مطالب
پیاده سازی پروژه نقاشی (Paint) به صورت شی گرا 5#
در ادامه مطلب پیاده سازی پروژه نقاشی (Paint) به صورت شی گرا 4# به تشریح مابقی کلاس‌های برنامه می‌پردازیم.  

در این پست به شرح کلاس Rectangle جهت رسم مستطیل و Square جهت رسم مربع می‌پردازیم

using System.Drawing;

namespace PWS.ObjectOrientedPaint.Models
{
    /// <summary>
    /// Rectangle
    /// </summary>
    public class Rectangle : Shape
    {
        #region Constructors (2)

        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="Rectangle" /> class.
        /// </summary>
        /// <param name="startPoint">The start point.</param>
        /// <param name="endPoint">The end point.</param>
        /// <param name="zIndex">Index of the z.</param>
        /// <param name="foreColor">Color of the fore.</param>
        /// <param name="thickness">The thickness.</param>
        /// <param name="isFill">if set to <c>true</c> [is fill].</param>
        /// <param name="backgroundColor">Color of the background.</param>
        public Rectangle(PointF startPoint, PointF endPoint, int zIndex, Color foreColor, byte thickness, bool isFill, Color backgroundColor)
            : base(startPoint, endPoint, zIndex, foreColor, thickness, isFill, backgroundColor)
        {
            ShapeType = ShapeType.Rectangle;
        }

        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="Rectangle" /> class.
        /// </summary>
        public Rectangle()
        {
            ShapeType = ShapeType.Rectangle;
        }

        #endregion Constructors

        #region Methods (1)

        // Public Methods (1) 

        /// <summary>
        /// Draws the specified g.
        /// </summary>
        /// <param name="g">The g.</param>
        public override void Draw(Graphics g)
        {
            if (IsFill)
                g.FillRectangle(BackgroundBrush, StartPoint.X, StartPoint.Y, Width, Height);
            g.DrawRectangle(Pen, StartPoint.X, StartPoint.Y, Width, Height);
            base.Draw(g);
        }

        #endregion Methods
    }
}
کلاس Rectangle از کلاس پایه طراحی شده در ^ ارث بری دارد. این کلاس ساده بوده و تنها شامل یک سازنده و متد ترسیم شی مستطیل می‌باشد.

کلاس بعدی کلاس Square می‌باشد، که از کلاس بالا (Rectangle) ارث بری داشته است، کد‌های این کلاس را در زیر مشاهده می‌کنید.
using System;
using System.Drawing;

namespace PWS.ObjectOrientedPaint.Models
{
    /// <summary>
    /// Square
    /// </summary>
    public class Square : Rectangle
    {
#region Constructors (2) 

        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="Square" /> class.
        /// </summary>
        /// <param name="startPoint">The start point.</param>
        /// <param name="endPoint">The end point.</param>
        /// <param name="zIndex">Index of the z.</param>
        /// <param name="foreColor">Color of the fore.</param>
        /// <param name="thickness">The thickness.</param>
        /// <param name="isFill">if set to <c>true</c> [is fill].</param>
        /// <param name="backgroundColor">Color of the background.</param>
        public Square(PointF startPoint, PointF endPoint, int zIndex, Color foreColor, byte thickness, bool isFill, Color backgroundColor)
        {
            float x = 0, y = 0;
            float width = Math.Abs(endPoint.X - startPoint.X);
            float height = Math.Abs(endPoint.Y - startPoint.Y);
            if (startPoint.X <= endPoint.X && startPoint.Y <= endPoint.Y)
            {
                x = startPoint.X;
                y = startPoint.Y;
            }
            else if (startPoint.X >= endPoint.X && startPoint.Y >= endPoint.Y)
            {
                x = endPoint.X;
                y = endPoint.Y;
            }
            else if (startPoint.X >= endPoint.X && startPoint.Y <= endPoint.Y)
            {
                x = endPoint.X;
                y = startPoint.Y;
            }
            else if (startPoint.X <= endPoint.X && startPoint.Y >= endPoint.Y)
            {
                x = startPoint.X;
                y = endPoint.Y;
            }
            StartPoint = new PointF(x, y);
            var side = Math.Max(width, height);
            EndPoint = new PointF(x+side, y+side);
            ShapeType = ShapeType.Square;
            Zindex = zIndex;
            ForeColor = foreColor;
            Thickness = thickness;
            BackgroundColor = backgroundColor;
            IsFill = isFill;
        }

        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="Square" /> class.
        /// </summary>
        public Square()
        {
            ShapeType = ShapeType.Square;
        }

#endregion Constructors 
    }
}
این کلاس شامل دو سازنده می‌باشد که سازنده دوم فقط نوع شی را تعیین می‌کند و بقیه کارهای آن مانند مستطیل است، در واقع می‌توان از یک دیدگاه گفت که مربع یک مستطیل است که اندازه طول و عرض آن یکسان است. در سازنده اول (نحوه ترسیم شکل) ابتدا نقاط ابتدا و انتهای رسم شکل تعیین شده و سپس با توجه به پارامترهای محاسبه شده نوع شی جهت ترسیم و دیگر خصوصیات کلاس مقدار دهی می‌شود، با این تفاوت که در نقطه EndPoint طول و عرض مربع برابر با بزرگترین مقدار طول و عرض وارد شده در سازنده کلاس تعیین شده و مربع شکل می‌گیرد. مابقی متدهای ترسیم و ... طبق کلاس پایه مستطیل و Shape تعیین می‌شود.
مطالب قبل:
پیاده سازی پروژه نقاشی (Paint) به صورت شی گرا 1# 
پیاده سازی پروژه نقاشی (Paint) به صورت شی گرا 2# 
پیاده سازی پروژه نقاشی (Paint) به صورت شی گرا 3#
پیاده سازی پروژه نقاشی (Paint) به صورت شی گرا 4# 
مطالب
استفاده از LINQ to XML جهت خواندن فیدهای RSS

مثال زیر را به عنوانی نمونه‌ای از کاربرد LINQ to XML برای خواندن فیدهای RSS که اساسا به فرمت XML هستند می‌توان ارائه داد.
ابتدا کد کامل مثال را در نظر بگیرید:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Xml.Linq;

namespace LinqToRSS
{
public static class LanguageExtender
{
public static string SafeValue(this XElement input)
{
return (input == null) ? string.Empty : input.Value;
}

public static DateTime SafeDateValue(this XElement input)
{
return (input == null) ? DateTime.MinValue : DateTime.Parse(input.Value);
}
}

public class RssEntry
{
public string Title { set; get; }
public string Description { set; get; }
public string Link { set; get; }
public DateTime PublicationDate { set; get; }
public string Author { set; get; }
public string BlogName { set; get; }
public string BlogAddress { set; get; }
}

public class Rss
{
static XElement selectDate(XElement date1, XElement date2)
{
return date1 ?? date2;
}

public static List<RssEntry> GetEntries(string feedUrl)
{
//applying namespace in an XElement
XName xn = XName.Get("{http://purl.org/dc/elements/1.1/}creator");//{namespace}root
XName xn2 = XName.Get("{http://purl.org/dc/elements/1.1/}date");

var feed = XDocument.Load(feedUrl);
if (feed.Root == null) return null;

var items = feed.Root.Element("channel").Elements("item");
var feedQuery =
from item in items
select new RssEntry
{
Title = item.Element("title").SafeValue(),
Description = item.Element("description").SafeValue(),
Link = item.Element("link").SafeValue(),
PublicationDate =
selectDate(item.Element(xn2), item.Element("pubDate")).SafeDateValue(),
Author = item.Element(xn).SafeValue(),
BlogName = item.Parent.Element("title").SafeValue(),
BlogAddress = item.Parent.Element("link").SafeValue()
};

return feedQuery.ToList();
}
}

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
List<RssEntry> entries = Rss.GetEntries("http://weblogs.asp.net/aspnet-team/rss.aspx");
if (entries != null)
foreach (var item in entries)
Console.WriteLine(item.Title);

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

توضیحات:
1- در این مثال فقط جهت سهولت بیان آن در یک صفحه، تمامی کلاس‌های تعریف شده در یک فایل آورده شدند. این روش صحیح نیست و باید به ازای هر کلاس یک فایل جدا در نظر گرفته شود.
2- کلاس LanguageExtender از قابلیت extension methods سی شارپ 3 استفاده می‌کند. به این صورت کلاس XElement دات نت بسط یافته و دو متد به آن اضافه می‌شود که به سادگی در کدهای خود می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. هدف آن هم بررسی نال بودن یک آیتم دریافتی و ارائه‌ی حاصلی امن برای این مورد است.
3- کلاس RssEntry به جهت استفاده در خروجی کوئری LINQ تعریف شد. می‌خواهیم خروجی نهایی، یک لیست جنریک از نوع RssEntry باشد.
4- متد اصلی برنامه، GetEntries است. این متد آدرس اینترنتی یک فید را دریافت کرده و پس از آنالیز، آن‌را به صورت یک لیست بر می‌گرداند.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<?xml-stylesheet type="text/xsl" href="http://weblogs.asp.net/utility/FeedStylesheets/rss.xsl" media="screen"?>
<rss version="2.0" xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/" xmlns:slash="http://purl.org/rss/1.0/modules/slash/" xmlns:wfw="http://wellformedweb.org/CommentAPI/">
<channel>
<title>Latest Microsoft Blogs</title>
<link>http://weblogs.asp.net/aspnet-team/default.aspx</link>
<description />
<dc:language>en</dc:language>
<generator>CommunityServer 2007 SP1 (Build: 20510.895)</generator>
<item>
<title>Comments on my recent benchmarks.</title>
<link>http://misfitgeek.com/blog/aspnet/comments-on-my-recent-benchmarks/</link>
<pubDate>Mon, 10 Aug 2009 23:33:59 GMT</pubDate>
<guid isPermaLink="false">c06e2b9d-981a-45b4-a55f-ab0d8bbfdc1c:7166225</guid>
<dc:creator>Misfit Geek: msft</dc:creator>
<slash:comments>0</slash:comments>
<wfw:commentRss xmlns:wfw="http://wellformedweb.org/CommentAPI/">http://weblogs.asp.net/aspnet-team/rsscomments.aspx?PostID=7166225</wfw:commentRss>
<comments>http://misfitgeek.com/blog/aspnet/comments-on-my-recent-benchmarks/#comments</comments>
<description>Overall I’ve been pretty impressed ...</description>
<category domain="http://weblogs.asp.net/aspnet-team/archive/tags/ASP.NET/default.aspx">ASP.NET</category>
</item>
</channel>
</rss>
برای نمونه خروجی یک فید می‌تواند به صورت فوق باشد. آیتم‌های آن به صورت قابل بیان است:
var items = feed.Root.Element("channel").Elements("item");
و نکته مهمی که اینجا وجود دارد، اعمال فضاهای نام بکار رفته در این فایل xml پیشرفته می‌باشد. برای اعمال فضاهای نام به یکی از دو روش زیر می‌توان عمل کرد:

XName.Get("{mynamespace}root");
//or
XName.Get("root", "mynamespace");

مطالب
تست کردن Command/Command Handler ها در MediatR
شاید شما هم در پروژه خودتان نیاز داشته باشید تا اتصالات MediatR را بررسی یا به نوعی از صحت کدهایی که بر پایه MediatR زدید مطمئن شوید. در اینجا به بررسی نحوه Assert کردن اتصالات MediatR می‌پردازم. اول از همه باید به این فکر کرد که چه چیزی را می‌خواهیم تست کنیم؟ طبیعتا وقتی یک Command را ایجاد میکنیم، انتظار داریم که یک CommandHandler مختص به آن نیز ایجاد شده باشد. پس ما به بررسی ساختار کد می‌پردازیم.
برای شروع، یک Interface را با متد IsValid را ایجاد میکنیم. این Interface بعد‌ها توسط کلاس CommandValidator پیاده سازی می‌شود تا هر وظیفه، تشخیص درست بودن اتصالات command را چک کنند.
همانطور که مشخص است، متد IsValid دو پارامتر اسم ارسال کننده (Command,Query,Notification) و اسم Handler این ارسال کننده‌ها را دریافت میکند.
internal interface IValidation
    {
        bool IsValid(string sendNamesEndTo, string handlerNamesEndTo);
    }
کد زیر نحوه پیاده سازی IValidation را برای کلاس CommandValidator، نشان میدهد:
  public bool IsValid(string commandNamesEndTo = "Command", string commandHandlersEndTo = "CommandHandler")
        {
            var assemblies = AppDomain.CurrentDomain.GetAssemblies();

            var commandTypeInfos = assemblies.SelectMany(x => x.DefinedTypes.Where(typeInfo =>
                typeInfo.Name.ToLower().EndsWith(commandNamesEndTo.ToLower()) &&
                typeInfo.ImplementedInterfaces.Any(type => type == typeof(IBaseRequest))));

            var memberInfos = commandTypeInfos as TypeInfo[] ?? commandTypeInfos.ToArray();
            if (!memberInfos.Any())
                throw new ArgumentException("Can not find any Command");

            var handlerTypeInfo = assemblies.SelectMany(x => x.DefinedTypes.Where(typeInfo =>
                typeInfo.Name.ToLower().EndsWith(commandHandlersEndTo.ToLower())));

            var typeInfos = handlerTypeInfo as TypeInfo[] ?? handlerTypeInfo.ToArray();
            if (!typeInfos.Any())
                throw new ArgumentException("Can not find any CommandHandler");

            if (typeInfos.Count() != memberInfos.Count())
                return false;

            return !(from typeInfo in memberInfos
                let interfaces = typeInfos.SelectMany(x => x.ImplementedInterfaces)
                where interfaces.Any(x => x.GenericTypeArguments.All(type => type != typeInfo))
                select typeInfo).Any();
        }
همانطور که مشخص است، برای دو پارامتر ورودی، مقادیر پیش فرض Command و CommandHandler در نظر گرفته شده‌اند. توجه داشته باشید این اسم کامل نیست و تنها نام انتهای کلاس است: برای مثال OrderCommand/OrderCommandHandler:
public bool IsValid(string commandNamesEndTo = "Command", string commandHandlersEndTo = "CommandHandler")
داخل بدنه متد، ابتدا تمام Assembly‌های موجود در App را لیست میکنیم :
var assemblies = AppDomain.CurrentDomain.GetAssemblies();
سپس تمام کلاس‌های تعریف شده‌ای را که از IBaseRequest ارث بری کرده و انتهای نام آن‌ها شامل commandNamesEndTo باشد، لیست می‌کند. می‌توان گفت تا اینجا تمام Command‌ها را پیدا کرده‌ایم. در صورتیکه لیست موجود خالی باشد، یعنی یک‌جای کار مشکل دارد؛ شاید کلا Command ای تعریف نشده یا ... پس یک ArgumentException را throw میکنیم.
            var commandTypeInfos = assemblies.SelectMany(x => x.DefinedTypes.Where(typeInfo =>
                typeInfo.Name.ToLower().EndsWith(commandNamesEndTo.ToLower()) &&
                typeInfo.ImplementedInterfaces.Any(type => type == typeof(IBaseRequest))));

            var memberInfos = commandTypeInfos as TypeInfo[] ?? commandTypeInfos.ToArray();
            if (!memberInfos.Any())
                throw new ArgumentException("Can not find any Command");
در مرحله‌ی بعدی، تمام Handler‌ها را پیدا و لیست میکنیم. در اینجا نیز مانند کد بالا، اگر لیست خالی باشد، به این معناست که هیچ handler ای تعریف نشده‌است.
  var handlerTypeInfo = assemblies.SelectMany(x => x.DefinedTypes.Where(typeInfo =>
                typeInfo.Name.ToLower().EndsWith(commandHandlersEndTo.ToLower())));

            var typeInfos = handlerTypeInfo as TypeInfo[] ?? handlerTypeInfo.ToArray();
            if (!typeInfos.Any())
                throw new ArgumentException("Can not find any CommandHandler");
مرحله بعدی، بررسی کردن تعداد Command‌ها و CommandHandler‌ها می‌باشد. طبیعتا باید مقدار این دو برابر باشند؛ چرا که هر Command، نیاز به یک  CommandHandler نیز دارد. بنابراین اگر تعداد این دو یکسان نبود، ساختار ما درست نیست؛ پس مقدار false برگشت داده می‌شود : 
    if (typeInfos.Count() != memberInfos.Count())
                return false;
بعد از تمام این ماجرا‌ها، به مرحله آخر میرسیم؛ آن هم چک کردن نظیر به نظیر Command‌ها با CommandHandler‌ها می‌باشد. به این صورت که اگر به ازای هر Command تعریف شده یک CommandHandler با GenericTypeArguments از نوع command وجود داشته باشد، می‌توان گفت که ساختار ما درست تعریف شده‌است.
return !(from typeInfo in memberInfos
                let interfaces = typeInfos.SelectMany(x => x.ImplementedInterfaces)
                where interfaces.Any(x => x.GenericTypeArguments.All(type => type != typeInfo))
                select typeInfo).Any();
توجه داشته باشید برای تست کردن قسمت‌هایی مثل Query و Notification نیز می‌توان از همین فرآیند بهره برد؛ البته با کمی تغییر در پیاده سازی متد IsValid.
در نهایت برای استفاده می‌توان به شکل زیر کد‌ها را استفاده کرد : 
var validCommandConfiguration = new CommandValidator().IsValid();

برای دیدن کد‌های کامل پیاده سازی تست Command/Query/Notification، می‌توانید از لینک گیت هاب زیر استفاده کنید.
مطالب
مدیریت Instance در WCF
نحوه پیاده سازی و مدیریت Instance در پروژه‌های مبتنی بر WCF

نکته : آشنایی اولیه با مفاهیم WCF جهت درک صحیح مطالب الزامی است.

تشریح مسئله :  در صورتی که نیاز باشد که نمونه ساخته شده از سرویس (سمت سرور) به صورت Singleton  باشد بهترین روش برای پیاده سازی به چه صورت است.

برای شروع ابتدا مثال زیر را پیاده سازی می‌کنیم.
یک Contract به صورت زیر تعریف می‌کنیم:
[ServiceContract(SessionMode=SessionMode.Allowed)]
    public interface IMyService
    {
        [OperationContract]
        int GetData();             
    }

حالا یک سرویس برای پیاده سازی Interface بالا می‌نویسیم.
[ServiceBehavior( InstanceContextMode = InstanceContextMode.PerCall )]
    public class PerCallService : IMyService
    {
        int count;
        public int GetData()
        {
            return ++count;
        }
    }
همانطور که از نام سرویس مشخص است از این سرویس به ازای هر فراخوانی یک نمونه سمت سرور ساخته می‌شود.
حالا برای مشاهده نتیجه یک پروژه ConsoleApplication ایجاد کنید و سرویس مورد نظر را از روش AddServiceReference به پروژه اضافه کرده در فایل Program کد‌های زیر را کپی کنید.
 static void Main( string[] args )
        {
            Console.WriteLine( "PerCall Service" );

            MyPerCallService.MyServiceClient client = new MyPerCallService.MyServiceClient();
            int count = 0;
            for ( int i = 0 ; i < 5 ; i++ )
            {
                count = client.GetData();              
            }          
            Console.WriteLine( count );
            Console.ReadLine();         
        }
بعد از اجرا خروجی به صورت زیر است:

بعد از 5 بار فراخوانی متد GetData باز خروجی دارای مقدار 1 است. یعنی به ازای هر بار فراخوانی متد GetData یک نمونه از سرویس مورد نظر ساخته می‌شود.این عمل توسط خصوصیت InstanceContextMode که از نوع PerCall است به سرویس اعمال میشود.

حالا یک سرویس دیگر به صورت زیر ایجاد کنید.

 [ServiceBehavior( InstanceContextMode = InstanceContextMode.Single )]
    public class SingleService : IMyService
    {
        int count;
        public int GetData()
        {
            return ++count;
        }
    }
تنها تفاوت این سرویس با سرویس قبلی در این است که InstanceContextMode این سرویس  به صورت Single معرفی شده است. یعنی به ازای n فراخوانی فقط یک نمونه از کلاس ساخته می‌شود. این سرویس رو هم مثل روش قبلی به Client Application اضافه کنید.
کد کلاس Program رو به صورت زیر تغییر دهید.

static void Main( string[] args )
        {
            Console.WriteLine( "Single Service" );

            MySingleService.MyServiceClient client = new MySingleService.MyServiceClient();
            int count = 0;
            for ( int i = 0 ; i < 5 ; i++ )
            {
                count = client.GetData();              
            }          
            Console.WriteLine("Result is : {0}", count );
            Console.ReadLine();         
        }
که بعد از اجرا خروجی به صورت زیر است.

به ازای 5 بار فراخوانی سرویس متغیر Count سمت سرور مقدار قبلی خود را حفظ کرده است.

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
برنامه نویسی موازی بخش دوم (محافظت از مقادیر مشترک)
 در بخش قبلی، مروری کلی بر مفاهیم اصلی برنامه نویسی موازی، از جمله شرایط و نکات استفاده از آن را بررسی کردیم. در انتهای بخش اول عنوان کردیم که در روند برنامه نویسی موازی، اگر دو یا چند Thread به طور مشترک به داده‌ای دسترسی داشته باشند، امکان بروز Race condition وجود خواهد داشت. پس باید کد خود را Thread Safe کنیم. می‌توان برای کنترل رفتارهای عجیب اشیاء در محیط‌های Multi Thread، عنوان Thread Safety را بکار برد.

به طور کلی ۴ روش در #C برای ایجاد Thread Safety وجود دارند:


1- Lock/Monitor
این دو روش یکسان هستند و مانند هم عمل می‌کنند. در واقع در ابتدا روش Monitor وجود داشته و بعد روش lock برای کوتاهی syntax، به صورت بلاکی به #C افزوده شده‌است. این روش تنهای بر روی Thread‌های داخلی App Domain کنترل دارد (اجازه ورود یک Thread) و نمی‌تواند بر روی Thread‌های خارج از این حوزه در محیط‌های Multi Thread محدودیتی اعمال نماید. منظور از Thread‌های داخلی، Thread هایی هستند که داخل Application ما ایجاد شده‌اند.

به تکه کد زیر توجه کنید:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;

 class Program
    {
        static int a = 0;
        static int b = 0;
        static Random random = new Random();
        
        static void Main(string[] args)
        {

            Thread obj = new Thread(Division);
            obj.Start();

            Division();
        }

        static void Division()
        {

            for (int i = 0; i <= 500; i++)
            {

                try
                {
                   
                        //Choosing random numbers between 1 to 5
                        a = random.Next(1, 10);
                        b = random.Next(1, 10);


                        //Dividing
                        double ans = a / b;


                        //Reset Variables
                        a = 0;
                        b = 0;

                        Console.WriteLine("Answer : {0} --> {1}", i, ans);
                    
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    Console.WriteLine(ex.ToString());
                }
            }
        }
    }

همانطور که در کد بالا ملاحظه می‌کنید، متد Division به صورت Thread Safe پیاده سازی نشده‌است! اما مشکل کجاست!؟

با برسی این متد و عملکرد آن متوجه می‌شویم که این متد در یک چرخه‌ی تکرار ۵۰۰ مرتبه‌ای، دو عدد تصادفی را در بازه‌ی ۱ تا ۱۰، انتخاب کرده و آن‌ها را بر هم تقسیم و متغیر‌های تصادفی را با مقدار ۰ پر می‌کند. همین عمل Reset Variable در این متد، باعث بروز خطا در محیط Multi Thread خواهد شد. بدین صورت که اگر این متد مانند مثال بالا توسط دو Thread مجزا فراخوانی شود، یکبار توسط New Thread و بلافاصله در Thread اصلی Application، احتمال این وجود خواهد داشت که در Thread دوم، بعد از انتخاب دو مقدار تصادفی و درست قبل از عملیات تقسیم، به طور همزمان Thread اول عملیات Reset Variable را انجام دهد که باعث بروز خطای تقسیم بر ۰ در Thread دوم می‌شود. این همان مشکلی است که گاها یافتن آن از طریق Debug بسیار دشوار خواهد بود.
اما با تغییر کد به شکل زیر
class Program
    {
        static int a = 0;
        static int b = 0;
        static Random random = new Random();
        static readonly object _object = new object();
        static void Main(string[] args)
        {

            Thread obj = new Thread(Division);
            obj.Start();

            Division();
        }

        static void Division()
        {

            for (int i = 0; i <= 500; i++)
            {

                try
                {
                    Monitor.Enter(_object);
                   
                        //Choosing random numbers between 1 to 5
                        a = random.Next(1, 10);
                        b = random.Next(1, 10);


                        //Dividing
                        double ans = a / b;


                        //Reset Variables
                        a = 0;
                        b = 0;

                        Console.WriteLine("Answer : {0} --> {1}", i, ans);
                    Monitor.Exit(_object);

                }
                catch (Exception ex)
                {
                    Console.WriteLine(ex.ToString());
                }
            }
        }
    }

مادامی که یک Thread در حالت انتخاب اعداد تصادفی تا تقسیم و اعلام نتیجه می‌باشد، به Thread‌های داخلی دیگر، اجازه‌ی ورود به این بخش که تحت کنترل Monitor می‌باشد داده نخواهد شد. همانطور که گفته شده، بازه‌ی تحت کنترل مانیتور میتواند با بلاک Lock(object) جایگزین شود. شیء object یک شیء مشترک (static) میان تمام اشیاء است برای کنترل ورود Thread‌ها و قفل گزاری مشترک بین این اشیاء.

2- Mutex:
این نوع قفل گزاری به منظور محافظت منابع مشترک برای جلوگیری از ورود Thread‌های بیرونی استفاده می‌شود. منظور از Thread‌های بیرونی Thread‌های یک کامپیوتر است. همچنین می‌توان از Mutex بجای lock نیز استفاده کرد؛ اما به دلیل هدف کاری Mutex، باید هزینه‌ی بیشتری (تقریبا 50 برابر کندتر از Lock) پرداخت کرد.
 static void Main()
  { 
    using (var mutex = new Mutex (false, "dotnettips.info Demo"))
    {
     
      if (!mutex.WaitOne (TimeSpan.FromSeconds (3), false))
      {
        Console.WriteLine ("Another app instance is running. Bye!");
        return;
      }
      RunProgram();
    }
  }
 
  static void RunProgram()
  {
    Console.WriteLine ("Running. Press Enter to exit");
    Console.ReadLine();
  }
در مثال بالا از یک Mutex نام دار استفاده شده است که به ما این امکان را می‌دهد تا به صورت Computer-Wide روی Thread‌ها ایجاد محدودیت نماییم. اگر متد بالا را در دو ترمینال اجرا کنید، نسخه‌ی دوم اجرا نخواهد شد. البته این نکته را در نظر داشته باشید که این امکان در سیتم عامل‌های مبتنی بر Linux غیرفعال است .
Mutex دارای دو متد مهم است :

۱- WaiteOne : شروع Blocking با این متد خواهد بود و اگر بتواند عملیات blocking را انجام دهد مقدار True را باز می‌گرداند. این متد دارای دو ورودی دیگر نیز هست که در مقالات بعدی به طور مفصل به آن‌ها اشاره خواهد شد. اما بطور خلاصه می‌توان اینگونه عنوان نمود که یک پارامتر زمان وجود دارد که مدت زمان انتظار برای Blocking را مشخص می‌کند و پارامتر Boolean دیگری که در حالت synchronization مورد استفاده قرار می‌گیرد و خروج و یا عدم خروج از دامنه synchronization را مشخص می‌کند.

۲- ReleaseMutex : شروع آزاد سازی انحصار، با این متد انجام می‌شود.

هیچگاه نباید یک Mutex را در کد رها کرد؛ زیرا باعث به‌وجود آمدن خطاهایی در کد خواهد شد. روش‌هایی برای رها سازی وجود دارد مانند Dispose کردن Mutex و یا استفاده از متد ReleaseMutex. قبل از خروج از کد باید دقت داشت در بخش هایی از کد که از این نوع قفل گزاری استفاده شده‌است، حتما باید مکانیسم‌های Exception Handling و یا Disposing را برای مدیریت Mutex ایجاد شده اعمال کرد.

3 -Semaphore 
یک نسخه پیشرفته‌تر از Mutex است که می‌تواند برای Thread‌های داخلی و یا خارجی استفاده شود و روی آنها اعمال محدودیت کند. همچنین می‌تواند اجازه‌ی ورود یک تا چند Thread را به بخشی از کد، برای محافظت از منابع بدهد. Semaphore نیز مانند Mutex دارای متد‌های Wait و Release است. یک Semaphore با ظرفیت ورود یک Thread در لحظه همان Mutex است. همچنین از Semaphore‌‌ها می‌توان در متدهای Async نیز استفاده کرد.

4- SemaphoreSlim
در واقع یک نسخه‌ی پیشرفته از Monitor و یک نسخه‌ی سبک وزن از Semaphore است و به همان شکل به شما اجازه‌ی محدودیت گزاری فقط بر روی Thread‌های داخلی را می‌دهد. اما بجای اجازه‌ی ورود فقط یک Thread، به شما این امکان را می‌دهد که اجازه‌ی ورود همزمان یک یا چند Thread را به انتخاب خود بدهید.

هزینه‌ی اعمال محدودیت (قفل گزاری) روی Thread ها
به طور کل هزینه‌ی قفل گزاری بر روی Thread‌ها بالاست. اما در صورت نیاز باید انتخاب درستی از بین موارد عنوان شده را انتخاب نمود. lock/Monitor و SemaphoreSlim دارای کمترین هزینه و Mutex و Semaphore دارای بیشترین هزینه و سربار هستند. اگر در Application‌های بزرگ از Mutex و Semaphore به درستی استفاده نشود، به جد باعث کندی خواهد شد.

در بخش بعدی مقاله، Double-checked locking را مورد بررسی قرار خواهیم داد.