مطالب
آشنایی با مفاهیم شیء گرایی در جاوا اسکریپت #1
با توجه به فراگیر شدن استفاده از جاوا اسکریپت و بخصوص مبحث شیء گرایی، تصمیم گرفتم طی سلسله مقالاتی با مباحث شیء گرایی در این زبان بیشتر آشنا شویم. جاوا اسکریپت یک زبان مبتنی بر شیء است و نه شیءگرا و خصوصیات زبان‌های شیء گرا، به طور کامل در آن پیاده سازی نمی‌گردد.
لازم به ذکر است که انواع داده‌ای در جاوا اسکریپت شامل 2 نوع می‌باشند:
1- نوع داده اولیه (Primitive) که شامل Boolean ، Number و Strings می‌باشند.
2- نوع داده Object که طبق تعریف هر Object مجموعه‌ای از خواص و متدها است.
نوع داده‌ای اولیه، از نوع Value Type و نوع داده ای Object، از نوع Refrence Type می‌باشد.

برای تعریف یک شیء (Object) در جاوا اسکریپت، 3 راه وجود دارد:
1 - تعریف و ایجاد یک نمونه مستقیم از یک شیء ( direct instance of an object )
2 – استفاده از function برای تعریف و سپس نمونه سازی از یک شیء ( Object Constructor )
3 – استفاده از متد Object.Create

روش اول :
در روش اول دو راه برای ایجاد اشیاء استفاده می‌گردد که با استفاده از دو مثال ذیل، این دو روش توضیح داده شده‌اند:

مثال اول : (استفاده از new )
<script type=”text/javascript”>
 var person = new Object();
  person.firstname = “John”;
  person.lastname = “Doe”;
  person.age = 50;
  person.eyecolor = “blue”;
  document.write(person.firstname + “ is “ + person.age + “ years old.”);
</script>

result : John is 50 years old.
در این مورد، ابتدا یک شیء پایه ایجاد می‌گردد و خواص مورد نظر برایش تعریف می‌گردد و با استفاده از اسم شیء به این خواص دسترسی داریم.

مثال دوم (استفاده از literal notation )

<script type=”text/javascript”>
var obj = {
   var1: “text1”,
   var2: 5,
   Method: function ()
   {
     alert(this.var1);
   }
  };
  obj.Method();
</script>

 Result : text1
در این مورد با استفاده از کلمه کلیدی var یک شیء تعریف می‌شود و در داخل {}  کلیه خواص و متدهای این شیء تعریف می‌گردد. این روش برای تعریف اشیاء در جاوا اسکریپت بسیار متداول است.
هر دو مثالهای 1 و 2 در روش اول برای ایجاد اشیاء بکار میروند. امکان گسترش دادن اشیاء در این روش و اضافه کردن خواص و متد در آینده نیز وجود دارد. بعنوان مثال می‌توان نوشت :
 Obj.var3 = “text3”;
در این‌حال، خاصیت سومی به مجموع خواص شی Obj اضافه می‌گردد.
حال در این مثال اگر مقدار شی obj را برابر یک شیء دیگر قرار دهیم به نحو زیر :
   var newobj = obj;
  newobj.var1 = "other text";
  alert(obj.var1);// other text
  alert(newobj.var1);// other text
و برای اینکه بتوان از امکانات زبانهای شیء گرا در این زبان استفاده کرد، بایستی الگویی را تعریف کنیم و سپس از روی این الگو، اشیا مورد نظر را پیاده سازی نمائیم.
می‌بینیم که مقدار هر دو متغیر در خروجی یکسان می‌باشد و این موضوع با ماهیت شیء گرایی که در آن همه‌ی اشیایی که از روی یک الگو نمونه سازی می‌گردند مشخصه‌هایی یکسان، ولی مقادیر متفاوتی دارند، متفاوت است. البته این موضوع از آنجا ناشی می‌گردد که اشیاء ایجاد شده در جاوا اسکریپت ذاتا type refrence هستند و به همین منظور برای پیاده سازی الگویی (کلاسی) که بتوان رفتار شیء گرایی را از آن انتظار داشت از روش زیر استفاده میکنیم. برای درک بهتر اسم این الگو را کلاس مینامیم که در روش دوم به آن اشاره میکنیم.

روش دوم :

 <script type=”text/javascript”>
  function Person(firstname, lastname, age, eyecolor)
  {
     this.firstname = firstname;
     this.lastname = lastname;
     this.age = age;
     this.eyecolor = eyecolor;
  }

   var myFather = new Person("John", "Doe", 50, "blue");
  document.write(myFather.firstname + " is " + myFather.age + " years old.");
  result : John is 50 years old.

   var myMother=new person("Sally","Rally",48,"green");
   document.write(myMother.firstname + " is " + myFather.age + " years old.");
   result : Sally is 48 years old.
  </script>
یا به شکل زیر :

 var Person = function (firstname, lastname, age, eyecolor)
  {
     this.firstname = firstname;
     this.lastname = lastname;
     this.age = age;
     this.eyecolor = eyecolor;
  }

  var myFather = new Person("John", "Doe", 50, "blue");
  document.write(myFather.firstname + " is " + myFather.age + " years old.");
   result : John is 50 years old.

   var myMother=new person("Sally","Rally",48,"green");
   document.write(myMother.firstname + " is " + myFather.age + " years old.");
   result : Sally is 48 years old.
به این روش Object Constructor یا سازنده اشیاء گفته می‌شود.
در اینجا با استفاده از کلمه کلیدی function و در داخل {} کلیه خواص و متدهای لازم را به شیء مورد نظر اضافه می‌کنیم. استفاده از کلمه this در داخل function به این معنی است که هر کدام از نمونه‌های object مورد نظر، مقادیر متفاوتی خواهند داشت .

یک مثال دیگر :
 
<script type="text/javascript">
   function cat(name) {
      this.name = name;
      this.talk = function() {
      alert( this.name + " say meeow!" )
   }
 }

cat1 = new cat("felix")
cat1.talk() //alerts "felix says meeow!"
cat2 = new cat("ginger")
cat2.talk() //alerts "ginger says meeow!"
</Script>
در اینجا می‌بینیم که به ازای هر نمونه از اشیایی که با function می‌سازیم، خروجی متفاوتی تولید می‌گردد که همان ماهیت شیء گرایی است.


روش سوم :استفاده از متد Object.Create
 
 var myObjectLiteral = {
    property1: "one",
    property2: "two",
    method1: function() {
       alert("Hello world!");
}}
var myChild = Object.create(myObjectLiteral);
myChild.method1(); // will alert "Hello world!"
در این روش با استفاده از متد Object.Create و استفاده از یک شیء که از قبل ایجاد شده، یک شیء جدید ایجاد می‌شود.
حال برای اضافه کردن متدها و خاصیت‌هایی به کلاس جاوا اسکریپتی مورد نظر، به طوریکه همه‌ی نمونه‌هایی که از این کلاس ایجاد می‌شوند بتوانند به این متدها و خاصیت‌ها دسترسی داشته باشند، از مفهومی به اسم prototype استفاده می‌کنیم. برای مثال کلاس زیر را در نظر بگیرید:
این کلاس یک سیستم ساده امتحانی (quiz ) را پیاده می‌کند که در آن اطلاعات شخص که شامل نام و ایمیل می‌باشد گرفته شده و سه تابع، شامل ذخیره نمرات، تغییر ایمیل و نمایش اطلاعات شخص به همراه نمرات نیز به آن اضافه می‌شود.
 function User (theName, theEmail) {
    this.name = theName;
    this.email = theEmail;
    this.quizScores = [];
    this.currentScore = 0;
}
حال برای اضافه نمودن متدهای مختلف به این کلاس داریم :

 User.prototype = {
  saveScore:function (theScoreToAdd)  {
   this.quizScores.push(theScoreToAdd)
  },
  showNameAndScores:function ()  {
    var scores = this.quizScores.length > 0 ? this.quizScores.join(",") : "No Scores Yet";
    return this.name + " Scores: " + scores;
  },
  changeEmail:function (newEmail)  {
    this.email = newEmail;
    return "New Email Saved: " + this.email;
  }
}
و سپس برای استفاده از آن و گرفتن خروجی نمونه داریم :
 // A User
  firstUser = new User("Richard", "Richard@examnple.com");
  firstUser.changeEmail("RichardB@examnple.com");
  firstUser.saveScore(15);
  firstUser.saveScore(10);
  document.write(firstUser.showNameAndScores()); //Richard Scores: 15,10
  document.write('<br/>');
  // Another User
  secondUser = new User("Peter", "Peter@examnple.com");
  secondUser.saveScore(18);
  document.write(secondUser.showNameAndScores()); //Peter Scores: 18
در نتیجه تمام نمونه‌های کلاس User می‌توانند به این متدها دسترسی داشته باشند و به این صورت مفهوم Encapsulation  نیز پیاده می‌گردد.


وراثت (Inheritance) در جاوا اسکریپت :

در بسیاری از مواقع لازم است عملکردی (Functionality) که در یک کلاس تعریف می‌گردد، در کلاسهای دیگر نیز در دسترس باشد. بدین منظور از مفهوم وراثت استفاده می‌شود. در نتیجه کلاس‌ها می‌توانند از توابع خود و همچنین توابعی که کلاسهای والد در اختیار آنها می‌گذارند استفاده کنند. برای این منظور چندین راه حل توسط توسعه دهندگان ایجاد شده است که در ادامه به چند نمونه از آنها اشاره می‌کنیم.
ساده‌ترین حالت ممکن از الگویی شبیه زیر است:
   
 <script type="text/javascript">
function Base()
  {
     this.color = "blue";
  }
  function Sub()
  {
  }
  Sub.prototype = new Base();
  Sub.prototype.showColor = function ()
  {
     alert(this.color);
  }
  var instance = new Sub();
  instance.showColor(); //"blue"
</Script>
در کد بالا ابتدا یک function (class) به نام Base که حاوی یک خصوصیت به نام color  می‌باشد، تعریف شده و سپس یک کلاس دیگر بنام sub تعریف می‌کنیم که قرار است خصوصیات و متدهای کلاس Base را به ارث ببرد و سپس از طریق خصوصیت prototype کلاس Sub، که نمونه‌ای از کلاس Base را به آن نسبت می‌دهیم باعث می‌شود خواص و متدهای کلاس Base توسط کلاس Sub قابل دسترسی باشد. در ادامه متد showColor را به کلاس Sub اضافه می‌کنیم و توسط آن به خصوصیت color در این کلاس دسترسی پیدا میکنیم.
راه حل دیگری نیز برای اینکار وجود دارد که الگویی است بنام Parasitic Combination :
در این الگو براحتی و با استفاده از متد Object.create که در بالا توضیح داده شد، هر کلاسی که ایجاد میکنیم، با انتساب آن به یک شیء جدید، کلیه خواص و متدهای آن نیز توسط شیء جدید قابل استفاده میشود.
 <script language="javascript" type="text/javascript">
if (typeof Object.create !== 'function') {
Object.create = function (o) {
ایجاد یک کلاس خالی که قرار است خواص کلاس دریافتی توسط آرگومان کلاس پایه را به ارث ببرد//
  function F() {
}
با ارث برده شود F  باعث میشویم کلیه خواص و متدهای دریافتی توسط Prototype  توسط خصوصیت  F با انتساب آرگومان دریافتی که یک شی است به کلاس
  F.prototype = o;
   return new F(); 
  };
}

var cars = {
type: "sedan",
wheels: 4
  };
  // We want to inherit from the cars object, so we do:
  var toyota = Object.create(cars);
// now toyota inherits the properties from cars
  document.write(toyota.type);
</script>
output :sedan
در قسمتهای دیگر به مباحثی همچون Override و CallBaseMethod‌ها خواهیم پرداخت.

برای مطالعه بیشتر :
http://eloquentjavascript.net/chapter8.html
http://phrogz.net/JS/classes/OOPinJS2.html
مطالب دوره‌ها
تولید پویای کد در زمان اجرا توسط Reflection.Emit
در ادامه قصد داریم توسط امکانات Reflection به همراه کدهای IL، اشیایی را در زمان اجرا ایجاد کنیم.


Reflection چیست؟

Reflection چیزهایی هستند که با نگاه در یک آینه قابل مشاهده‌اند. در این حالت شخص می‌تواند قسمت‌های مختلف ظاهر خود را برانداز کرده یا قسمتی را تغییر دهید. اما این مساله چه ربطی به دنیای دات نت دارد؟ در دات نت با استفاده از Reflection می‌توان به اطلاعات اشیاء یک برنامه‌ی در حال اجرا دسترسی یافت. برای مثال نام کلاس‌های مختلف آن چیست یا درون کلاسی خاص، چه متدهایی قرار دارند. همچنین با استفاده از Reflection می‌توان رفتارهای جدیدی را نیز به کلاس‌ها و اشیاء افزود یا آن‌ها را تغییر داد.
همواره عنوان می‌شود که از Reflection به دلیل سربار بالای آن پرهیز کنید و تنها از آن به عنوان آخرین راه حل موجود استفاده نمائید و این دقیقا موردی است که در مباحث جاری بیشتر از آن استفاده خواهد شد: ساخت اشیاء جدید در زمان اجرا به کمک کدهای IL و امکانات Reflection


نگاهی به امکانات متداول Reflection

در مثال بعد، نگاهی خواهیم داشت به امکانات متداول Reflection، مانند دسترسی به متدها و خواص یک کلاس و تعویض مقدار یا فراخوانی آن‌ها:
using System;

namespace FastReflectionTests
{
    class Person
    {
        public string Name { set; get; }

        public string Speak()
        {
            return string.Format("Hello, my name is {0}.", this.Name);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //روش متداول
            var vahid = new Person { Name = "Vahid" };
            Console.WriteLine(vahid.Speak());

            var type = vahid.GetType();

            //نمایش متدهای یک کلاس
            var methods = type.GetMethods();
            foreach (var method in methods)
            {
                Console.WriteLine(method.Name);
            }

            //تغییر مقدار یک خاصیت
            var setNameMethod = type.GetMethod("set_Name");
            setNameMethod.Invoke(obj: vahid, parameters: new[] { "Ali" });

            //فراخوانی یک متد
            var speakMethod = type.GetMethod("Speak");
            var result = speakMethod.Invoke(obj: vahid, parameters: null);
            Console.WriteLine(result);
        }
    }
}
با خروجی ذیل
 Hello, my name is Vahid.
set_Name
get_Name
Speak
ToString
Equals
GetHashCode
GetType
Hello, my name is Ali.
توضیحات:
در اینجا یک کلاس شخص با خاصیت نام او تعریف شده است؛ به همراه متدی که رشته‌ای را نمایش خواهد داد.
در متد Main برنامه، ابتدا یک وهله جدید از این شخص ایجاد شده و سپس به روش متداول، متد Speak آن فراخوانی گردیده است. در ادامه کار از امکانات Reflection برای انجام همین امور کمک گرفته شده است.
کار با دریافت نوع یک وهله شروع می‌شود. برای نمونه در اینجا توسط vahid.GetType به نوع وهله ساخته شده دسترسی یافته‌ایم. سپس با داشتن این type، می‌توان به کلیه امکانات Reflection دسترسی یافت. برای مثال توسط GetMethods، لیست کلیه متدهای موجود در کلاس شخص بازگشت داده می‌شود.
اگر به خروجی فوق دقت کنید، پس از سطر اول، 7 سطر بعدی نمایانگر متدهای موجود در کلاس شخص هستند. شاید عنوان کنید که این کلاس به نظر یک متد بیشتر ندارد. اما در دات نت اشیاء از شیء Object مشتق می‌شوند و چهار متد ToString، Equals، GetHashCode و GetType متعلق به آن هستند. همچنین خواص تعریف شده نیز در اصل به دو متد set و get به صورت خودکار در کدهای IL برنامه ترجمه خواهند شد. از همین متد set_Name در ادامه برای مقدار دهی خاصیت نام وهله ایجاد شده استفاده شده است.
همانطور که ملاحظه می‌کنید برای فراخوانی یک وهله از طریق Reflection، ابتدا توسط متد type.GetMethod می‌توان به آن دسترسی یافت و سپس با فراخوانی متد Invoke، می‌توان متد مدنظر را بر روی یک شیء مهیا با پارامترهایی که ذکر می‌کنیم، فراخوانی کرد. اگر این متد پارامتری ندارد، آن‌را نال قرار خواهیم داد.

تا اینجا مقدمه‌ای را ملاحظه نمودید که بیشتر جهت تکمیل بحث، حفظ روابط منطقی قسمت‌های مختلف آن و یادآوری مباحث مرتبط با Reflection ذکر شدند.


ایجاد اشیاء در زمان اجرای برنامه

یکی از کلاس‌های مهم Reflection که در منابع مختلف کمتر به آن پرداخته شده است، کلاس DynamicMethod آن است که از آن می‌توان برای ایجاد اشیاء و یا متدهایی پویا در زمان اجرا استفاده کرد. این کلاس قرار گرفته در فضای نام System.Reflection.Emit، دارای یک ILGenerator است که می‌توان به آن OpCodeهایی را اضافه کرد. زمانیکه کار ایجاد این متدپویا به پایان رسید، با استفاده از Delegates امکان دسترسی و اجرای این متد پویا وجود خواهد داشت.
یک مثال کامل را در این زمینه در ادامه ملاحظه می‌نمائید:
using System;
using System.Reflection.Emit;

namespace FastReflectionTests
{
    class Program
    {
        static double Divider(int a, int b)
        {
            return a / b;
        }

        delegate double DividerDelegate(int a, int b);
        static void Main(string[] args)
        {
            //روش متداول
            Console.WriteLine(Divider(10, 2));

            //تعریف امضای متد
            var myMethod = new DynamicMethod(
                                        name: "DividerMethod",
                                        returnType: typeof(double),
                                        parameterTypes: new[] { typeof(int), typeof(int) },
                                        m: typeof(Program).Module);
            //تعریف بدنه متد
            var il = myMethod.GetILGenerator();
            il.Emit(opcode: OpCodes.Ldarg_0); //بارگذاری پارامتر اول بر روی پشته ارزیابی
            il.Emit(opcode: OpCodes.Ldarg_1); //بارگذاری پارامتر دوم بر روی پشته ارزیابی
            il.Emit(opcode: OpCodes.Div); // دو پارامتر از پشته ارزیابی دریافت و تقسیم خواهند شد
            il.Emit(opcode: OpCodes.Ret); // دریافت نتیجه نهایی از پشته ارزیابی و بازگشت آن

            //فراخوانی متد پویا
            //روش اول
            var result = myMethod.Invoke(obj: null, parameters: new object[] { 10, 2 });
            Console.WriteLine(result);

            //روش دوم
            var method = (DividerDelegate)myMethod.CreateDelegate(delegateType: typeof(DividerDelegate));
            Console.WriteLine(method(10, 2));
        }
    }
}
توضیحات
در ابتدای این مثال جدید یک متد متداول تقسیم کننده دو عدد را ملاحظه می‌کنید. در ادامه قصد داریم overload دیگری از این متد را توسط کدهای MSIL در زمان اجرا ایجاد کنیم که دو پارامتر int را قبول می‌کند.
کار با وهله سازی کلاس DynamicMethod موجود در فضای نام System.Reflection.Emit شروع می‌شود. در اینجا کار تعریف امضای متد جدید باید صورت گیرد. برای مثال نام آن چیست، نوع خروجی آن کدام است. نوع پارامترهای آن چیست و نهایتا این متدی که قرار است به صورت پویا به برنامه اضافه شود، باید در کجا قرار گیرد. برای اینکار از Module خود کلاس Program برنامه استفاده شده است.
پس از تعریف امضای متد پویا، نوبت به تعریف بدنه‌ی آن می‌رسد. کار با دریافت یک ILGenerator که می‌توان در آن کدهای IL را وارد کرد شروع می‌شود. مابقی آن تعریف کدهای IL توسط متد Emit است و پیشتر با مقدمات اسمبلی دات نت در قسمت‌های قبلی مبحث جاری آشنا شده‌ایم. ابتدا دو Ldarg فراخوانی شده‌اند تا دو پارامتر ورودی متد را دریافت کنند. سپس Div بر روی آن‌ها صورت گرفته و نهایتا نتیجه بازگشت داده شده است.
خوب؛ تا اینجا موفق شدیم اولین متد پویای خود را ایجاد نمائیم. برای اجرا آن حداقل دو روش وجود دارد:
الف) فراخوانی متد Invoke بر روی آن. با توجه به اینکه قرار نیست این متد بر روی وهله‌ی خاصی اجرا شود، اولین پارامتر آن null وارد شده است و سپس پارامترهای این متد پویا توسط آرگومان دوم متد Invoke وارد شده‌اند.
ب) می‌توان این عملیات را اندکی شکیل‌تر کرد. برای اینکار پیش از متد Main برنامه یک delegate به نام DividerDelegate تعریف شده است. سپس با استفاده از متد CreateDelegate، خروجی این متد پویا را تبدیل به یک delegate کرده‌ایم. اینبار فراخوانی متد پویا بسیار شبیه به متدهای معمولی می‌شود.
مطالب دوره‌ها
شی گرایی در #F
برنامه نویسی شی گرای سومین نسل از الگوهای اصلی برنامه نویسی است. در توضیحات فصل اول گفته شد که #F یک زبان تابع گرا است ولی این بدان معنی نیست که #F از مفاهیمی نظیر کلاس و یا interface پشتیبانی نکند. برعکس در #F امکان تعریف کلاس و interface و هم چنین پیاده سازی مفاهیم شی گرایی وجود دارد.

*با توجه به این موضوع که فرض است دوستان با مفاهیم شی گرایی آشنایی دارند از توضیح و تشریح این مفاهیم خودداری می‌کنم.

Classes
کلاس چارچوبی از اشیا است برای نگهداری خواص(Properties) و رفتار ها(Methods) و رخدادها(Events). کلاس پایه ای‌ترین مفهوم در برنامه نویسی شی گراست. ساختار کلی تعربف کلاس در #F به صورت زیر است:
type [access-modifier] type-name [type-params] [access-modifier] ( parameter-list ) [ as identifier ] =
   [ class ]
     [ inherit base-type-name(base-constructor-args) ]
     [ let-bindings ]
     [ do-bindings ]
     member-list
      ...
   [ end ]

type [access-modifier] type-name1 ...
and [access-modifier] type-name2 ...
...
همان طور که در ساختار بالا می‌بینید مفاهیم access-modifier و inherit و constructor هم در #F وجود دارد.

انواع access-modifier در #F
  • public : دسترسی برای تمام فراخوان‌ها امکان پذیر است
  • internal : دسترسی برای تمام فراخوان هایی که در همین assembly هستند امکان پذیر است
  • private : دسترسی فقط برای فراخوان‌های موجود در همین ماژول امکان پذیر است

نکته : protected access modifier در #F پشتیبانی نمی‌شود.

مثالی از تعریف کلاس:

type Account(number : int, name : string) = class
    let mutable amount = 0m
   
end
کلاس بالا دارای یک سازنده است که دو پارامتر ورودی می‌گیرد. کلمه end به معنای انتهای کلاس است. برای استفاده کلاس باید به صورت زیر عمل کنید:
let myAccount = new Account(123456, "Masoud")
توابع و خواص در کلاس ها
برای تعریف خاصیت در #F باید از کلمه کلیدی member استفاده کنید. در مثال بعدی برای کلاس بالا تابع و خاصیت تعریف خواهیم کرد.
type Account(number : int, name: string) = class
    let mutable amount = 0m
 
    member x.Number = number
    member x.Name= name
    member x.Amount = amount
 
    member x.Deposit(value) = amount <- amount + value
    member x.Withdraw(value) = amount <- amount - value
end
کلاس بالا دارای سه خاصیت به نام‌های Number و Name و Amount است و دو تابع به نام‌های Deposit و Withdraw دارد. اما x استفاده شده قبل از هر member به معنی this در #C  است. در #F شما برای اشاره به شناسه‌های یک محدوده خودتون باید یک نام رو برای اشاره گر مربوطه تعیین کنید.
open System
 
type Account(number : int, name: string) = class
    let mutable amount = 0m
 
    member x.Number = number
    member x.Name= name
    member x.Amount = amount
 
    member x.Deposit(value) = amount <- amount + value
    member x.Withdraw(value) = amount <- amount - value
end
 let masoud= new Account(12345, "Masoud") let saeed = new Account(67890, "Saeed") let transfer amount (source : Account) (target : Account) = source.Withdraw amount target.Deposit amount let printAccount (x : Account) = printfn "x.Number: %i, x.Name: %s, x.Amount: %M" x.Number x.Name x.Amount let main() = let printAccounts() = [masoud; saeed] |> Seq.iter printAccount printfn "\nInializing account" homer.Deposit 50M marge.Deposit 100M printAccounts() printfn "\nTransferring $30 from Masoud to Saeed" transfer 30M masoud saeed
 printAccounts() printfn "\nTransferring $75 from Saeed to Masoud" transfer 75M saeed masoud printAccounts() main()
استفاده از کلمه do
در #F زمانی که قصد داشته باشیم در بعد از وهله سازی از کلاس و فراخوانی سازنده، عملیات خاصی انجام شود(مثل انجام برخی عملیات متداول در سازنده‌های کلاس‌های دات نت) باید از کلمه کلیدی do به همراه یک بلاک از کد استفاده کنیم.
open System
open System.Net
 
type Stock(symbol : string) = class

    let mutable _symbol = String.Empty
    do
     //کد مورد نظر در این جا نوشته  میشود
end
یک مثال در این زمینه:

open System

type MyType(a:int, b:int) as this =
    inherit Object()
    let x = 2*a
    let y = 2*b
    do printfn "Initializing object %d %d %d %d %d %d"
               a b x y (this.Prop1) (this.Prop2)
    static do printfn "Initializing MyType." 
    member this.Prop1 = 4*x
    member this.Prop2 = 4*y
    override this.ToString() = System.String.Format("{0} {1}", this.Prop1, this.Prop2)

let obj1 = new MyType(1, 2)
در مثال بالا دو عبارت do  یکی به صورت static و دیگری به صورت غیر static تعریف شده اند. استفاده از do  به صورت غیر static این امکان را به ما می‌دهد که بتوانیم به تمام شناسه‌ها و توابع تعریف شده در کلاس استفاده کنیم ولی do به صورت static فقط به خواص و توابع از نوع static در کلاس دسترسی دارد.
خروجی مثال بالا:
Initializing MyType.
Initializing object 1 2 2 4 8 16
خواص static:
برای تعریف خواص به صورت استاتیک مانند #C از کلمه کلیدی static استفاده کنید.مثالی در این زمینه:
type SomeClass(prop : int) = class
    member x.Prop = prop
    static member SomeStaticMethod = "This is a static method"
end
SomeStaticMethod به صورت استاتیک تعریف شده در حالی که x.Prop به صورت غیر استاتیک. دسترسی به متد‌ها یا خواص static باید بدون وهله سازی از کلاس انجام بگیرد در غیر این صورت با خطای کامپایلر روبرو خواهید شد.
let instance = new SomeClass(5);;
instance.SomeStaticMethod;; 

output:
stdin(81,1): error FS0191: property 'SomeStaticMethod' is static.
روش استفاده درست:
SomeClass.SomeStaticMethod;; (* invoking static method *)
متد‌های get , set در خاصیت ها:
همانند #C و سایر زبان‌های دات نت امکان تعریف متد‌های get و set برای خاصیت‌های یک کلاس وجود دارد.
ساختار کلی:
 member alias.PropertyName
        with get() = some-value
        and set(value) = some-assignment
مثالی در این زمینه:
type MyClass() = class
   let mutable num = 0 
    member x.Num
        with get() = num
        and set(value) = num <- value
end;;
کد متناظر در #C:
public int Num
{
   get{return num;}
   set{num=value;}
}
یا به صورت:
type MyClass() = class
    let mutable num = 0
 
    member x.Num
        with get() = num
        and set(value) =
            if value > 10 || value < 0 then
                raise (new Exception("Values must be between 0 and 10"))
            else
                num <- value
end

Interface ها
اینترفیس به تمامی خواص و توابع عمومی اشئایی که آن را پیاده سازی کرده اند اشاره می‌کند. (توضیحات بیشتر (^ ) و (^ ))ساختار کلی برای تعریف آن به صورت زیر است:
type type-name = 
   interface
       inherits-decl 
       member-defns 
   end
مثال:
type IPrintable =
   abstract member Print : unit -> unit
استفاده از حرف I برای شروع نام اینترفیس طبق قوانین تعریف شده (اختیاری) برای نام گذاری است.
نکته: در هنگام تعریف توابع و خاصیت در interface‌ها باید از کلمه abstract استفاده کنیم. هر کلاسی که از یک یا چند تا اینترفیس ارث ببرد باید تمام خواص و توابع اینتریس‌ها را پیاده سازی کند. در مثال بعدی کلاس SomeClass1 اینترفیس بالا را پیاده سازی می‌کند. دقت کنید که کلمه this توسط من به عنوان اشاره گر به اشیای کلاس تعیین شده و شما می‌تونید از هر کلمه یا حرف دیگری استفاده کنید.
type SomeClass1(x: int, y: float) =
   interface IPrintable with 
      member this.Print() = printfn "%d %f" x y
نکته مهم: اگر قصد فراخوانی متد Print را در کلاس بالا دارید نمی‌تونید به صورت مستقیم متد بالا را فراخوانی کنید. بلکه حتما باید کلاس به اینترفیس مربوطه cast شود.
روش نادرست:
let instance = new SomeClass1(10,20)
instance.Print//فراخوانی این متد باعث ایجاد خطای کامپایلری می‌شود.
روش درست:
let instance = new SomeClass1(10,20) 
let instanceCast = instance :> IPrintable// استفاده از (<:)  برای عملیات تبدیل کلاس به اینترفیس
instanceCast.Print
برای عملیات cast ازاستفاده کنید.
در مثال بعدی کلاسی خواهیم داشت که از سه اینترفیس ارث می‌برد. در نتیجه باید تمام متد‌های هر سه اینترفیس را پیاده سازی کند.
type Interface1 =
    abstract member Method1 : int -> int

type Interface2 =
    abstract member Method2 : int -> int

type Interface3 =
    inherit Interface1
    inherit Interface2
    abstract member Method3 : int -> int

type MyClass() =
    interface Interface3 with 
        member this.Method1(n) = 2 * n
        member this.Method2(n) = n + 100
        member this.Method3(n) = n / 10
فراخوانی این متد‌ها نیز به صورت زیر خواهد بود:
let instance = new MyClass()
let instanceToCast = instance :> Interface3
instanceToCast.Method3 10
کلاس‌های Abstract
#F از کلاس‌های abstract هم پشتیبانی می‌کند. اگر با کلاس‌های abstract در #C آشنایی ندارید می‌تونید مطالب مورد نظر رو در  (^ ) و (^ ) مطالعه کنید. به صورت خلاصه کلاس‌های abstract به عنوان کلاس‌های پایه در برنامه نویسی شی گرا استفاده می‌شوند. این کلاس‌ها دارای خواص و متد‌های پیاده سازی شده و نشده هستند. خواص و متد هایی که در کلاس پایه abstract پیاده سازی نشده اند باید توسط کلاس هایی که از این کلاس پایه ارث می‌برند حتما پیاده سازی شوند.
ساختار کلی تعریف کلاس‌های abstract:
[<AbstractClass>]
type [ accessibility-modifier ] abstract-class-name =
    [ inherit base-class-or-interface-name ]
    [ abstract-member-declarations-and-member-definitions ]

    abstract member member-name : type-signature
در #F برای این که مشخص کنیم که یک کلاس abstract است حتما باید [<AbstractClass>] در بالای کلاس تعریف شود.
[<AbstractClass>]
type Shape(x0 : float, y0 : float) =
    let mutable x, y = x0, y0
    let mutable rotAngle = 0.0

    abstract Area : float with get
    abstract Perimeter : float  with get
    abstract Name : string with get
کلاس بالا تعریفی از کلاس abstract است که سه خصوصیت abstract دارد (برای تعیین خصوصیت‌ها و متد هایی که در کلاس پایه پیاده سازی نمی‌شوند از کلمه کلیدی abstract در هنگام تعریف آن‌ها استفاده می‌کنیم). حال دو کلاس ایجاد می‌کنیم که این کلاس پایه را پیاده سازی کنند.

#1 کلاس اول
type Square(x, y,SideLength) =
    inherit Shape(x, y)
  override this.Area = this.SideLength * this.SideLength override this.Perimeter = this.SideLength * 4. override this.Name = "Square"
#2 کلاس دوم
type Circle(x, y, radius) =
    inherit Shape(x, y)
 let PI = 3.141592654 member this.Radius = radius override this.Area = PI * this.Radius * this.Radius override this.Perimeter = 2. * PI * this.Radius
Structures
structure‌ها در #F دقیقا معال struct در #C هستند. توضیحات بیشتر درباره struct در #C (^ ) و (^ )). اما به طور خلاصه باید ذکر کنم که strucure‌ها تقریبا دارای مفهوم کلاس هستند با اندکی تفاوت که شامل موارد زیر است:
  • structure‌ها از نوع مقداری هستند و این بدین معنی است مستقیما درون پشته ذخیره می‌شوند.
  • ارجاع به structure‌ها از نوع ارجاع با مقدار است بر خلاف کلاس‌ها که از نوع ارجاع به منبع هستند.(^ )
  • structure‌ها دارای خواص ارث بری نیستند.
  • عموما از structure برای ذخیره مجموعه ای از داده‌ها با حجم و اندازه کم استفاده می‌شود.

ساختار کلی تعریف structure

[ attributes ]
type [accessibility-modifier] type-name =
   struct
      type-definition-elements
   end

//یا به صورت زیر

[ attributes ]
[<StructAttribute>]
type [accessibility-modifier] type-name =
   type-definition-elements
یک نکته مهم هنگام کار با struct‌ها در #F این است که امکان استفاده از let و Binding در struct‌ها وجود ندارد. به جای آن باید از val استفاده کنید.
type Point3D =
   struct 
      val x: float
      val y: float
      val z: float
   end
تفاوت اصلی بین val و let در این است که هنگام تعریف شناسه با val امکان مقدار دهی اولیه به شناسه وجود ندارد. در مثال بالا مقادیر برای x و y و z برابر 0.0 است که توسط کامپایلر انجام می‌شود. در ادامه یک struct به همراه سازنده تعریف می‌کنیم:
type Point2D =
   struct 
      val X: float
      val Y: float
      new(x: float, y: float) = { X = x; Y = y }
   end
توسط سازنده struct بالا مقادیر اولیه x و y دریافت می‌شود به متغیر‌های متناظر انتساب می‌شود.

  در پایان یک مثال مشترک رو در #C و #F پیاده سازی می‌کنیم:


مطالب دوره‌ها
مدیریت تغییرات گریدی از اطلاعات به کمک استفاده از الگوی واحد کار مشترک بین ViewModel و لایه سرویس
قالب پروژه WPF Framework به همراه چندین صفحه ابتدایی لازم، برای شروع هر برنامه‌ی تجاری دسکتاپی است؛ مثال مانند صفحه لاگین، صفحه تغییرات مشخصات کاربر وارد شده به سیستم و امثال آن. صفحه‌ای را که در این قسمت بررسی خواهیم کرد، صفحه تعریف کاربران جدید و ویرایش اطلاعات کاربران موجود است.


در این صفحه با کلیک بر روی دکمه به علاوه، یک ردیف به ردیف‌های موجود اضافه شده و در اینجا می‌توان اطلاعات کاربر جدیدی به همراه سطح دسترسی او را وارد و ذخیره کرد و یا حتی اطلاعات کاربران موجود را ویرایش نمود. اگر بخواهیم مانند مراحلی که در قسمت قبل در مورد تعریف یک صفحه جدید در برنامه توضیح داده شد، عمل کنیم، به صورت خلاصه به ترتیب ذیل عمل شده است:
1) ایجاد صفحه تغییر مشخصات کاربر
ابتدا صفحه Views\Admin\AddNewUser.xaml به پروژه ریشه که Viewهای برنامه در آن تعریف می‌شوند، اضافه شده است. به همراه دو دکمه و یک ListView که تطابق بهتری با قالب متروی مورد استفاده دارد.

2) تنظیم اعتبارسنجی صفحه اضافه شده
مرحله بعد تعریف هر صفحه‌ای در سیستم، مشخص سازی وضعیت دسترسی به آن است:
/// <summary>
/// افزودن و مدیریت کاربران سیستم
/// </summary>
[PageAuthorization(AuthorizationType.ApplyRequiredRoles, "IsAdmin, CanAddNewUser")]
ویژگی PageAuthorization به فایل Views\Admin\AddNewUser.xaml.cs اعمال شده است. در اینجا تنها کاربرانی که خاصیت‌های IsAdmin و CanAddNewUser آن‌ها true باشند، مجوز دسترسی به صفحه تعریف کاربران را خواهند یافت.

3) تغییر منوی برنامه جهت اشاره به صفحه جدید
در ادامه در فایل منوی برنامه Views\MainMenu.xaml تعریف دسترسی به صفحه Views\Admin\AddNewUser.xaml قید شده است:
                <Button Style="{DynamicResource MetroCircleButtonStyle}"
                        Height="55" Width="55"  
                        Command="{Binding DoNavigate}"
                        CommandParameter="\Views\Admin\AddNewUser.xaml"
                        Margin="2">
                    <Rectangle Width="28" Height="17.25">
                        <Rectangle.Fill>
                            <VisualBrush Stretch="Fill" Visual="{StaticResource appbar_user_add}" />
                        </Rectangle.Fill>
                    </Rectangle>
                </Button>
همانطور که در قسمت قبل نیز توضیح داده شده، تنها کافی است در اینجا CommandParameter را مساوی مسیر فایل AddNewUser.xaml قرار دهیم تا سیستم راهبری به صورت خودکار از آن استفاده کند.

4) ایجاد ViewModel متناظر با صفحه
مرحله نهایی تعریف صفحه AddNewUser، افزودن ViewModel متناظر با آن است که سورس کامل آن‌را در فایل ViewModels\Admin\AddNewUserViewModel.cs پروژه Infrastructure می‌توانید ملاحظه کنید.
نکته مهم این ViewModel، ارائه خاصیت لیست کاربران از نوع ObservableCollection به View و گرید برنامه است:
public ObservableCollection<User> UsersList { set; get; }
اطلاعات آن از IUsersService تزریق شده در سازنده کلاس ViewModel دریافت می‌شود:
        /// <summary>
        /// جهت مقاصد انقیاد داده‌ها در دبلیو پی اف طراحی شده است
        /// لیستی از کاربران سیستم را باز می‌گرداند
        /// </summary>
        /// <param name="count">تعداد کاربر مد نظر</param>
        /// <returns>لیستی از کاربران</returns>
        public ObservableCollection<User> GetSyncedUsersList(int count = 1000)
        {
            _users.OrderBy(x => x.FriendlyName).Take(count)
                  .Load();

            // For Databinding with WPF.
            // Before calling this method you need to fill the context by using `Load()` method.
            return _users.Local;
        }
این کدها را در فایل UsersService.cs لایه سرویس برنامه می‌توانید مشاهده نمائید.
در اینجا از قابلیت خاصیتی به نام Local که یک ObservableCollection تحت نظر EF را بازگشت می‌دهد، استفاده شده است. برای استفاده از این خاصیت، ابتدا باید کوئری خود را تهیه و سپس متد Load را بر روی آن فراخوانی کرد. سپس خاصیت Local بر اساس اطلاعات کوئری قبلی پر و مقدار دهی خواهد شد.
علت انتخاب نام Synced برای این متد، تحت نظر بودن اطلاعات خاصیت Local است تا زمانیکه Context تعریف شده زنده نگه داشته شود. به همین جهت در برنامه جاری از روش زنده نگه داشتن Context به ازای یک ViewModel استفاده شده است.
به Context، توسط اینترفیس IUnitOfWork تزریق شده در سازنده کلاس ViewModel می‌توان دسترسی یافت. چون در اینجا از تزریق وابستگی‌ها استفاده شده است، وهله‌ای که IUnitOfWork کلاس AddNewUserViewModel را تشکیل می‌دهد، دقیقا همان وهله‌ای است که در کلاس UsersService لایه سرویس استفاده شده است. در نتیجه، در گرید برنامه هر تغییری اعمال شود، تحت نظر IUnitOfWork خواهد بود و صرفا با فراخوانی متد uow.ApplyAllChanges آن، کلیه تغییرات تمام ردیف‌های تحت نظر EF به صورت خودکار در بانک اطلاعاتی درج و یا به روز خواهند شد.
همچنین در مورد ViewModelContextHasChanges نیز در قسمت قبل بحث شد. در اینجا پیاده سازی کننده آن صرفا خاصیت uow.ContextHasChanges است. به این ترتیب اگر کاربر، تغییری را در صفحه داده باشد و بخواهد به صفحه دیگری رجوع کند، با پیام زیر مواجه خواهد شد:


از همین خاصیت برای فعال و غیرفعال کردن دکمه ذخیره سازی اطلاعات نیز استفاده شده است:
  /// <summary>
  /// فعال و غیرفعال سازی خودکار دکمه ثبت
  /// این متد به صورت خودکار توسط RelayCommand کنترل می‌شود
  /// </summary>  
  private bool canDoSave()
  {
     // آیا در حین نمایش صفحه‌ای دیگر باید به کاربر پیغام داد که اطلاعات ذخیره نشده‌ای وجود دارد؟
     return ViewModelContextHasChanges;
  }
این متد توسط RelayCommand ایی به نام  DoSave
  /// <summary>
  /// رخداد ذخیره سازی اطلاعات را دریافت می‌کند
  /// </summary>
  public RelayCommand DoSave { set; get; }
که به نحو زیر مقدار دهی شده است، مورد استفاده قرار می‌گیرد:
DoSave = new RelayCommand(doSave, canDoSave);
به ازای هر تغییری در UI، این RelayCommand به نتیجه canDoSave مراجعه کرده و اگر خروجی آن true باشد، دکمه متناظر را به صورت خودکار فعال می‌کند و یا برعکس.
این بررسی نیز بسیار سبک و سریع است. از این جهت که تغییرات Context در حافظه نگهداری می‌شوند و مراجعه به آن مساوی مراجعه به بانک اطلاعاتی نیست.
مطالب
پشتیبانی از انقیاد پویا در سی‌شارپ
زبان سی‌شارپ strongly typed و type safe است. کامپایلر بیشتر کد را از نظر صحت نوع (Type) بررسی میکند و در صورت بروز خطا، روند کامپایل متوقف خواهد شد. با این وجود سی‌شارپ اجازه میدهد که کدهای داینامیک نیز داشته باشیم؛ کدهایی که در زمان کامپایل برای کامپایلر ناشناس هستند و اگر خطای نوع در آنها وجود داشته باشد، در زمان اجرا مشخص شده و باعث توقف برنامه میشود. 

Type Safety

ایمنی نوع، قاعده‌ای است در زبانهای برنامه‌نویسی که اجازه نمیدهد متغیرها، مقادیری را دریافت کنند که متفاوت با نوع تعریف شده‌ی آنها باشد. اگر این بررسی وجود نداشت، در زمان اجرا مقادیر خوانده شده از حافظه باعث رفتاری غیر قابل پیش‌بینی میشد؛ مثلا در یک متغیر عددی، مقدار رشته‌ای ذخیره و در زمان اجرا با یک مقدار عددی دیگر جمع بسته و نمایش داده شود. کامپایلر همچنین بررسی اعضای اعلان نشده‌ی متغیرها را نیز انجام میدهد که در قطعه کد زیر آمده‌است:
string text = “String value”;
int textLength = text.Length;
int textMonth = text.Month; // won’t compile
با این حال ایمنی نوع در سی‌شارپ کاملا قابل اعتماد نیست و میشود به روشی آن را دور زد!  
public interface IGeometricShape
{
     double Circumference { get; }
     double Area { get; }
}
public class Square : IGeometricShape
{
     public double Side { get; set; }
     public double Circumference => 4 * Side;
     public double Area => Side * Side;
}
public class Circle : IGeometricShape
{
     public double Radius { get; set; }
     public double Circumference => 2 * Math.PI * Radius;
     public double Area => Math.PI * Radius * Radius;
}

IGeometricShape circle = new Circle { Radius = 1 };
Square square = ((Square)circle); // no compiler error
var side = square.Side;
در خط کدی که با کامنت مشخص شده، هر چند که دیده میشود نوع circle نمیتواند به نوع square تبدیل شود، اما این کد بدون خطا کامپایل و خطای InvalidCastException  در زمان اجرا رخ خواهد داد. به دلیل اینکه هر دو نوع circle و square از نوع پایه IGeometricShape هستند، کامپایلر خطایی نخواهد گرفت؛ اما در زمان اجرا و زمانیکه برنامه میخواهد اجزاء circle را به square تبدیل کند، مشخص میشود که امکان تبدیل کامل circle به square نیست و خطا رخ خواهد داد.

Dynamic Binding

توسط انقیاد پویا در سی‌شارپ، کامپایلر بررسی نوع را در زمان کامپایل انجام نخواهد داد. کامپایلر فرض را بر این میگیرد که کد معتبر است و تمام متغیرها به درستی قابل دسترسی هستند. بررسی‌ها در زمان اجرا خواهند بود و زمانی خطا رخ خواهد داد که مثلا دسترسی به یک عضو از یک متغیر امکانپذیر نباشد؛ به این دلیل که آن عضو برای آن نوع وجود ندارد. 
توسط کلمه کلیدی dynamic میتوان متغیرهایی را تعریف کرد که در زمان کامپایل از نظر نوع بررسی نشوند؛ مانند مثال زیر.
dynamic text = “String value”;
int textLength = text.Length;
int textMonth = text.Month; // throws exception at runtime
واضح است که مثال بالا بی‌فایده است؛  اولا خطا در زمان کامپایل مشخص نمیشود و ثانیا مدیریت خطا در زمان اجرا بر کارآیی برنامه تاثیر خواهد داشت. روش دیگر استفاده از dynamic که کارآیی پایینی دارد در مثال زیر آمده.  
public dynamic GetAnonymousType()
{
  return new
    {
        Name = “John”,
        Surname = “Doe”,
        Age = 42
    };
}

dynamic value = GetAnonymousType();
Console.WriteLine($”{value.Name} {value.Surname}, {value.Age}”);
در مثال بالا نوع بازگشتی متد و متغیری که برای نگهداری نوع بازگشتی تعریف شده از نوع dynamic هستند. هر چند که در زمان کامپایل میشود هر مقداری و نوعی را از متد بازگشت داد، اما مانند مثال قبل، تا زمان اجرا، صحت اینکه آیا واقعا چنین نوعی جهت بازگشت وجود دارد یا نه و همچنین اساسا نوع بازگشت داده شده قابل استفاده و تبدیل هست یا نه، بررسی نخواهد شد. مضاف بر این مشکلات، IntelliSense نخواهیم داشت و اگر بخواهیم از یک اسمبلی دیگر به متد بالا دسترسی پیدا کنیم با خطای RuntimeBinderException مواجه خواهیم شد؛ علت این است که  نوع‌های anonymous به صورت internal اعلان می‌شوند. اما میشود استفاده‌های بهتری از نوع dynamic داشت؛ برای مثال زمان استفاده از کتابخانه‌ی JSON.NET که نمونه‌ای از آن در زیر آمده.
string json = @"
{
     ""name"": ""John"",
     ""surname"": ""Doe"",
     ""age"": 42
}";

dynamic value = JObject.Parse(json);
Console.WriteLine($"{ value.name} { value.surname}, { value.age}");
مانند نوع anonymous در مثال قبل، متد Parse میتواند مقادیر را به صورت پویا برگشت دهد و میتوان از این مقادیر مانند خصوصیات شیء ایجاد شده، از JSON استفاده کرد، بدون آنکه کامپایلر از وجود آنها اطلاعی داشته باشد. به این ترتیب در زمان اجرا میشود اشیاء JSON را به برنامه داد و از مقادیر آن مانند دسترسی به یک property استفاده کرد؛ کاری که نمیشود با نوعهای anonymous که در مثال بالاتر آورده شد انجام داد. برای حل این مسئله میتوان از دو شیء کمکی در کتابخانه NET Framework. استفاده کرد.

ExpandoObject

بین این دو شیء، ExpandoObject ساده‌تر است. به همراه کلمه کلیدی dynamic، این شیء اجازه میدهد که به نوع ساخته شده از آن در زمان اجرا و به صورت پویا، عضوی اضافه یا حذف کنیم؛ این اعضا میتوانند متد هم باشند.
dynamic person = new ExpandoObject();
person.Name = "John";
person.Surname = "Doe";
person.Age = 42;
person.ToString = (Func<string>)(() => $”{person.Name} {person.Surname}, {person. Age}”);

Console.WriteLine($"{ person.Name}{ person.Surname}, { person.Age}");

  برای اینکه ببینیم در زمان اجرا چه اعضایی به این شی اضافه شده، می‌توان نمونه ساخته شده از آن را به نوع <IDictionary<string, object تبدیل و در یک حلقه به آنها دسترسی پیدا کرد. از همین طریق هم میشود عضوی را حذف کرد.

var dictionary = (IDictionary<string, object>)person;
foreach (var member in dictionary)
{
     Console.WriteLine($”{member.Key} = {member.Value}”);
}
dictionary.Remove(“ToString”);

DynamicObject

از آنجایی که ExpandoObject برای سناریو‌های ساده کاربرد دارد و کنترل کمتری بر روی اعضا و نمونه‌های ایجاد شده‌ی توسط آن داریم، می‌توان از شیء DynamicObject استفاده کرد؛ البته نیاز به کدنویسی بیشتری دارد. پیاده‌سازی اعضا برای شیء DynamicObject در یک کلاس صورت میگیرد که در زیر آورده شده‌است:

class MyDynamicObject : DynamicObject
{
       private readonly Dictionary<string, object> members = new Dictionary<string, object>();

       public override bool TryGetMember(GetMemberBinder binder, out object result)
       {
              if (members.ContainsKey(binder.Name))
              {
                  result = members[binder.Name];
                  return true;
              }
              else
              {
                  result = null;
                  return false;
             }
       }

      public override bool TrySetMember(SetMemberBinder binder, object value)
      {
               members[binder.Name] = value;
              return true;
      }

      public bool RemoveMember(string name)
      {
            return members.Remove(name);
      }

}

dynamic person = new MyDynamicObject();
person.Name = “John”;
person.Surname = “Doe”;
person.Age = 42;
person.AsString = (Func<string>)(() => $”{person.Name} {person.Surname}, {person.
Age}”);
یک نکته در قطعه کد بالا وجود دارد. در شیء ExpandoObject، متد ToString را اضافه کردیم، اما برای شیء DynamicObject نام آن را تغییر داده و مثلا AsString گذاشتیم. اگر از نام ToString استفاده میکردیم در زمان فراخوانی، متد پیش‌فرض کلاس DynamicObject فراخوانی میشد. DynamicObject زمانی یک عضو پویا را فراخوانی میکند که آن عضو جدید از قبل وجود نداشته باشد. از آنجا که خود کلاس، متد ToString را دارد متد TryGetMember برای فراخوانی کردن آن اجرا نخواهد شد.
مطالب
اصول طراحی شیء گرا: OO Design Principles - قسمت پنجم

دانای اطلاعات ( Information Expert )

بر طبق این اصل می­توان برای واگذاری هر مسئولیت، کلاسی را انتخاب کرد که بیشترین اطلاعات را در مورد انجام آن در اختیار دارد و لذا نیاز کمتری به ایجاد ارتباط با دیگر مولفه‌ها خواهد داشت.

در مثال زیر مشاهده میکنید که کلاس User، اطلاعات کاملی را از عملیات اضافه کردن آیتمی را به لیست خرید و تسویه حساب، ندارد و پیاده سازی این عملیات در این کلاس، نیاز به ایجاد وابستگی‌های پیچیده‌ای دارد. 

public class User
    {
        public ShoppingCart ShoppingCart { get; set; }
        public void AddItem(string name) {
            // User class must know how to create OrderItem
            var item = new OrderItem() { Name = name };

            // User class must know how to add item to shopping cart
            ShoppingCart.Items.Add(item);
            
        }
        public void CheckOut() {
            // User class must know logic behind cost and discount calculations:
            // check for discount
            // check shipping method
            // check promotions
            // calculate total cost of items 
        }
    }
    public class OrderItem
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }

    }
    public class ShoppingCart
    {
        public int Id { get; set; }
        public List<OrderItem> Items { get; set; }
       
    }

بنابراین به جای این طراحی، مسئولیت‌ها را به ShoppingCart منتقل میکنیم:

 public class User
    {
        public ShoppingCart ShoppingCart { get; set; }
        
    }
    public class OrderItem
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }

    }
    public class ShoppingCart
    {
        public int Id { get; set; }
        public List<OrderItem> Items { get; set; }
        public void AddItem(string name)
        {
            // ShoppingCart class know how to create OrderItem
            var item = new OrderItem() { Name = name };

            // ShoppingCart class already know how to add item 
            Items.Add(item);

        }
        public void CheckOut()
        {
            // ShoppingCart class know logic behind cost and discount calculations:
            // check for discount
            // check shipping method
            // check promotions
            // calculate total cost of items 
        }
    }


اتصال ضعیف ( Low Coupling )

با اتصال ضعیف نیز که از ویژگی‌های یک طراحی خوب است آشنا هستیم. هر چه تعداد و نوع اتصال بین مولفه‌ها کم‌تر و ضعیف‌تر باشد، اعمال تغییرات راحت‌تر صورت خواهد گرفت. طراحی با اتصال مناسب سه ویژگی را دارد:

-  وابستگی بین کلاس‌ها کم است.

-  تغییرات در یک کلاس، اثر کمی بر دیگر کلاس‌ها دارد.

-  پتانسیل استفاده‌ی مجدد از مؤلفه‌ها بالا است.

چنانچه قبلا هم اشاره کردم، نوشتن نرم افزاری بدون اتصال، ممکن نیست و باید مؤلفه‌ها با هم همکاری کرده و وظایف را انجام دهند. با این حال میتوان نوع اتصالات و تعداد آنرا بهبود بخشید.


چند ریختی ( Polymorphism )

چند ریختی که از ویژگی‌های اساسی برنامه نویسی و زبان‌های شیء گراست، به منظور بالا بردن قابلیت استفاده‌ی مجدد، استفاده میشود. بر طبق این اصل، مسئولیت تعریف رفتارهای وابسته به نوع کلاس (زیرنوع‌ها در روابط ارث بری) باید به کلاسی واگذار شود که تغییر رفتار در آن اتفاق می­افتد. به عبارت دیگر باید به صورت خودکار رفتار را بر اساس نوع کلاس تصحیح کنیم. این روش در مقابل بررسی نوع داده‌ای برای انجام رفتار مناسب می­باشد.

به عنوان مثال اگر کلاس‌های چهار ضلعی، مربع، مستطیل و ذوزنقه را داشته باشیم، برای پیاده سازی مساحت در کلاس چهار ضلعی، طول را در عرض ضرب میکنیم. با این حال نوع رفتار مساحت ذوزنقه متفاوت از دیگران است. طبق این اصل، برای اعمال کردن این تغییر، فقط خود کلاس ذوزنقه باید رفتار مربوطه را پیاده سازی کند و هیچ منطق و کدی نباید برای چک کردن نوع کلاس استفاده گردد.

public class ShapeWithoutPolymorphism
    {
        public double X { get; set; }
        public double Y { get; set; }
        public double Z { get; set; }
        public double Area(string shapeType)
        {
            switch (shapeType)
            {
                case "square":
                    return X * Y;
                case "rectangle":
                    return X * Y;
                case "trapze":
                    return (X + Z) * Y / 2;
                default:
                    return 0;
            }
        }
    }

با استفاده از چندریختی، طراحی به این صورت در خواهد آمد:

  public abstract class Shape
    {
        public double X { get; set; }
        public double Y { get; set; }
        public virtual double Area()
        {
            return X * Y;
        }
    }
    public class Rectangle : Shape
    {
        // No need to override
    }
    public class Square : Shape
    {
        // No need to override
    }
    public class Trapze : Shape
    {
        public double Z { get; set; }
        public override double Area()
        {
            return (X + Z) * Y / 2;

        }
    }


مصنوع خالص ( Pure Fabrication )

مصنوع خالص کلاسی است که در دامنه مساله وجود ندارد و به منظور کاهش اتصال، افزایش انسجام و افزایش امکان استفاده مجدد کد ایجاد میشود. سرویس‌ها را میتوان از این دسته نامید. کلاس‌هایی که دقیقا برای کاهش اتصال، افزایش انسجام و افزایش امکان استفاده مجدد کد استفاده میگردند. سرویس‌ها عملیاتی تکراری هستند که توسط مولفه‌های دیگر استفاده میشوند. اگر سرویس‌ها وجود نداشتند هر مولفه‌ای میبایست عملیات را در درون خود پیاده سازی میکرد که این هم باعث افزایش حجم کد و هم باعث کابوس شدن اعمال تغییرات میشد.

برای تشخیص زمان استفاده از این اصل میتوان گفت زمانیکه رفتاری را نمیدانیم به کدام کلاس واگذار کنیم، کلاس جدیدی را ایجاد میکنیم. در اینجا بجای آنکه به زور مسئولیتی را به کلاس نامربوطی بچسبانیم، آنرا به کلاس جدیدی که فقط رفتاری را دارد، منتقل میکنیم. با اینکار انسجام کلاس‌ها را حفظ کرده‌ایم و هیچ اشکالی ندارد که کلاسی بدون داده بوده و فقط متد داشته باشد. اگر به یاد داشته باشید، در اصل واسطه گری (Indirection ) کلاس جدیدی برای ایجاد ارتباط ساختیم. در حقیقت مسئولیت برقراری ارتباط بین مؤلفه‌ها را به کلاس دیگری واگذار کردیم که چنانچه میبینید، بدون آنکه بدانیم، برای حل مشکل از اصل مصنوع خالص استفاده کردیم.

در مثال زیر این مساله مشهود است:

public class User
    {
        public int Id { get; set; }
        public string UserName { get; set; }
        public string Password { get; set; }
    }

    public class LibraryManagement
    {
        public User CurrentUser { get; set; }
        public void AddBookToLibrary(int bookId)
        {
            // check for CurrentUser authority:
            // not user's responsibility nor LibraryManagement
        }
        public void RearrangeBook(int bookId, int shelfId)
        {
            // check for CurrentUser authority
            // not user's responsibility nor LibraryManagement
        }
    }
    public class UserManagement
    {
        public User CurrentUser { get; set; }
        public void AddUser(string name)
        {
            // check for CurrentUser authority:
            // not user's responsibility nor UserManagement
        }
        public void ChangeUserRole(int userId, int roleId)
        {
            // check for CurrentUser authority
            // not user's responsibility nor UserManagement
        }
    }
    public class AuthorizationService
    {
        public bool IsAuthorized(int userId, int roleId)
        {
            // get user roles from data base
            // return true if user has the authority
        }
    }

عملیات بررسی مجوز‌ها باید در کلاس جدیدی به نام AuthorizationService ارائه شود. بدین صورت تمام قسمت‌ها، از این کد بدون وابستگی اضافی میتوانند استفاده کنند.


حفاظت از تاثیر تغییرات ( Protected Variations )

این اصل میگوید که کلاس‌ها باید از تغییرات یکدیگر مصون بمانند. در واقع این اصل غایت یک طراحی خوب است. تمام اصولی را که تا به حال بررسی کرده‌ایم، به منظور دستیابی به چنین رفتاری از طراحی بوده‌است. بدین منظور باید از اصول Open/Closed برای واسط­ها، چند ریختی در توارث و ... استفاده کرد تا از تاثیرات زنجیره‌ای تغییرات در امان بمانیم.

مطالب
مروری بر کاربردهای Action و Func - قسمت چهارم
طراحی API برنامه توسط Actionها

روش مرسوم طراحی Fluent interfaces، جهت ارائه روش ساخت اشیاء مسطح به کاربران بسیار مناسب هستند. اما اگر سعی در تهیه API عمومی برای کار با اشیاء چند سطحی مانند معرفی فایل‌های XML توسط کلاس‌های سی شارپ کنیم، اینبار Fluent interfaces آنچنان قابل استفاده نخواهند بود و نمی‌توان این نوع اشیاء را به شکل روانی با کنار هم قرار دادن زنجیر وار متدها تولید کرد. برای حل این مشکل روش طراحی خاصی در نگارش‌های اخیر NHibernate معرفی شده است به نام loquacious interface که این روزها در بسیاری از APIهای جدید شاهد استفاده از آن هستیم و در ادامه با پشت صحنه و طرز تفکری که در حین ساخت این نوع API وجود دارد آشنا خواهیم شد.

در ابتدا کلاس‌های مدل زیر را در نظر بگیرید که قرار است توسط آن‌ها ساختار یک جدول از کاربر دریافت شود:
using System;
using System.Collections.Generic;

namespace Test
{
    public class Table
    {
        public Header Header { set; get; }
        public IList<Cell> Cells { set; get; }
        public float Width { set; get; }
    }

    public class Header
    {
        public string Title { set; get; }
        public DateTime Date { set; get; }
        public IList<Cell> Cells { set; get; }
    }

    public class Cell
    {
        public string Caption { set; get; }
        public float Width { set; get; }
    }
}
در روش طراحی loquacious interface به ازای هر کلاس مدل، یک کلاس سازنده ایجاد خواهد شد. اگر در کلاس جاری، خاصیتی از نوع کلاس یا لیست باشد، برای آن نیز کلاس سازنده خاصی درنظر گرفته می‌شود و این روند ادامه پیدا می‌کند تا به خواصی از انواع ابتدایی مانند int و string برسیم:
using System;
using System.Collections.Generic;

namespace Test
{
    public class TableApi
    {
        public Table CreateTable(Action<TableCreator> action)
        {
            var creator = new TableCreator();
            action(creator);
            return creator.TheTable;
        }
    }

    public class TableCreator
    {
        readonly Table _theTable = new Table();
        internal Table TheTable
        {
            get { return _theTable; }
        }

        public void Width(float value)
        {
            _theTable.Width = value;
        }

        public void AddHeader(Action<HeaderCreator> action)
        {
            _theTable.Header = ...
        }

        public void AddCells(Action<CellsCreator> action)
        {
            _theTable.Cells = ...
        }        
    }
}
نقطه آغازین API ایی که در اختیار استفاده کنندگان قرار می‌گیرد با متد CreateTable ایی شروع می‌شود که ساخت شیء جدول را به ظاهر توسط یک Action به استفاده کننده واگذار کرده است، اما توسط کلاس TableCreator او را مقید و راهنمایی می‌کند که چگونه باید اینکار را انجام دهد.
همچنین در بدنه متد CreateTable، نکته نحوه دریافت خروجی از Action ایی که به ظاهر خروجی خاصی را بر نمی‌گرداند نیز قابل مشاهده است.
همانطور که عنوان شد کلاس‌های xyzCreator تا رسیدن به خواص معمولی و ابتدایی پیش می‌روند. برای مثال در سطح اول چون خاصیت عرض از نوع float است، صرفا با یک متد معمولی دریافت می‌شود. دو خاصیت دیگر نیاز به Creator دارند تا در سطحی دیگر برای آن‌ها سازنده‌های ساده‌تری را طراحی کنیم.
همچنین باید دقت داشت که در این طراحی تمام متدها از نوع void هستند. اگر قرار است خاصیتی را بین خود رد و بدل کنند، این خاصیت به صورت internal تعریف می‌شود تا در خارج از کتابخانه قابل دسترسی نباشد و در intellisense ظاهر نشود.
مرحله بعد، ایجاد دو کلاس HeaderCreator و CellsCreator است تا کلاس TableCreator تکمیل گردد:
using System;
using System.Collections.Generic;

namespace Test
{
    public class CellsCreator
    {
        readonly IList<Cell> _cells = new List<Cell>();
        internal IList<Cell> Cells
        {
            get { return _cells; }
        }

        public void AddCell(string caption, float width)
        {
            _cells.Add(new Cell { Caption = caption, Width = width });
        }
    }

    public class HeaderCreator
    {
        readonly Header _header = new Header();
        internal Header Header
        {
            get { return _header; }
        }

        public void Title(string title)
        {
            _header.Title = title;
        }

        public void Date(DateTime value)
        {
            _header.Date = value;
        }

        public void AddCells(Action<CellsCreator> action)
        {
            var creator = new CellsCreator();
            action(creator);
            _header.Cells = creator.Cells;
        }
    }
}
نحوه ایجاد کلاس‌های Builder و یا Creator این روش بسیار ساده و مشخص است:
مقدار هر خاصیت معمولی توسط یک متد ساده void دریافت خواهد شد.
هر خاصیتی که اندکی پیچیدگی داشته باشد، نیاز به یک Creator جدید خواهد داشت.
کار هر Creator بازگشت دادن مقدار یک شیء است یا نهایتا ساخت یک لیست از یک شیء. این مقدار از طریق یک خاصیت internal بازگشت داده می‌شود.

البته عموما بجای معرفی مستقیم کلاس‌های Creator از یک اینترفیس معادل آن‌ها استفاده می‌شود. سپس کلاس Creator را internal تعریف می‌کنند تا خارج از کتابخانه قابل دسترسی نباشد و استفاده کننده نهایی فقط با توجه به متدهای void تعریف شده در interface کار تعریف اشیاء را انجام خواهد داد.

در نهایت، مثال تکمیل شده ما به شکل زیر خواهد بود:
using System;
using System.Collections.Generic;

namespace Test
{
    public class TableCreator
    {
        readonly Table _theTable = new Table();
        internal Table TheTable
        {
            get { return _theTable; }
        }

        public void Width(float value)
        {
            _theTable.Width = value;
        }

        public void AddHeader(Action<HeaderCreator> action)
        {
            var creator = new HeaderCreator();
            action(creator);
            _theTable.Header = creator.Header;
        }

        public void AddCells(Action<CellsCreator> action)
        {
            var creator = new CellsCreator();
            action(creator);
            _theTable.Cells = creator.Cells;
        }
    }

    public class CellsCreator
    {
        readonly IList<Cell> _cells = new List<Cell>();
        internal IList<Cell> Cells
        {
            get { return _cells; }
        }

        public void AddCell(string caption, float width)
        {
            _cells.Add(new Cell { Caption = caption, Width = width });
        }
    }

    public class HeaderCreator
    {
        readonly Header _header = new Header();
        internal Header Header
        {
            get { return _header; }
        }

        public void Title(string title)
        {
            _header.Title = title;
        }

        public void Date(DateTime value)
        {
            _header.Date = value;
        }

        public void AddCells(Action<CellsCreator> action)
        {
            var creator = new CellsCreator();
            action(creator);
            _header.Cells = creator.Cells;
        }
    }
}
نحوه استفاده از این طراحی نیز جالب توجه است:
var data = new TableApi().CreateTable(table =>
            {
                table.Width(1);
                table.AddHeader(header=>
                {
                    header.Title("new rpt");
                    header.Date(DateTime.Now);
                    header.AddCells(cells=>
                    {
                        cells.AddCell("cell 1", 1);
                        cells.AddCell("cell 2", 2);
                    });
                });
                table.AddCells(tableCells=>
                {
                    tableCells.AddCell("c 1", 1);
                    tableCells.AddCell("c 2", 2);
                });
            });

این نوع طراحی مزیت‌های زیادی را به همراه دارد:
الف) ساده سازی طراحی اشیاء چند سطحی و تو در تو
ب) امکان درنظر گرفتن مقادیر پیش فرض برای خواص
ج) ساده‌تر سازی تعاریف لیست‌ها
د) استفاده کنندگان در حین استفاده نهایی و تعریف اشیاء به سادگی می‌توانند کدنویسی کنند (مثلا سلول‌ها را با یک حلقه اضافه کنند).
ه) امکان بهتر استفاده از امکانات Intellisense. برای مثال فرض کنید یکی از خاصیت‌هایی که قرار است برای آن Creator درست کنید یک interface را می‌پذیرد. همچنین در برنامه خود چندین پیاده سازی کمکی از آن نیز وجود دارد. یک روش این است که مستندات قابل توجهی را تهیه کنید تا این امکانات توکار را گوشزد کند؛ روش دیگر استفاده از طراحی فوق است. در اینجا در کلاس Creator ایجاد شده چون امکان معرفی متد وجود دارد، می‌توان امکانات توکار را توسط این متدها نیز معرفی کرد و به این ترتیب Intellisense تبدیل به راهنمای اصلی کتابخانه شما خواهد شد.
مطالب
آشنایی با Refactoring - قسمت 4


قسمت چهار آشنایی با Refactoring به معرفی روش «انتقال متدها» اختصاص دارد؛ انتقال متدها به مکانی بهتر. برای نمونه به کلاس‌های زیر پیش از انجام عمل Refactoring دقت کنید:

namespace Refactoring.Day3.MoveMethod.Before
{
public class BankAccount
{
public int AccountAge { get; private set; }
public int CreditScore { get; private set; }

public BankAccount(int accountAge, int creditScore)
{
AccountAge = accountAge;
CreditScore = creditScore;
}
}
}


namespace Refactoring.Day3.MoveMethod.Before
{
public class AccountInterest
{
public BankAccount Account { get; private set; }

public AccountInterest(BankAccount account)
{
Account = account;
}

public double InterestRate
{
get { return CalculateInterestRate(); }
}

public bool IntroductoryRate
{
get { return CalculateInterestRate() < 0.05; }
}

public double CalculateInterestRate()
{
if (Account.CreditScore > 800)
return 0.02;

if (Account.AccountAge > 10)
return 0.03;

return 0.05;
}
}
}


قسمت مورد نظر ما در اینجا، متد AccountInterest.CalculateInterest است. کلاس AccountInterest مرتبا نیاز دارد که از اطلاعات فیلدها و خواص کلاس BankAccount استفاده کند (نکته تشخیص نیاز به این نوع Refactoring). بنابراین بهتر است که این متد را به همان کلاس تعریف کننده‌ی فیلدها و خواص اصلی آن انتقال داد. پس از این نقل و انتقالات خواهیم داشت:

namespace Refactoring.Day3.MoveMethod.After
{
public class BankAccount
{
public int AccountAge { get; private set; }
public int CreditScore { get; private set; }

public BankAccount(int accountAge, int creditScore)
{
AccountAge = accountAge;
CreditScore = creditScore;
}

public double CalculateInterestRate()
{
if (CreditScore > 800)
return 0.02;

if (AccountAge > 10)
return 0.03;

return 0.05;
}
}
}

namespace Refactoring.Day3.MoveMethod.After
{
public class AccountInterest
{
public BankAccount Account { get; private set; }

public AccountInterest(BankAccount account)
{
Account = account;
}

public double InterestRate
{
get { return Account.CalculateInterestRate(); }
}

public bool IntroductoryRate
{
get { return Account.CalculateInterestRate() < 0.05; }
}
}
}



به همین سادگی!

یک مثال دیگر:
در ادامه به دو کلاس خودرو و موتور خودروی زیر دقت کنید:

namespace Refactoring.Day4.MoveMethod.Ex2.Before
{
public class CarEngine
{
public float LitersPerCylinder { set; get; }
public int NumCylinders { set; get; }

public CarEngine(int numCylinders, float litersPerCylinder)
{
NumCylinders = numCylinders;
LitersPerCylinder = litersPerCylinder;
}
}
}


namespace Refactoring.Day4.MoveMethod.Ex2.Before
{
public class Car
{
public CarEngine Engine { get; private set; }

public Car(CarEngine engine)
{
Engine = engine;
}

public float ComputeEngineVolume()
{
return Engine.LitersPerCylinder * Engine.NumCylinders;
}
}
}

در اینجا هم متد Car.ComputeEngineVolume چندین‌بار به اطلاعات داخلی کلاس CarEngine دسترسی داشته است؛ بنابراین بهتر است این متد را به جایی منتقل کرد که واقعا به آن تعلق دارد:

namespace Refactoring.Day4.MoveMethod.Ex2.After
{
public class CarEngine
{
public float LitersPerCylinder { set; get; }
public int NumCylinders { set; get; }

public CarEngine(int numCylinders, float litersPerCylinder)
{
NumCylinders = numCylinders;
LitersPerCylinder = litersPerCylinder;
}

public float ComputeEngineVolume()
{
return LitersPerCylinder * NumCylinders;
}
}
}

namespace Refactoring.Day4.MoveMethod.Ex2.After
{
public class Car
{
public CarEngine Engine { get; private set; }

public Car(CarEngine engine)
{
Engine = engine;
}
}
}

بهبودهای حاصل شده:
یکی دیگر از اصول برنامه نویسی شیء گرا "Tell, Don't Ask" است؛ که در مثال‌های فوق محقق شده. به این معنا که: در برنامه نویسی رویه‌ای متداول، اطلاعات از قسمت‌های مختلف کد جاری جهت انجام عملی دریافت می‌شود. اما در برنامه نویسی شیء گرا به اشیاء گفته می‌شود تا کاری را انجام دهند؛ نه اینکه از آن‌ها وضعیت یا اطلاعات داخلی‌اشان را جهت اخذ تصمیمی دریافت کنیم. به وضوح، متد Car.ComputeEngineVolume پیش از Refactoring ، اصل کپسوله سازی اطلاعات کلاس CarEngine را زیر سؤال برده است. بنابراین به اشیاء بگوئید که چکار کنند و اجازه دهید تا خودشان در مورد نحوه‌ی انجام آن، تصمیم گیرنده نهایی باشند.

مطالب
Functional Programming یا برنامه نویسی تابعی - قسمت سوم – Immutability

در ادامه مطالب مربوط به برنامه نویسی تابعی، قصد دارم بیشتر وارد کد شویم و مباحث عنوان شده را در دنیای کد پیاده سازی کنیم. هدف این قسمت، refactor کردن کد موجود به یک معماری immutable هست.  پیشتر درباره immutable ‌ها صحبت کردیم. ابتدا برای یکسان سازی ادبیات مورد استفاده، چند کلمه را مجددا تعریف خواهیم کرد:

  • Immutability: عدم توانایی تغییر داده
  • State: داده‌هایی که در طول زمان تغییر می‌کنند
  • Side Effect: تغییری که روی داده‌ها اتفاق می‌افتد

در قطعه کد زیر سعی شده‌است تفاوت یک کلاس Stateless و stateful را به سادگی نشان دهیم:

    //Stateful
    public class UserProfile
    {
        private User _user;
        private string _address;

        public void UpdateUser(int userId, string name)
        {
            _user = new User(userId, name);
        }
    }

    //Stateless
    public class User
    {
        public User(int id, string name)
        {
            Id = id;
            Name = name;
        }

        public int Id { get; }
        public string Name { get; }
    }


چرا Immutable بودن مهم است؟ 

هر عمل mutable  معادل کدی غیر شفاف است. در واقع وابستگی هر عملی که انجام می‌دهیم به state، باعث می‌شود که شرایط ناپایداری را در کد داشته باشیم. به طور مثال در یک عملیات چند نخی تصور کنید که چندین نخ به طور همزمان می‌توانند state را تغییر دهند و مدیریت این قضیه باعث به وجود آمدن کد‌هایی ناخوانا و تحمیل پیچیدگی بیشتر به کد خواهد شد. 

در واقع انتظار داریم که به ازای یک ورودی بر اساس بدنه‌ی متد، یک خروجی داشته باشیم؛ ولی در واقعیت تاثیری که اجرای متد بر روی state کل کلاس خواهد گذاشت، از دید ما پنهان است و باعث به وجود آمدن مشکلات بعدی خواهد شد. برای مثال قطعه کد بالا را به صورت Honest بازنویسی میکنیم: 

    public class UserProfile
    {
        private readonly User _user;
        private readonly string _address;

        public UserProfile(User user,string address)
        {
            _user = user;
            _address = address;
        }
        public UserProfile UpdateUser(int userId, string name)
        {
            var newUser = new User(userId, name);
            return  new UserProfile(newUser,_address);
        }
    }

    public class User
    {
        public User(int id, string name)
        {
            Id = id;
            Name = name;
        }

        public int Id { get; }
        public string Name { get; }
    }

در این مثال متد UpdateUser به جای  void، یک شی از جنس کلاس UserProfile را بر می‌گرداند. کلاس UserProfile هم برای وهله سازی نیاز به یک شیء از جنس User و Address را دارد. بنابراین مطمئن هستیم که مقدار دهی شده‌اند. نکته دیگر در قطعه کد بالا این است که به ازای هر بار فراخوانی متد، یک شیء جدید بدون وابستگی به وهله سازی اشیاء دیگر، برگردانده میشود.


Immutable بودن باعث می‌شود: 

  • خوانایی کد افزایش پیدا کند
  • جای واحدی برای Validate کردن داشته باشیم
  • به صورت ذاتی Thread Safe باشیم


در مورد محدودیت‌هایی که در کار با اشیاء Immutable باید در نظر داشته باشیم، می‌توان به مصرف بالای رم و سی پی یو، اشاره کرد. در واقع به نسبت حالت mutate، تعداد اشیاء بیشتری ساخته خواهند شد. در فریمورک دات نت برای کار با اشیا immutable امکاناتی در نظر گرفته شده که این هزینه را کاهش می‌دهند. به طور مثال می‌توانیم از کلاس ImmutableList استفاده کنیم و از ایجاد اشیاء اضافه‌تر و تحمیل بار اضافی به GC جلوگیری کنیم. یک مثال: 

//Create Immutable List
ImmutableList<string> list = ImmutableList.Create<string>();
ImmutableList<string> list2 = list.Add("Salam");

//Builder
ImmutableList<string>.Builder builder = ImmutableList.CreateBuilder<string>();
builder.Add("avali");
builder.Add("dovomi");
builder.Add("sevomi");

ImmutableList<string> immutableList = builder.ToImmutable();


چطور با side effect کنار بیایم؟ 

یکی از الگوهای رایج برای این کار، مفهوم جدا سازی Command/Query است. به طور ساده تمامی عملیاتی را که تاثیر گذار هستند، به صورت Command در نظر میگیریم. Command ‌ها معمولا هیچ نوعی را بازگشت نمیدهند و همینطور بر عکس این قضیه برای Query ‌ها صادق است. اشتباه رایج درباره این الگو، محدود کردن این الگو به معماری‌های خاصی مانند Domain Driven می‌باشد؛ در صورتیکه الزامی برای رعایت این الگو در سایر معماری‌ها وجود ندارد. 

به مثال زیر دقت کنید. سعی کردم قسمت‌های Command و Query را از هم جدا کنم: 

در واقع هر برنامه می‌تواند شامل دو قسمت باشد:

قسمتی که در آن منطق تجاری برنامه پیاده سازی می‌شود و باید به صورت Immutable باشد که یک خروجی را تولید میکند و قسمت دیگر برنامه که خروجی تولید شده را برای ذخیره سازی وضعیت سیستم استفاده می‌کند. 

در واقع یک هسته Immutable، ورودی را دریافت کرده و خروجی‌های مورد نیاز را تولید میکند و همه این‌ها در دل یک پوستهMutable پیاده سازی می‌شوند که ما در اینجا به آن اصطلاحا Mutable Shell میگوییم.   

برای مسائلی که در بالا صحبت شد، نمونه‌‌ای را آماده کرده‌ام. این نمونه به طور ساده یک سیستم مدیریت نوبت است که نوبت‌ها را در فایلی ذخیره و بازیابی میکند ( mutate ) و منطق مربوط به نوبت‌ها و زمان ویزیت آن میتواند به صورت immutable پیاده سازی شود. این کد در دو حالت functional و غیر functional پیاده سازی شده تا به خوبی تفاوت آن را در حالت قبل و بعد از برنامه نویسی تابعی بتوانیم درک کنیم. به جهت خوانایی بیشتر و دسترسی به کد‌ها، آن‌ها را روی گیت‌هاب قرار داده و شما میتوانید از اینجا سورس کد مورد نظر را بررسی کنید. سعی شده در این مثال تمامی مواردی که در این قسمت ذکر شد را پیاده سازی کنیم. امیدوارم که مطالب مربوط به برنامه نویسی تابعی یا functional programming توانسته باشد دیدگاه جدیدی را به کدهایی که مینویسیم بدهد. در  قسمت‌های بعدی به مواردی مانند مدیریت exception ‌ها و کار با null ‌ها و ... خواهیم پرداخت.

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؟