای GC اعمال نمایید (در اکثر موارد، تنظیمات پیشفرض بهترین انتخاب بوده و نیازی به تغییر روند کار GC نیست):
Server GC | Non-Concurrent Workstation | Concurrent Workstation | |
Maximize throughput on multi-processor machines for server apps that create multiple threads to handle the same types of requests. | Maximize throughput on single-processor machines. | Balance throughput and responsiveness for client apps with UI. | Design Goal |
1 per processor ( hyper thread aware ) | 1 | 1 | Number of Heaps |
1 dedicated GC thread per processor | The thread which performs the allocation that triggers the GC. | The thread which performs the allocation that triggers the GC. | GC Threads |
EE is suspended during a GC. | EE is suspended during a GC. | EE is suspended much shorter but several times during a GC. | Execution Engine Suspension |
<gcServer enabled="true"> | <gcConcurrent enabled="false"> | <gcConcurrent enabled="true"> | Config Setting |
Non-Concurrent Workstation GC | On a single processor (fallback) |
دیشب نسخه 6 پیشنمایش دات نت کور 3، منتشر شد و ویژگیهای بسیار خوبی را ارائه کرد و بهانهای شد تا با برخی از ویژگیها مخصوص خروجی گرفتن از برنامه در دات نت کور 3 آشنا بشویم.
و سپس با دستور زیر در cmd اقدام به گرفتن خروجی کنید:
در یک پروژهی سادهی WPF، حجم برنامه از 68 مگابایت، به 28 مگابایت کاهش پیدا کرد.
PublishSingleFile
توسط این دستور میتوانید برنامه خودتان را همراه با تمام اسمبلیها و فایلها، در یک فایل Exe قرار دهید و اجرا کنید. برای بار اول اجرا ممکن است چند ثانیه طول بکشد ولی از دفعات بعد، تاخیری در اجرا نخواهیم داشت. در واقع این روش تمام فایلها را فشرده کرده و با اجرا، در مسیر مشخصی آنپک میکند.
روش استفاده از آن به این صورت هست که پنجره CMD را در کنار فایل پروژه باز کنید و دستور زیر را اجرا کنید:
dotnet publish -r win10-x64 /p:PublishSingleFile=true
ReadyToRun
توسط این دستور میتوانید سرعت اجرای برنامههای دات نت کور را شدیدا بهبود بخشید. شما میتوانید با کامپایل کردن اسمبلیهای برنامه به فرمت R2R، علاوه بر کاهش زمان اجرای برنامه، میزان استفاده از حافظه را هم کاهش دهید. البته حجم برنامهی خروجی در این روش بیشتر است؛ چون هم شامل کدهای IL برنامه هست و هم شامل همان کدها بصورت Native تا بتواند اجرای برنامه را سرعت ببخشد.
نتایج زیر، بر روی پروژهی سادهی WPF اجرا شده
With ReadyToRun images | IL-only Application |
Startup time: 1.3 seconds | Startup time: 1.9 seconds |
Memory usage: 55.7 MB | Memory usage: 69.1 MB |
Application size: 156 MB | Application size: 150 MB |
برای فعالسازی آن، تگ زیر را به فایل پروژه اضافه کنید:
<PublishReadyToRun>true</PublishReadyToRun>
dotnet publish -r win-x64 -c Release
در حال حاضر این روش فقط برای حالت Self-Contained کار میکند و در نسخهی بعدی برای FramworkDependent هم فعال میشود.
Assembly linking
توسط این ابزار میتوانید حجم و سایز برنامه را کاهش دهید. روش کار به این صورت است که کدهای IL را اسکن میکند و فقط اسمبلیهای استفاده شده در برنامه را در کنار برنامه قرار میدهد که باعث کاهش حجم برنامه میشود.
برای فعالسازی آن، تگ زیر را به فایل پروژه اضافه کنید:
<PublishTrimmed>true</PublishTrimmed>
و سپس با دستور زیر در cmd اقدام به گرفتن خروجی کنید:
dotnet publish -r win-x64 -c Release
نکته: شما میتوانید از ایمیجهای ReadyToRun و Linker همزمان استفاده کنید. اولی حجم برنامه را افزایش میدهد و دومی کاهش! و این در حال حاضر باعث ایجاد مشکلاتی میشود که قرار هست در نسخهی بعدی، یعنی پیشنمایش 7، رفع بشود. در حال حاضر بهتر است از هر دو دستور باهم استفاده نکنید.
اشتراکها