زبان TypeScript به عنوان superset زبان JavaScript ارائه شده‌است و هدف آن، strong typing و ارائه‌ی قابلیت‌های پیشرفته‌ی زبان‌های شیءگرا، جهت نوشتن برنامه‌های کلاینت و سرور، با کمترین میزان خطاها است. زبان TypeScript چندسکویی و سورس باز است و در نهایت به نگارشی از JavaScript کامپایل می‌شود که با تمام مرورگرهای فعلی سازگاری دارد و یا در سمت سرور بدون مشکلی توسط NodeJS قابل درک است.
- TypeScript زبان توصیه شده‌ی توسعه‌ی برنامه‌های AngularJS 2 است و همچنین با سایر کتابخانه‌های معروف جاوا اسکریپتی مانند ReactJS و jQuery نیز سازگاری دارد. بنابراین اگر قصد دارید به AngularJS 2 مهاجرت کنید، اکنون فرصت خوبی است تا زبان TypeScript را نیز بیاموزید. همچنین WinJS نیز با TypeScript نوشته شده‌است.
- superset زبان JavaScript بودن به این معنا است که تمام کدهای جاوا اسکریپتی موجود، به عنوان کد معتبر TypeScript نیز شناخته می‌شوند و همین مساله مهاجرت به آن‌را ساده‌تر می‌کند. زبان‌های دیگری مانند Dart و یا CoffeeScript ، نسبت به JavaScript بسیار متفاوت به نظر می‌رسند؛ اما Syntax زبان TypeScript شباهت بسیار زیادی به جاوا اسکریپت و خصوصا ES 6 دارد. در اینجا تنها کافی است پسوند فایل‌های js را به ts تغییر دهید و از آن‌ها به عنوان کدهای معتبر TypeScript استفاده کنید.
- strong typing و معرفی نوع‌ها، کدهای نهایی نوشته شده را امن‌تر می‌کنند. به این ترتیب کامپایلر، پیش از اینکه کدهای شما در زمان اجرا به خطا بر بخورند، در زمان کامپایل، مشکلات موجود را گوشزد می‌کند. همچنین وجود نوع‌ها، سرعت توسعه را با بهبود ابزارهای مرتبط با برنامه نویسی، افزایش می‌دهند؛ از این جهت که مفهوم مهمی مانند Intellisense، با وجود نوع‌ها، پیشنهادهای بهتر و دقیق‌تری را ارائه می‌دهد. همچنین ابزارهای Refactoring نیز در صورت وجود نوع‌ها بهتر و دقیق‌تر عمل می‌کنند. این موارد مهم‌ترین دلایل طراحی TypeScript جهت توسعه و نگهداری برنامه‌های بزرگ نوشته شده‌ی با JavaScript هستند.
- Syntax زبان TypeScript به شدت الهام گرفته شده از زبان سی‌شارپ است. به همین جهت اگر با این زبان آشنایی دارید، درک مفاهیم TypeScript برایتان بسیار ساده خواهد بود.
- بهترین قسمت TypeScript، کامپایل شدن آن به ES 5 است (به این عملیات Transpile هم می‌گویند). در زبان TypeScript به تمام امکانات پیشرفته‌ی ES 6 مانند کلاس‌ها و ماژول‌ها دسترسی دارید، اما کد نهایی را که تولید می‌کند، می‌تواند ES 5 ایی باشد که هم اکنون تمام مرورگرهای عمده آن‌را پشتیبانی می‌کنند. با تنظیمات کامپایلر TypeScript، امکان تولید کدهای ES 3 تا ES 5 و همچنین ES 6 نیز وجود دارد. نمونه‌ی آنلاین این ترجمه را در TypeScript playground می‌توانید مشاهده کنید.
- TypeScript چندسکویی است. امکانات و کامپایلر این زبان، برای ویندوز، مک و لینوکس طراحی شده‌اند.
- TypeScript سورس باز است. طراحان اصلی آن، همان طراحان زبان سی‌شارپ در مایکروسافت هستند و هم اکنون این زبان به صورت سورس باز توسط این شرکت توسعه داده شده و در GitHub نگهداری می‌شود.


آماده سازی محیط‌های کار با TypeScript

برای کار با TypeScript، یک ادیتور متنی ساده، به همراه کامپایلر آن کفایت می‌کند. اما همانطور که عنوان شد، یکی از مهم‌ترین دلایل وجودی TypeScript، بهبود ابزارهای برنامه نویسی مرتبط با JavaScript است و اگر قرار باشد صرفا از یک ادیتور متنی ساده استفاده شود، فلسفه‌ی وجودی آن زیر سؤال می‌رود.

نصب TypeScript در ویژوال استودیو

در نگارش‌های جدید ویژوال استودیو، از VS 2013 Update 2 به بعد، قسمت ویژه‌ی TypeScript نیز قابل مشاهده‌است. البته این قسمت با به روز رسانی‌های TypeScript، نیاز به به روز رسانی دارد. به همین جهت به سایت رسمی آن مراجعه کرده و بسته‌های جدید مخصوص VS 2013 و یا 2015 آن‌را دریافت و نصب کنید.


همچنین افزونه‌ی Web Essentials نیز امکانات بیشتری را جهت کار با TypeScript به همراه دارد و امکان مشاهده‌ی خروجی جاوا اسکریپت تولیدی را در حین کار با فایل TypeScript فعلی میسر می‌کند. در سمت چپ صفحه TypeScript را خواهید نوشت و در سمت راست، خروجی JavaScript نهایی را بلافاصله مشاهده می‌کنید.

تصویر فوق مربوط به VS 2015 است. همچنین گزینه‌ی افزودن یک فایل و آیتم جدید نیز امکان افزودن فایل‌های TS را به همراه دارد.


نصب و تنظیم TypeScript در ویژوال استودیو کد

ویژوال استودیو کد، نگارش رایگان، سورس باز و چندسکویی ویژوال استودیو است که بر روی ویندوز، مک و لینوکس قابل اجرا است. ویژوال استودیو کد نیز به همراه پشتیبانی بسیار خوبی از TypeScript است، تا حدی که تمام ارائه‌های معرفی Anugular 2 توسط تیم مربوطه‌ی آن از گوگل، توسط ویژوال استودیو کد و یکپارچگی آن با TypeScript انجام شدند.


ویژوال استودیو کد بر مبنای فولدرها کار می‌کند و با گشودن یک پوشه در آن (با کلیک بر روی دکمه‌ی open folder آن)، امکان کار کردن با آن پوشه و فایل‌های موجود در آن را خواهیم یافت.
نکته‌ی مهم اینجا است که پس از نصب VS Code، برای فایل‌های با پسوند ts بلافاصله Intellisense مرتبط نیز مهیا است و نیاز به هیچگونه تنظیم اضافه‌تری ندارد. همچنین قابلیت‌های type safety این زبان نیز در این ادیتور به نحو واضحی مشخص هستند:

در ادامه ابتدا یک پوشه‌ی جدید خالی را ایجاد کنید و سپس این پوشه را در VS Code باز نمائید (از طریق منوی فایل، گزینه‌ی گشودن پوشه). سپس ماوس را بر روی نام این پوشه حرکت دهید:

همانطور که مشاهده می‌کنید، دکمه‌ی new file ظاهر می‌شود. در اینجا می‌توانید فایل جدیدی را به نام test.ts اضافه کنید.
در ادامه با فشردن دکمه‌های ctrl+shift+p، امکان انتخاب یک task runner را جهت کامپایل فایل‌های ts خواهیم داشت:

در اینجا ابتدا عبارت task< را وارد کنید و سپس از منوی باز شده، گزینه‌ی rub build task را انتخاب کنید:

پس از آن، در بالای صفحه مشاهده خواهید کرد که عنوان شده: «هنوز هیچ task runner ایی برای اینکار تنظیم نشده‌است»

برای این منظور بر روی دکمه‌ی configure task runner تصویر فوق که با رنگ آبی مشخص شده‌است، کلیک کنید. به این ترتیب یک فایل جدید به نام task.json ایجاد می‌شود که در پوشه‌ای به نام vscode. در ریشه‌ی پروژه (یا همان پوشه‌ی جاری) قرار می‌گیرد:

فایل task.json دارای تعاریفی است که کامپایلر TypeScript یا همان tsc را فعال می‌کند:
محتوای پیش فرض و ابتدایی این فایل را در قطعه کد فوق مشاهده می‌کنید. این فایل json را جهت تنظیمات کامپایلر TypeScript پروژه‌ی جاری، ویرایش خواهیم کرد. در این فایل دکمه‌ی ctrl+space را بفشارید. بلافاصله منوی تکمیل کننده‌ی این فایل ظاهر می‌شود. از ترکیب ctrl+space در قسمت‌های مختلف این فایل جهت دریافت توصیه‌های بیشتری نیز می‌توان استفاده کرد.
در اینجا قسمتی که نیاز به تنظیم دارد، خاصیت args است. مقادیر آن، پارامترهایی هستند که به کامپایلر typescript ارسال می‌شوند. برای نمونه آن‌را به صورت ذیل تغییر دهید:
پارامتر و سوئیچ target مشخص می‌کند که خروجی تولیدی باید با فرمت ES 5 باشد. همچنین فایل‌های js تولیدی را در پوشه‌ی js در ریشه‌ی پروژه یا پوشه‌ی جاری قرار دهد. پارامتر sourceMap مشخص می‌کند که علاوه بر فایل‌های js، فایل‌های map که بیانگر نگاشت بین فایل‌های ts و js هستند نیز تولید شوند. این فایل‌ها برای دیباگ برنامه بسیار مفید هستند. پارامتر watch، کلیه‌ی تغییرات پوشه‌ی جاری را تحت نظر قرار داده و به صورت خودکار کار کامپایل را انجام می‌دهد. در آخر نیز فایل و یا فایل‌های ts مدنظر ذکر می‌شوند.
برای اجرای کامپایلر، ابتدا از منوی view گزینه‌ی toggle output را انتخاب کنید تا بتوان خروجی نهایی کامپایلر را مشاهده کرد. سپس گزینه‌ی view->command pallet و اجرا tasks< را انتخاب کنید. در ادامه همانند مرحله‌ی قبل، یعنی گزینه‌ی run build task را اجرا کنید (که خلاصه‌ی این عملیات ctrl+shift+B است).

به این ترتیب پوشه‌ی js که در خاصیت args مشخص کردیم، تولید می‌شود:

البته این خطا هم در قسمت output نمایش داده می‌شود:

علت اینجا است که در تنظیمات فوق، خاصیت command به tsc تنظیم شده‌است و همانطور که در کامنت آن عنوان شده‌است، کامپایلر typescript را از طریق دستور npm install -g typescript دریافت می‌کند و نیازی به ذکر مسیر آن در اینجا نیست. بنابراین لازم است تا با npm و نصب typescript از طریق آن آشنا شد و به این ترتیب کامپایلر آن‌را به روز کرد تا دستور watch را شناسایی کند.


نصب TypeScript از طریق npm

همانطور که عنوان شد، TypeScript چندسکویی است و این مورد را از طریق npm یا NodeJS package manager انجام می‌دهد. برای این منظور به آدرس https://nodejs.org/en   مراجعه کرده و فایل نصاب آن‌را مخصوص سیستم عامل خود دریافت و سپس نصب کنید. Node.js یک runtime سمت سرور اجرای برنامه‌های جاوا اسکریپتی است. از آنجائیکه TypeScript در نهایت به JavaScript تبدیل می‌شود، استفاده از node.js انتخاب مناسبی جهت اجرا و توزیع آن در تمام سیستم عامل‌ها بوده‌است.
پس از نصب node.js، از package manager آن که npm نام دارد، جهت نصب TypeScript استفاده می‌شود. چون node.js به Path و مسیرهای اصلی ویندوز اضافه می‌شود، تنها کافی است دستور npm install -g typescript را در خط فرمان صادر کنید. در اینجا سوئیچ g به معنای global و دسترسی عمومی است.

همانطور که در این تصویر مشخص است، پس از صدور دستور نصب TypeScript، نگارش 1.8.9 آن نصب شده‌است. اما زمانیکه کامپایلر tsc را با پارامتر version اجرا می‌کنیم، شماره نگارش قدیمی 1.0.3.0 را نمایش می‌دهد. برای رفع این مشکل به مسیر C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\TypeScript مراجعه کرده و پوشه‌ی 1.0 را به 1.0-old تغییر نام دهید.

اکنون اگر مجددا بررسی کنیم، نگارش صحیح قابل مشاهده است:

پس از این تغییرات اگر مجددا به VS Code باز گردیم و ctrl+shift+B را صادر کنیم (جهت اجرای مجدد task runner و اجرای tsc تنظیم شده) ، پیام ذیل مشاهده می‌شود:
به این معنا که اینبار پارامتر watch را شناسایی کرده‌است و دیگر از کامپایلر قدیمی tsc استفاده نمی‌کند. برای آزمایش آن، از منوی view گزینه‌ی split editor را انتخاب کنید و سپس در سمت چپ فایل test.ts و در سمت راست، فایل test.js کامپایل شده را باز کنید:

در اینجا چون پارامتر watch فعال شده‌است، هر تغییری که در فایل ts داده شود، بلافاصله کامپایل شده و در فایل js منعکس خواهد شد.


تنظیم VS Code جهت دیباگ کدهای TypeScript

در نوار ابزار کنار صفحه‌ی VS Code، بر روی دکمه‌ی دیباگ کلیک کنید:

سپس بر روی دکمه‌ی چرخ‌دنده‌ی موجود که کار انجام تنظیمات را توسط آن می‌توان ادامه داد، کلیک کنید. بلافاصله منویی ظاهر می‌شود که درخواست انتخاب محیط دیباگ را دارد:

در اینجا node.js را انتخاب کنید. با اینکار فایل جدیدی دیگری به نام launch.json به پوشه‌ی vscode. اضافه می‌شود. اگر به این فایل دقت کنید دو خاصیت name به نام‌های Launch و Attach در آن موجود هستند. این نام‌ها در یک دراپ داون، در کنار دکمه‌ی start دیباگ نیز ظاهر می‌شوند:

- در فایل launch.json، باید خاصیت "program": "${workspaceRoot}/app.js" را ویرایش کرد و app.js آن‌را به test.ts مثال جاری تغییر داد.
- سپس خاصیت "sourceMaps" آن نیز باید تغییر کرده و جهت استفاده‌ی از source mapهای تولیدی به true تنظیم شود.
- در آخر باید مسیر پوشه‌ی خروجی js را نیز تنظیم کرد: "outDir": "${workspaceRoot}/js"
همچنین باید دقت داشت چون externalConsole به false تنظیم شده‌است، خروجی این کنسول به output ویژوال استودیوکد منتقل می‌شود.

اکنون اگر بر روی دکمه‌ی سبز رنگ start کلیک کنید (دکمه‌ی F5)، امکان دیباگ سطر به سطر کد TypeScript را خواهید یافت:

فایل‌های نهایی json یاد شده‌ی در متن را از اینجا می‌توانید دریافت کنید:
 VSCodeTypeScript.zip

پیشنیازها
- آشنایی با Angular CLI
- آشنایی با مسیریابی‌ها در Angular

همچنین اگر پیشتر Angular CLI را نصب کرده‌اید، قسمت «به روز رسانی Angular CLI» ذکر شده‌ی در مطلب «Angular CLI - قسمت اول - نصب و راه اندازی» را نیز اعمال کنید. در این سری از angular/cli: 1.1.2@ استفاده شده‌است.


فناوری‌های مختلف کار با فرم‌ها در Angular

Angular (که خلاصه شده‌ی نام تمام نگارش‌های پس از Angular 2 است)، به همراه دو فناوری توکار کار با فرم‌ها است:
الف) فرم‌های مبتنی بر قالب‌ها یا Template driven forms
در اینجا عمده‌ی کار تعاریف فرم‌ها، در قالب‌های HTML ایی کامپوننت‌ها به همراه data binding انجام می‌شود. کار با آن ساده‌تر است و به همراه حداقل کدنویسی در قسمت کامپوننت‌های برنامه است؛ چون two-way data binding بسیاری از مسایل را به صورت خودکار مدیریت می‌کند. همچنین این روش برای کسانیکه با Angular 1.x کار کرده باشند، آشناتر است.
ب) فرم‌های واکنشی یا Reactive forms
در اینجا نیز همانند حالت الف کار تعریف ابتدایی فرم در قالب‌های HTML ایی کامپوننت‌ها انجام می‌شود. اما در اینجا نیاز است مدل فرم را توسط کدهای TypeScript کامپوننت نیز ایجاد کرد و با قالب HTML ایی هماهنگ نمود (به همین جهت به آن model driven forms هم می‌گویند). مزیت این روش نسبت به حالت الف، سادگی Unit testing و همچنین امکان تعریف اعتبارسنجی‌های پیچیده‌است. به علاوه در این حالت می‌توان فرم‌های پویایی را نیز طراحی کرد.

ما در این سری حالت Template driven forms را بررسی خواهیم کرد.


ایجاد ساختار اولیه‌ی مثال این سری

در ادامه، یک پروژه‌ی جدید مبتنی بر Angular CLI را به نام angular-template-driven-forms-lab به همراه تنظیمات ابتدایی مسیریابی آن ایجاد می‌کنیم:
به علاوه، قصد استفاده‌ی از بوت استرپ را نیز داریم. به همین جهت ابتدا به ریشه‌ی پروژه وارد شده و سپس دستور ذیل را صادر کنید، تا بوت استرپ نصب شود و پرچم save آن سبب به روز رسانی فایل package.json نیز گردد:
پس از آن نیاز است به فایل angular-cli.json. مراجعه کرده و شیوه‌نامه‌ی بوت استرپ را تعریف کنیم:
به این ترتیب، به صورت خودکار این شیوه نامه به همراه توزیع برنامه حضور خواهد داشت و نیازی به تعریف مستقیم آن در فایل index.html نیست.

در ادامه برای تکمیل مثال جاری، دو کامپوننت جدید خوش‌آمدگویی و همچنین یافتن نشدن مسیرها را به برنامه اضافه می‌کنیم:
که سبب ایجاد کامپوننت‌های src\app\welcome\welcome.component.ts و src\app\page-not-found\page-not-found.component.ts خواهند شد؛ به همراه به روز رسانی خودکار فایل src\app\app.module.ts جهت تکمیل قسمت declarations آن:

سپس فایل src\app\app-routing.module.ts را به نحو ذیل تکمیل نمائید:
در اینجا زمانیکه کاربر ریشه‌ی سایت را درخواست می‌کند، به کامپوننت welcome هدایت خواهد شد.
همچنین مدیریت مسیریابی آدرس‌های ناموجود در سایت نیز با تعریف ** صورت گرفته‌است.

زمانیکه یک کامپوننت فعالسازی می‌شود، قالب آن در router-outlet نمایش داده خواهد شد. برای این منظور فایل src\app\app.component.html را گشوده و به نحو ذیل تغییر دهید:
تا اینجا اگر دستور ng serve -o را صادر کنیم (کار build درون حافظه‌ای جهت محیط توسعه و نمایش خودکار برنامه در مرورگر)، چنین خروجی در مرورگر نمایان خواهد شد:

افزودن ماژول فرم‌ها به برنامه

پس از ایجاد ساختار اولیه برنامه، اولین کاری را که در جهت استفاده‌ی از فرم‌های مبتنی بر قالب‌ها باید انجام داد، افزودن ماژول فرم‌ها به ماژول اصلی برنامه است. برای این منظور فایل src\app\app.module.ts را گشوده و تغییرات ذیل را به آن اعمال کنید:
در اینجا ابتدا FormsModule، از ماژول Angular مرتبط با آن دریافت شده و سپس به لیست imports ماژول اصلی برنامه اضافه گردیده‌است.


ایجاد ماژول و کامپوننت فرم ثبت نام کارمندان

در ادامه می‌خواهیم فرم ثبت نام یک کارمند را تکمیل کنیم. بنابراین ماژول جدید کارمندان را به همراه تنظیمات ابتدایی مسیریابی آن ایجاد می‌کنیم:
با این خروجی
اگر به سطر آخر آن دقت کنید، فایل app.module.ts را نیز به صورت خودکار به روز رسانی کرده‌است:
در اینجا EmployeeRoutingModule را به انتهای لیست imports افزوده‌است که نیاز به اندکی تغییر دارد و باید EmployeeRoutingModule را پیش از AppRoutingModule تعریف کرد. علت این است که AppRoutingModule، دارای تعریف مسیریابی ** یا catch all است که آن‌را جهت مدیریت مسیرهای یافت نشده به برنامه افزوده‌ایم. بنابراین اگر ابتدا AppRoutingModule تعریف شود و سپس EmployeeRoutingModule، هیچگاه فرصت به پردازش مسیریابی‌های ماژول کارمندان نمی‌رسد؛ چون مسیر ** پیشتر برنده شده‌است.
همچنین برای اینکه کامپوننت‌های این ماژول نیز در حین مسیریابی در دسترس باشند، نیاز است بجای EmployeeRoutingModule، خود EmployeeModule را ذکر کرد که حاوی تعاریف مسیریابی (ذکر EmployeeRoutingModule در قسمت imports آن) نیز می‌باشد. بنابراین فایل app.module.ts چنین تعاریفی را پیدا می‌کند:

در ادامه کامپوننت جدید ثبت یک کارمند را به این ماژول اضافه می‌کنیم:
با این خروجی
اگر به سطر آخر آن دقت کنید، کار به روز رسانی فایل ماژول کارمندان، جهت درج این کامپوننت جدید، در قسمت declarations فایل employee.module.ts نیز به صورت خودکار انجام شده‌است:

در ادامه می‌خواهیم قالب این کامپوننت را در منوی اصلی سایت قابل دسترسی کنیم. به همین جهت به فایل src\app\employee\employee-routing.module.ts مراجعه کرده و مسیریابی این کامپوننت را تعریف می‌کنیم:
ابتدا کامپوننت ثبت کارمندان import شده و سپس آرایه‌ی Routes مسیری را به این کامپوننت تعریف کرده‌است.

سپس می‌خواهیم لینکی را به این مسیریابی جدید اضافه کنیم. به همین جهت به فایل src\app\app.component.html مراجعه کرده و routerLink آن‌را اضافه می‌کنیم:
تا اینجا اگر دستور ng serve -o را صادر کنیم (کار build درون حافظه‌ای جهت محیط توسعه و نمایش خودکار برنامه در مرورگر)، چنین خروجی در مرورگر نمایان خواهد شد (البته می‌توان پنجره‌ی کنسول ng serve را باز نگه داشت تا کار watch را به صورت خودکار انجام دهد؛ این روش سریعتر و به همراه build تدریجی است):

در قسمت بعد، ایجاد اولین فرم مبتنی بر قالب‌ها را پیگیری می‌کنیم.


کدهای کامل این قسمت را از اینجا می‌توانید دریافت کنید: angular-template-driven-forms-lab-01.zip
برای اجرای آن فرض بر این است که پیشتر Angular CLI را نصب کرده‌اید. سپس از طریق خط فرمان به ریشه‌ی پروژه وارد شده و دستور npm install را صادر کنید تا وابستگی‌های آن دریافت و نصب شوند. در آخر با اجرای دستور ng serve -o برنامه ساخته شده و در مرورگر پیش فرض سیستم نمایش داده خواهد شد.

OpenSSL جزئی از ویندوز نیست. آن‌را باید جداگانه دریافت و استفاده کنید. پس از نصب آن، در مسیر C:\OpenSSL-Win64\bin فایل EXE و DLLهای آن قابل مشاهده هستند.

بالاخره تفاوت کارآیی بین حلقه‌های for و foreach در دات نت 7 برطرف شده‌است که این مورد نیز یکی دیگر از دلایل بهبود کارآیی LINQ در دات نت 7 است. در این مطلب به همراه آزمایشی، این مورد را بررسی خواهیم کرد.


تدارک یک آزمایش برای بررسی کارآیی حلقه‌های for و foreach در دات نت 7

یک برنامه‌ی کنسول جدید را ایجاد کرده و سپس کتابخانه‌ی BenchmarkDotNet را با TargetFramework دات نت 7 به صورت زیر به پروژه اضافه می‌کنیم:
در ادامه به این پروژه، کلاس زیر را اضافه می‌کنیم:
که توسط دستورات زیر در حالت release اجرا شده و نتایج نهایی را نمایش می‌دهد:
توضیحات:

- می‌توان یک پروژه را یکبار بر اساس دات نت 7 و یکبار هم بر اساس دات نت 6 با تغییر target framework آن‌ها کامپایل و اجرا کرد تا بتوان نتایج این دو را با هم مقایسه کرد و یا می‌توان با ذکر [SimpleJob(RuntimeMoniker.Net60)] و همچنین [SimpleJob(RuntimeMoniker.Net70)]، این مورد را به صورت خودکار به BenchmarkDotNet دات نت واگذار کرد.
- در این آزمایش، ابتدا یک آرایه و یک لیست را تهیه می‌کنیم.
- سپس یکبار حلقه‌های for و foreach را بر روی آرایه و همین عملیات را بر روی لیست تهیه شده، تکرار می‌کنیم.

نتایج حاصل به صورت زیر هستند:

همانطور که در نتایج فوق هم مشاهده می‌کنید:
در دات نت 6
- تفاوتی بین کارآیی حلقه‌ها‌ی for و foreach، زمانیکه بر روی یک آرایه اجرا می‌شوند، وجود ندارد.
- اما کارآیی حلقه‌ی foreach نسبت به حلقه‌ی for، زمانیکه بر روی یک لیست اجرا می‌شوند، تقریبا 50 درصد کمتر است.

در دات نت 7
- تفاوتی بین کارآیی حلقه‌ها‌ی for و forach، زمانیکه بر روی یک آرایه اجرا می‌شوند، وجود ندارد. بنابراین از این لحاظ با دات نت 6 تفاوتی ندارد.
- اما کارآیی حلقه‌ی foreach نسبت به حلقه‌ی for، زمانیکه بر روی یک لیست اجرا می‌شود، تقریبا یکسان و قابل چشم‌پوشی است. یعنی در دات نت 7، کارآیی این دو حلقه یکی شده‌است. اما چرا؟


روشی در جهت یافتن یکی بودن سرعت حلقه‌های for و foreach بر اساس خروجی کامپایلر

با مشاهده‌ی نتایج حاصل از BenchmarkDotNet می‌توان به بهبود کارآیی حاصل پی‌برد؛ اما برای مثال چرا زمانیکه از آرایه استفاده می‌شود، حتی در دات نت 6، تفاوتی بین دو حلقه‌ی for و foreach وجود ندارد، اما زمانیکه از لیست‌ها استفاده می‌شود، این کارآیی 50 درصد افت می‌کند؟
در این خروجی بهتر می‌توان مشاهده کرد که چرا در حالت استفاده‌ی از آرایه‌ها، تفاوتی بین حلقه‌های for و foreach نیست؛ چون هر دو به صورت حلقه‌ی for تفسیر می‌شوند:
اما زمانیکه به لیست‌ها می‌رسیم، حلقه‌ی foreach به صورت زیر تفسیر می‌شود که بدیهی است نسبت به حلقه‌ی for، کندتر اجرا خواهد شد:
اگر این خروجی را برای دات نت 6 و دات نت 7 تهیه کنیم، به یک جواب خواهیم رسید. یعنی از دیدگاه #Low-level C، تفاوتی بین IL دات نت 6 و 7 از این لحاظ وجود ندارد. تفاوتی اصلی در بهبودهای JIT دات نت 7 است که سبب شده، خروجی نهایی حلقه‌‌های foreach با for یکی باشد.

تاریخچه‌ی اعمال غیر همزمان در دات نت فریم ورک

دات نت فریم ورک، از زمان ارائه نگارش یک آن، از اعمال غیرهمزمان و API خاص آن پشتیبانی می‌کرده‌است. همچنین این مورد یکی از ویژگی‌های Win32 نیز می‌باشد. نوشتن کدهای همزمان متداول بسیار ساده است. در این نوع کدها هر عملیات خاص، پس از پایان عملیات قبلی انجام می‌شود.
در این مثال متداول، متد DownloadString به صورت همزمان یا synchronous عمل می‌کند. به این معنا که تا پایان عملیات دریافت اطلاعات از وب، منتظر مانده و ترد جاری را قفل می‌کند. مشکل از جایی آغاز می‌شود که مدت زمان دریافت اطلاعات، طولانی باشد. چون این عملیات در ترد UI در حال انجام است، کل رابط کاربری برنامه تا پایان عملیات نیز قفل شده و دیگر پاسخگوی سایر اعمال رسیده نخواهد بود. در این حالت عموما ویندوز در نوار عنوان برنامه، واژه‌های Not responding را نمایش می‌دهد.
این مورد همچنین در برنامه‌های سمت سرور نیز حائز اهمیت است. با قفل شدن تعداد زیادی ترد در حال اجرا، عملا قدرت پاسخ‌دهی سرور نیز کاهش می‌یابد. بنابراین در این نوع موارد، برنامه‌های چند ریسمانی هرچند در سمت کلاینت ممکن است مفید واقع شوند و برای مثال ترد UI را آزاد کنند، اما اثر آنچنانی بر روی برنامه‌های سمت سرور ندارند. زیرا در آن‌ها می‌توان هزاران ترد را ایجاد کرد که همگی دارای کدهای اصطلاحا blocking باشند. برای حل این مساله استفاده از API غیرهمزمان توصیه می‌شود.
برای نمونه کلاس WebClient توکار دات نت، دارای متدی به نام DownloadStringAsync نیز می‌باشد. این متد به محض فراخوانی، ترد جاری را آزاد می‌کند. به این معنا که فراخوانی آن سبب توقف ترد جاری برای دریافت نتیجه‌ی دریافت اطلاعات از وب نمی‌شود. به این نوع API، یک Asynchronous API گفته می‌شود؛ زیرا با سایر کدهای نوشته شده، هماهنگ و همزمان اجرا نمی‌شود.
هر چند این کد جدید مشکل عدم پاسخ دهی برنامه را برطرف می‌کند، اما مشکل دیگری را به همراه دارد؛ چگونه باید حاصل عملیات آن‌را پس از پایان کار دریافت کرد؟ چگونه باید خطاها و مشکلات احتمالی را مدیریت کرد؟
برای مدیریت این مساله، رخدادی به نام DownloadStringCompleted تعریف شده‌است. روال رویدادگردان آن پس از پایان کار دریافت اطلاعات از وب، فراخوانی می‌گردد.
در اینجا همچنین توسط آرگومان DownloadStringCompletedEventArgs، موفقیت یا شکست عملیات نیز گزارش می‌شود و مقدار e.Result حاصل عملیات است.

مشکل! ما سادگی یک عملیات همزمان را از دست دادیم. متد TestNoneAsync از لحاظ پیاده سازی و همچنین خواندن و نگهداری آن در طول زمان، بسیار ساده‌تر است از نمونه‌ی TestAsync نوشته شده. در کدهای غیرهمزمان فوق، یک متد ساده، به دو متد مجزا خرد شده‌است و نتیجه‌ی نهایی، درون یک روال رخدادگردان بدست می‌آید.
به این مدل، EAP یا Event based asynchronous pattern نیز گفته می‌شود. EAP در دات نت 2 معرفی شد. روال‌های رخدادگردان در این حالت، در ترد اصلی برنامه اجرا می‌شوند. اما اگر به حالت اصلی اعمال غیرهمزمان موجود از دات نت یک کوچ کنیم، اینطور نیست. در WinForms و WPF برای به روز رسانی رابط کاربری نیاز است اطلاعات دریافت شده در همان تردی که رابط کاربری ایجاد شده است، تحویل گرفته شده و استفاده شوند. در غیراینصورت استثنایی صادر شده و برنامه خاتمه می‌یابد.


آشنایی با Synchronization Context

ابتدا یک برنامه‌ی WinForms ساده را آغاز کرده و یک دکمه‌ی جدید را به نام btnGetInfo و یک تکست باکس را به نام txtResults، به آن اضافه کنید. سپس کدهای فرم اصلی آن‌را به نحو ذیل تغییر دهید:
در اینجا از روش دیگری برای دریافت اطلاعات از وب استفاده کرده‌ایم. با استفاده از امکانات HttpWebRequest، کوئری‌های پیشرفته‌تری را می‌توان تهیه کرد. برای مثال می‌توان نوع متد را به HEAD تنظیم نمود؛ تا صرفا مقادیر هدر آدرس درخواستی از سرور، دریافت شوند.
همچنین در این مثال از متد غیرهمزمان BeginGetResponse نیز استفاده شده‌است. در این نوع API خاص، کار با BeginGetResponse آغاز شده و سپس در callback نهایی توسط EndGetResponse، نتیجه‌ی عملیات به دست می‌آید.
اگر برنامه را اجرا کنید، با استثنای زیر مواجه خواهید شد:
علت اینجا است که asyncResult دریافتی، در تردی دیگر نسبت به ترد اصلی برنامه که UI را اداره می‌کند، اجرا می‌شود. یکی از راه حل‌های این مشکل و انتقال اطلاعات به ترد اصلی برنامه، استفاده از Synchronization Context است:
SynchronizationContext.Current در اینجا چون در ابتدای متد دریافت اطلاعات اجرا می‌شود، به ترد UI، یا ترد اصلی برنامه اشاره می‌کند. به همین جهت این زمینه را نباید داخل Async callback دریافت کرد؛ زیرا ترد جاری آن، ترد UI مدنظر ما نیست. سپس همانطور که ملاحظه می‌کنید، توسط متد Post آن می‌توان اطلاعات را در زمینه‌ی تردی که SynchronizationContext به آن اشاره می‌کند اجرا کرد.

برای درک بهتر آن، سه break point را پیش از متد BeginGetResponse، داخل  Async calback و داخل delegate متد Post قرار دهید. پس از اجرای برنامه، از منوی دیباگ در VS.NET گزینه‌ی Windows و سپس Threads را انتخاب کنید.
در اینجا همانطور که مشخص است، کد داخل delegate تعریف شده، در ترد اصلی برنامه اجرا می‌شود و نه یکی از Worker threadهای ثانویه.
هر چند استفاده از متدهای تو در تو و lambda syntax، نیاز به تعریف چندین متد جداگانه را برطرف کرده‌است، اما باز هم کد ساده‌ای به نظر نمی‌رسد. در سی شارپ 5، برای مدیریت بهتر تمام مشکلات یاد شده، پشتیبانی توکاری از اعمال غیرهمزمان، به هسته‌ی زبان اضافه شده‌است.


Syntax ابتدایی یک متد Async

در ابتدا کلاس و متد Async زیر را در نظر بگیرید:
شیوه‌ی نگارش آن بر اساس راهنمای نوشتن برنامه‌های Async یا Task asynchronous programming model یا به اختصار TAP است:
- در مدل برنامه نویسی TAP، متدهای غیرهمزمان باید یک Task را بازگشت دهند؛ یا نمونه‌ی جنریک آن‌را. البته کامپایلر، async void را نیز پشتیبانی می‌کند ولی در قسمت‌های بعدی بررسی خواهیم کرد که چرا استفاده از آن مشکل‌زا است و باید از آن پرهیز شود.
- همچنین مطابق TAP، اینگونه متدها باید به پسوند Async ختم شوند تا استفاده کننده در حین کار با Intellisense، بتواند آ‌ن‌ها را از متدهای معمولی سریعتر تشخیص دهد.
- از واژه‌ی کلیدی async نیز استفاده می‌گردد تا کامپایلر از وجود اعمال غیر همزمان مطلع گردد.
- await به کامپایلر می‌گوید، عبارت پس از من، یک وظیفه‌ی غیرهمزمان است و ادامه‌ی کدهای نوشته شده، تنها زمانی باید اجرا شوند که عملیات غیرهمزمان معرفی شده، تکمیل گردد.

در متد DoWorkAsync، ابتدا به اندازه‌‌ای مشخص توقف حاصل شده و سپس سطر بعدی یعنی Console.WriteLine اجرا می‌شود.


یک اشتباه عمومی! استفاده از واژه‌های کلیدی async و await متد شما را async نمی‌کنند.

برخلاف تصور ابتدایی از بکارگیری واژه‌های کلیدی async و await، این کلمات نحوه‌ی اجرای متد شما را async نمی‌کنند. این کلمات صرفا برای تشکیل متدهایی که هم اکنون غیرهمزمان هستند، مفید می‌باشند. برای توضیح بیشتر آن به مثال ذیل دقت کنید:
در این متد با استفاده از Task.Delay، انجام یک عملیات طولانی شبیه سازی شده‌است؛ مثلا دریافت یک عدد یا نتیجه از یک وب سرویس. سپس در نهایت، عددی را بازگشت داده است. برای بازگشت یک خروجی double، در اینجا از نمونه‌ی جنریک Task استفاده شده‌است.
در ادامه برای استفاده از آن خواهیم داشت:
خروجی این متد تنها زمانی بازگشت داده می‌شود که نتایج leftOperand و rightOperand از وب سرویس فرضی، دریافت شده باشند و در اختیار مصرف کننده قرارگیرند. بنابراین همانطور که ملاحظه می‌کنید از واژه‌ی کلیدی await جهت تشکیل یک عملیات غیرهمزمان و مدیریت ساده‌تر کدهای نهایی، شبیه به کدهای معمولی همزمان استفاده شده‌است.
در کدهای همزمان متداول، سطر اول ابتدا انجام می‌شود و بعد سطر دوم و الی آخر. با استفاده از واژه‌ی کلیدی await یک چنین عملکردی را با اعمال غیرهمزمان خواهیم داشت. پیش از این برای مدیریت اینگونه اعمال از یک سری callback و یا رخداد استفاده می‌شد. برای مثال ابتدا عملیات همزمانی شروع شده و سپس نتیجه‌ی آن در یک روال رخ‌داد گردان جایی در کدهای برنامه دریافت می‌شد (مانند مثال ابتدای بحث). اکنون تصور کنید که قصد داشتید جمع نهایی حاصل دو عملیات غیرهمزمان را از دو روال رخدادگردان جدا از هم، جمع آوری کرده و بازگشت دهید. هرچند اینکار غیرممکن نیست، اما حاصل کار به طور قطع آنچنان زیبا نبوده و قابلیت نگهداری پایینی دارد. واژه‌ی کلیدی await، انجام اینگونه امور غیرهمزمان را طبیعی و همزمان جلوه می‌دهد. به این ترتیب بهتر می‌توان بر روی منطق و الگوریتم‌های مورد استفاده تمرکز داشت، تا اینکه مدام درگیر مکانیک اعمال غیرهمزمان بود.

امکان استفاده از واژه‌ی کلیدی await در هر جایی از کدها وجود دارد. برای نمونه در مثال زیر، برای ترکیب دو عملیات غیرهمزمان، از await در حین تشکیل عملیات ضرب نهایی، دقیقا در جایی که مقدار متد باید بازگشت داده شود، استفاده شده‌است:
اگر await را از این مثال حذف کنیم، خطای کامپایل زیر را دریافت خواهیم کرد:
خروجی متد GetSumAsync صرفا یک Task است و نه یک عدد. پس از استفاده از await، عملیات آن انجام شده و بازگشت داده می‌شود.


اگر متد DownloadString همزمان ابتدای بحث را نیز بخواهیم تبدیل به نمونه‌ی async سی‌شارپ 5 کنیم، می‌توان از متد الحاقی جدید آن به نام DownloadStringTaskAsync کمک گرفت:
نکته‌ی مهم این کد علاوه بر ساده سازی اعمال غیر همزمان، برای استفاده از نتیجه‌ی نهایی آن، نیازی به SynchronizationContext معرفی شده در تاریخچه‌ی ابتدای بحث نیست. نتیجه‌ی دریافتی از آن در ترد اصلی برنامه تحویل داده شده و به سادگی قابل استفاده است.


سؤال: آیا استفاده از await نیز ترد جاری را قفل می‌کند؟

اگر به کدها دقت کنید، استفاده از await به معنای صبر کردن تا پایان عملیات async است. پس اینطور به نظر می‌رسد که در اینجا نیز ترد اصلی، همانند قبل قفل شده‌است.
اگر این متد را اجرا کنید (در آن await بکار نرفته)، بلافاصله خروجی ذیل را مشاهده خواهید کرد:
به این معنا که در اصل، همانند سایر روش‌های async موجود از دات نت یک، در اینجا نیز فراخوانی متد async ترد اصلی را بلافاصله آزاد می‌کند و ترد آن‌را قفل نخواهد کرد. استفاده از await نیز عملکرد کدها را تغییر نمی‌دهد. تنها کامپایلر در پشت صحنه همان کدهای لازم جهت مدیریت روال‌های رخدادگردان و callbackها را تولید می‌کند، به نحوی که صرفا نحوه‌ی کدنویسی ما همزمان به نظر می‌رسد، اما در پشت صحنه، نحوه‌ی اجرای آن غیرهمزمان است.


برنامه‌های Async و نگارش‌های مختلف دات نت

شاید در ابتدا به نظر برسد که قابلیت‌های جدید async و await صرفا متعلق هستند به دات نت 4.5 به بعد؛ اما خیر. اگر کامپایلری را داشته باشید که از این واژه‌های کلیدی را پشتیبانی کند، امکان استفاده از آن‌ها را با دات نت 4 نیز خواهید داشت. برای این منظور تنها کافی است از VS 2012 به بعد استفاده نمائید. سپس در کنسول پاورشل نیوگت دستور ذیل را اجرا نمائید (فقط برای برنامه‌های دات نت 4 البته):
این روال متداول VS.NET بوده است تا به امروز. برای مثال اگر VS 2010 را نصب کنید و سپس یک برنامه‌ی دات نت 3.5 را ایجاد کنید، امکان استفاده‌ی کامل از تمام امکانات سی‌شارپ 4، مانند آرگومان‌های نامدار و یا مقادیر پیش فرض آرگومان‌ها را در یک برنامه‌ی دات نت 3.5 نیز خواهید داشت. همین نکته در مورد async نیز صادق است. VS 2012 (یا نگارش‌های جدیدتر) را نصب کنید و سپس یک پروژه‌ی دات نت 4 را آغاز کنید. امکان استفاده از async و await را خواهید داشت. البته در این حالت دسترسی به متدهای الحاقی جدید را مانند DownloadStringTaskAsync نخواهید داشت. برای رفع این مشکل باید بسته‌ی  Microsoft.Bcl.Async را نیز توسط نیوگت نصب کنید.

در قسمت قبل، Docker for Windows را بر روی ویندوز 10 نصب کردیم تا بتوانیم از هر دوی Linux Containers و Windows Containers استفاده کنیم. در این قسمت، نحوه‌ی نصب Docker را بر روی ویندوز سرور، صرفا جهت اجرای Windows Containers، بررسی می‌کنیم؛ از این جهت که در دنیای واقعی، عموما Linux Containers را بر روی سرورهای لینوکسی و Windows Containers را بر روی سرورهای ویندوزی اجرا می‌کنند.


Docker for Windows چگونه از هر دوی کانتینرهای ویندوزی و لینوکسی پشتیبانی می‌کند؟

زمانیکه docker for windows را اجرا می‌کنیم، سرویسی را ایجاد می‌کند که سبب اجرای پروسه‌ی ویژه‌ای به نام com.docker.proxy.exe می‌شود:

هنگامیکه برای مثال فرمان docker run nginx را توسط Docker CLI اجرا می‌کنیم، Docker CLI از طریق واسط یاد شده، دستورات را به MobyLinuxVM منتقل می‌کند. به این صورت است که امکان اجرای Linux Containers، بر روی ویندوز میسر می‌شوند:

اکنون اگر به Windows Containers سوئیچ کنیم (از طریق کلیک راست بر روی آیکن Docker در قسمت Tray Icons ویندوز)، پروسه‌ی dockerd.exe یا docker daemon شروع به کار خواهد کرد:

اینبار اگر مجددا از Docker CLI برای اجرای مثلا IIS Container استفاده کنیم، دستور ما از طریق واسط‌های com.docker.proxy و dockerd‌، به کانتینر ویندوزی منتقل و اجرا می‌شود:

نگاهی به معماری Docker بر روی ویندوز سرور

داکر بر روی ویندوز سرور، تنها به همراه موتور مدیریت کننده‌ی Windows Containers است:

در اینجا با صدور فرمان‌های Docker CLI، پیام‌ها مستقیما به dockerd یا موتور داکر بر روی ویندوز سرور ارسال شده و سپس کار اجرا و مدیریت یک Windows Container انجام می‌شود.


نصب Docker بر روی ویندوز سرور

جزئیات مفصل و به روز Windows Containers را همواره می‌توانید در این آدرس در سایت مستندات مجازی سازی مایکروسافت مطالعه کنید (قسمت Container Host Deployment - Windows Server آن). پیشنیاز کار با آن نیز نصب حداقل ویندوز سرور 2016 می‌باشد و بهتر است تمام به روز رسانی‌های آن‌را نیز نصب کرده باشید؛ چون تعدادی از بهبودهای کار با کانتینرهای آن، به همراه به روز رسانی‌ها آن ارائه شده‌اند.
برای شروع به نصب، نیاز است کنسول PowerShell ویندوز را با دسترسی Admin اجرا کنید.
سپس اولین دستوراتی را که نیاز است اجرا کنید، کار نصب موتور Docker و CLI آن‌را به صورت خودکار بر روی ویندوز سرور انجام می‌دهند:
- که پس از نصب و ری‌استارت سیستم، نتیجه‌ی آن‌را در پوشه‌ی c:\Program Files\Docker می‌توانید ملاحظه کنید.
- به علاوه اگر دستور *get-service *docker را در کنسول PowerShell صادر کنید، مشاهده خواهید کرد که سرویس جدیدی را به نام Docker نیز نصب و راه اندازی کرده‌است که به dockerd.exe اشاره می‌کند.
- و یا اگر در کنسول PowerShell دستور docker را صادر کنید، ملاحظه خواهید کرد که CLI آن، فعال و قابل استفاده‌است. برای مثال، دستور docker version را صادر کنید تا بتوانید نگارش docker نصب شده را ملاحظه نمائید.


اجرای Image مخصوص NET Core. بر روی ویندوز سرور

تگ‌های مختلف Image مخصوص NET Core. را در اینجا ملاحظه می‌کنید. در ادامه قصد داریم tag مرتبط با nanoserver آن‌را نصب کنیم (با حجم 802MB):
زمانیکه این دستور را اجرا می‌کنیم، پس از اجرای آن، ابتدا یک \:C را نمایش می‌دهد و بعد خاتمه یافته و به command prompt بازگشت داده می‌شویم. برای مشاهده‌ی علت آن، اگر دستور docker ps -a را اجرا کنیم، در ستون command آن، قسمتی از دستوری را که اجرا کرده‌است، می‌توان مشاهده کرد. برای مشاهده‌ی کامل این دستور، نیاز است دستور docker ps -a --no-trunc را اجرا کنیم. در اینجا سوئیچ no-trunc به معنای no truncate است یا عدم حذف قسمت انتهایی یک دستور طولانی. در این حالت مشاهده خواهیم کرد که این دستور، کار اجرای cmd.exe واقع در پوشه‌ی ویندوز را انجام می‌دهد (یا همان command prompt معمولی ویندوز). چون دستور docker run فوق به آن متصل نشده‌است، این پروسه ابتدا \:c را نمایش می‌دهد و سپس خاتمه پیدا می‌کند. برای رفع این مشکل، از interactive command که در قسمت قبل توضیح دادیم، استفاده خواهیم کرد:
اینبار اگر این دستور را اجرا کنیم، به command prompt آغاز شده‌ی توسط آن، متصل خواهیم شد. اکنون اگر در همینجا (داخل container در حال اجرا) دستور dotnet --info را صادر کنید، می‌توان مشخصات NET Core SDK. نصب شده را مشاهده کرد. برای خروج از آن نیز دستور exit را صادر کنید.


چرا حجم Image مخصوص NET Core. نگارش nanoserver آن حدود 800 مگابایت است؟

در مثال قبلی، دسترسی به command prompt مجزایی نسبت به command prompt اصلی سیستم، در داخل یک container، شاید اندکی غیر منتظره بود و اکنون این سؤال مطرح می‌شود که یک image، شامل چه چیزهایی است؟
یک image شاید در ابتدای کار صرفا شامل فایل‌های اجرایی یک برنامه‌ی خاص به نظر برسد؛ اما زمانیکه قرار است تبدیل به یک container قابل اجرا شود، شامل بسیاری از فایل‌های دیگر نیز خواهد شد. برای درک این موضوع نیاز است لایه‌های نرم افزاری که یک سیستم را تشکیل می‌دهند، بررسی کنیم:

در این تصویر از پایین‌ترین لایه‌ای را که با سخت افزار ارتباط برقرار می‌کند تا بالاترین لایه‌ی موجود نرم افزاری را مشاهده می‌کنید. دراینجا هر چیزی را که در ناحیه‌ی کرنل قرار نمی‌گیرد، User Space می‌نامند. برنامه‌های قرار گرفته‌ی در User Space برای کار با سخت افزار نیاز است با کرنل ارتباط برقرار کنند و برای این منظور از System Calls استفاده می‌کنند که عموما کتابخانه‌هایی هستند که جزئی از سیستم عامل می‌باشند؛ مانند API ویندوز. برای مثال MongoDB توسط Win32 API و System Calls، فرامینی را به کرنل منتقل می‌کند.
در روش متداول توزیع و نصب نرم افزار، ما عموما همان بالاترین سطح را توزیع و نصب می‌کنیم؛ برای مثال خود MongoDB را. در اینجا نصاب MongoDB فرض می‌کند که در سیستم جاری، تمام لایه‌های دیگر، موجود و آماده‌ی استفاده هستند و اگر اینگونه نباشد، به مشکل برخواهد خورد و اجرا نمی‌شود. برای اجتناب از یک چنین مشکلاتی مانند عدم حضور وابستگی‌هایی که یک برنامه برای اجرا نیاز دارد، imageهای docker، نحوه‌ی توزیع نرم افزارها را تغییر داده‌اند. اینبار یک image بجای توزیع فقط MongoDB، شامل تمام قسمت‌های مورد نیاز User Space نیز هست:

به این ترتیب دیگر مشکلاتی مانند عدم وجود یک وابستگی یا حتی وجود یک وابستگی غیرسازگار با نرم افزار مدنظر، وجود نخواهند داشت. حتی می‌توان تصویر فوق را به صورت زیر نیز خلاصه کرد:

به همین جهت بود که برای مثال در قسمت قبل موفق شدیم IIS مخصوص ویندوز سرور با تگ nanoserver را بر روی ویندوز 10 که بسیاری از وابستگی‌های مرتبط را به همراه ندارد، با موفقیت اجرا کنیم.
به علاوه چون یک container صرفا به معنای یک running process از یک image است، هر فایل اجرایی داخل آن image را نیز می‌توان به صورت یک container اجرا کرد؛ مانند cmd.exe داخل image مرتبط با NET Core. که آن‌را بررسی کردیم.


کارآیی Docker Containers نسبت به ماشین‌های مجازی بسیار بیشتر است

مزیت دیگر یک چنین توزیعی این است که اگر چندین container در حال اجرا را داشته باشیم:

 در نهایت تمام آن‌ها فقط با یک لایه‌ی کرنل کار می‌کنند و آن هم کرنل اصلی سیستم جاری است. به همین جهت کارآیی docker containers نسبت به ماشین‌های مجازی بیشتر است؛ چون هر ماشین مجازی، کرنل مجازی خاص خودش را نسبت به یک ماشین مجازی در حال اجرای دیگر دارد. در اینجا برای ایجاد یک لایه ایزوله‌ی اجرای برنامه‌ها، تنها کافی است یک container جدید را اجرا کنیم و در این حالت وارد فاز بوت شدن یک سیستم عامل کامل، مانند ماشین‌های مجازی نمی‌شویم.

شاید مطابق تصویر فوق اینطور به نظر برسد که هرچند تمام این containers از یک کرنل استفاده می‌کنند، اما اگر قرار باشد هر کدام OS Apps & Libs خاص خودشان را در حافظه بارگذاری کنند، با کمبود شدید منابع روبرو شویم. دقیقا مانند حالتیکه چند ماشین مجازی را اجرا کرده‌ایم و دیگر سیستم اصلی قادر به پاسخگویی به درخواست‌های رسیده به علت کمبود منابع نیست. اما در واقعیت، یک image داکر، از لایه‌های مختلفی تشکیل می‌شود که فقط خواندنی هستند و غیرقابل تغییر و زمانیکه docker یک لایه‌ی فقط خواندنی را در حافظه بارگذاری کرد، اگر container دیگری، از همان لایه‌ی تعریف شده‌، در image خود نیز استفاده می‌کند، لایه‌ی بارگذاری شده‌ی فقط خواندنی در حال اجرای موجود را با آن به اشتراک می‌گذارد (مانند تصویر زیر). به این ترتیب میزان مصرف منابع docker containers نسبت به ماشین‌های مجازی بسیار کمتر است:

روش کنترل پروسه‌ای که درون یک کانتینر اجرا می‌شود

با اجرای دستور docker run -it microsoft/dotnet:nanoserver ابتدا به command prompt داخلی و مخصوص این container منتقل می‌شویم و سپس می‌توان برای مثال با NET Core CLI. کار کرد. اما امکان اجرای این CLI به صورت زیر نیز وجود دارد:
این دستور، مشخصات SDK نصب شده را نمایش می‌دهد و سپس مجددا به command prompt سیستم اصلی (که به آن میزبان، host و یا container host نیز گفته می‌شود) بازگشت داده خواهیم شد؛ چون کار NET Core CLI. خاتمه یافته‌است، پروسه‌ی متعلق به آن نیز خاتمه می‌یابد.
بدیهی است در این حالت تمام فایل‌های اجرایی داخل این container را نیز می‌توان اجرا کرد. برای مثال می‌توان کنسول پاورشل داخل این container را اجرا کرد:
زمانیکه به این کنسول دسترسی پیدا کردید، برای مثال دستور get-process را اجرا کنید. به این ترتیب می‌توانید لیست تمام پروسه‌هایی ر که هم اکنون داخل این container در حال اجرا هستند، مشاهده کنید.


هر کانتینر دارای یک File System ایزوله‌ی خاص خود است

تا اینجا دریافتیم که هر image، به همراه فایل‌های user space مورد نیاز خود نیز می‌باشد. به عبارتی هر image یک file system را نیز ارائه می‌دهد که تنها درون همان container قابل دسترسی می‌باشد و از مابقی سیستم جاری ایزوله شده‌است.
برای آزمایش آن، کنسول پاورشل را در سیستم میزبان (سیستم عامل اصلی که docker را اجرا می‌کند)، باز کرده و دستور \:ls c را صادر کنید. به این ترتیب می‌توانید لیست پوشه‌ها و فایل‌های موجود در درایو C میزبان را مشاهده نمائید. سپس دستور docker run -it microsoft/dotnet:nanoserver powershell را اجرا کنید تا به powershell داخل کانتینر NET Core. دسترسی پیدا کنیم. اکنون دستور \:ls c را مجددا اجرا کنید. خروجی آن کاملا متفاوت است نسبت به گزارشی که پیشتر بر روی سیستم میزبان تهیه کردیم؛ دقیقا مانند اینکه هارد درایو یک container متفاوت است با هارد درایو سیستم میزبان.

این تصویر زمانی تهیه شده‌است که دستور docker run یاد شده را صادر کرده‌ایم و درون powershell آن قرار داریم. همانطور که مشاهده می‌کنید یک Disk جدید، به ازای این Container در حال اجرا، به سیستم میزبان اضافه شده‌است. این Disk زمانیکه در powershell داخل container، دستور exit را صادر کنیم، بلافاصله محو می‌شود. چون پروسه‌ی container، به این ترتیب خاتمه یافته‌است.
اگر دستور docker run یاد شده را دو بار اجرا کنیم، دو Disk جدید ظاهر خواهند شد:

یک نکته: اگر بر روی این درایوهای مجازی کلیک راست کرده، گزینه‌ی change drive letter or path را انتخاب نموده و یک drive letter را به آن‌ها نسبت دهید، می‌توانید محتویات داخل آن‌ها را توسط Windows Explorer ویندوز میزبان نیز به صورت یک درایو جدید، مشاهده کنید.


خلاصه‌ای از ایزوله سازی‌های کانتینرها تا به اینجا

تا اینجا یک چنین ایزوله سازی‌هایی را بررسی کردیم:
- ایزوله سازی File System و وجود یک disk مجازی مجزا به ازای هر کانتینر در حال اجرا.

- پروسه‌های کانتینرها از پروسه‌های میزبان ایزوله هستند. برای مثال اگر دستور get-process را داخل یک container اجرا کنید، خروجی آن با خروجی اجرای این دستور بر روی سیستم میزبان یکی نیست. یعنی نمی‌توان از داخل کانتینرها، به پروسه‌های میزبان دسترسی داشت و دخل و تصرفی را در آن‌ها انجام داد که از لحاظ امنیتی بسیار مفید است. هر چند اگر به task manager ویندوز میزبان مراجعه کنید، می‌توان پروسه‌های داخل یک container را توسط Job Object ID یکسان آن‌ها تشخیص دهید (مثال آخر قسمت قبل)، اما یک container، قابلیت شمارش پروسه‌های خارج از مرز خود را ندارد.

- ایزوله سازی شبکه مانند کارت شبکه‌ی مجازی کانتینر IIS که در قسمت قبل بررسی کردیم. برای آزمایش آن دستور ipconfig را در داخل container و سپس در سیستم میزبان اجرا کنید. نتیجه‌ای را که مشاهده خواهید کرد، کاملا متفاوت است. یعنی network stack این دو کاملا از هم مجزا است. شبیه به اینکه به یک سیستم، چندین کارت شبکه را متصل کرده باشید. اینکار در اینجا با تعریف virtual network adaptors انجام می‌شود و لیست آن‌ها را در قسمت «All Control Panel Items\Network Connections» سیستم میزبان می‌توانید مشاهده کنید. یکی از مهم‌ترین مزایای آن این است که اگر در یک container، وب سروری را بر روی پورت 80 آن اجرا کنید، مهم نیست که در سیستم میزبان، یک IIS در حال سرویس دهی بر روی پورت 80 هم اکنون موجود است. این دو پورت با هم تداخل نمی‌کنند.

- در حالت کار با Windows Containers، رجیستری کانتینر نیز از میزبان آن مجزا است و یا متغیرهای محیطی این‌ها یکی نیست. برای مثال دستور \:ls env را در کانتینر و سیستم میزبان اجرا کنید تا environment variables را گزارش گیری کنید. خروجی این دو کاملا متفاوت است. برای مثال حداقل computer name، user name‌های قابل مشاهده‌ی در این گزارش‌ها، متفاوت است و یا دستور \:ls hkcu را در هر دو اجرا کنید تا خروجی رجیستری متعلق به کاربر جاری هر کدام را مشاهده کنید که در هر دو متفاوت است.

- در حالت کار با Linux Containers هر چیزی که ذیل عنوان namespace مطرح می‌شود مانند شبکه، PID، User، UTS، Mount و غیره شامل ایزوله سازی می‌شوند.


دو نوع Windows Containers وجود دارند

در ویندوز، Windows Server Containers و Hyper-V Containers وجود دارند. در این قسمت تمام کارهایی را که بر روی ویندوز سرور انجام دادیم، در حقیقت بر روی Windows Server Containers انجام شدند و تمام Containerهای ویندوزی را که در قسمت قبل بر روی ویندوز 10 ایجاد کردیم، از نوع Hyper-V Containers بودند.
تفاوت مهم این‌ها در مورد نحوه‌ی پیاده سازی ایزوله سازی آن‌ها است. در حالت Windows Server Containers، کار ایزوله سازی پروسه‌ها توسط کرنل اشتراکی بین کانتینرها صورت می‌گیرد اما در Hyper-V Containers، این ایزوله سازی توسط hypervisor آن انجام می‌شود؛ هرچند نسبت به ماشین‌های مجازی متداول بسیار سریع‌تر است، اما بحث به اشتراک گذاری کرنل هاست را که پیشتر در این قسمت بررسی کردیم، در این حالت شاهد نخواهیم بود. ویندوز سرور 2016 می‌تواند هر دوی این ایزوله سازی‌ها را پشتیبانی کند، اما ویندوز 10، فقط نوع Hyper-V را پشتیبانی می‌کند.


روش اجرای Hyper-V Containers بر روی ویندوز سرور

در صورت نیاز برای کار با Hyper-V Containers، نیاز است مانند قسمت قبل، ابتدا Hyper-V را بر روی ویندوز سرور، فعالسازی کرد:
اکنون برای اجرای دستور docker run ای که توسط Hyper-V مدیریت می‌شود، می‌توان به صورت زیر، از سوئیچ isolation استفاده کرد:
در این حالت اگر به disk management سیستم میزبان مراجعه کنید، دیگر حالت اضافه شدن disk مجازی را مشاهده نمی‌کنید. همچنین اگر به task manager ویندوز میزبان مراجعه کنید، دیگر لیست پروسه‌های داخل container را نیز در اینجا نمی‌بینید. علت آن روش ایزوله سازی متفاوت آن با Windows Server Containers است و بیشتر شبیه به ماشین‌های مجازی عمل می‌کند. در کل اگر نیاز به حداکثر و شدیدترین حالت ایزوله سازی را دارید، از این روش استفاده کنید.

مفهوم «ابزارها» و یا «project tools» از نگارش اول NET Core. به همراه آن است؛ مانند تنظیم زیر در فایل csproj برنامه‌ها:
که سبب فعالسازی ابزار dotnet ef می‌شود و توسط آن می‌توان دستورات dotnet ef database update و یا dotnet ef migrations add را بر روی پروژه‌ی جاری اجرا کرد. در این حالت برنامه dotnet.exe، هاست اجرایی این ابزارهای محلی و مختص به یک پروژه است.
این ایده نیز از npm و ابزارهای محلی و مختص به یک پروژه‌ی آن گرفته شده‌است. اما npm امکان نصب این ابزارها را به صورت سراسری نیز دارد که امکان وجود linters ، test runners و یا  development web servers را میسر کرده‌است و در این حالت نیازی نیست یک چنین ابزارهایی را به ازای هر پروژه نیز یکبار نصب کرد.


معرفی ابزارهای سراسری در NET Core 2.1.

اگر SDK جدید NET Core 2.1 را نصب کرده باشید، پس از Build یک پروژه‌ی مبتنی بر NET Core 2.0. (که توسط فایل global.json، شماره SDK آن محدود و مقید نشده‌است) یک چنین پیام‌های اخطاری را مشاهده خواهید کرد:
یکی از ویژگی‌های جدید NET Core 2.1 معرفی global tools یا ابزارهای سراسری آن است. هدف از آن، تهیه برنامه‌های کنسول مبتنی بر NET Core. است که توسط NuGet توزیع و به روز رسانی می‌شوند. توسعه دهندگان جاوا اسکریپت با یک چنین مفهومی تحت عنوان ابزارهای سراسری NPM آشنا هستند (NPM global tools)؛ همان سوئیچ g- که یک ابزار جاوا اسکریپتی را به صورت سراسری نصب می‌کند؛ مانند کامپایلر TypeScript.
پیام‌های اخطار فوق نیز به این معنا هستند که دیگر نیازی نیست تا برای اجرای دستور dotnet watch run، حتما ابزار پروژه‌ی Microsoft.DotNet.Watcher.Tools را به صورت دستی به تمام فایل‌های csproj خود اضافه کنید. ابزار Watcher و یا EntityFrameworkCore.Tools اکنون جزو ابزارهای سراسری NET Core 2.1. هستند و بدون نیازی به افزودن ارجاع خاصی به آن‌ها، هم اکنون در تمام پروژه‌های NET Core. شما قابل دسترسی و استفاده هستند. بنابراین ارجاعات مستقیم به آن‌ها را حذف کنید؛ چون غیرضروری می‌باشند.


روش نصب ابزارهای سراسری در NET Core.

روش نصب ابزارهای سراسری NET Core. به صورت زیر است:
با این دستور، برنامه‌ی فرضی example از نیوگت دریافت شده و ابتدا در یکی از دو پوشه‌ی زیر، فایل فشرده شده‌ی آن باز خواهد شد:
و سپس در ویندوز، در مسیر زیر قرار خواهد گرفت (محل نصب نهایی):
این مسیر در لینوکس به صورت زیر است:

در حال حاضر برای عزل این برنامه‌ها باید به یکی از این مسیرها مراجعه و آن‌ها را دستی حذف کرد (در هر دو مسیر toolspkgs و tools باید حذف شوند).

یک نمونه از این ابزارها را که dotnet-dev-certs نام دارد، پس از نصب SDK جدید، در مکان‌های یاد شده، خواهید یافت. کار این ابزار سراسری، تولید یک self signed certificate مخصوص برنامه‌های ASP.NET Core 2.1 است که پیشتر در مطلب «اجبار به استفاده‌ی از HTTPS در حین توسعه‌ی برنامه‌های ASP.NET Core 2.1» آن‌را بررسی کردیم.

نکته 1: بر اساس تصویر فوق، در خط فرمان، دستور dotnet-dev-certs را صادر کنید. اگر پیام یافت نشدن این دستور یا ابزار را مشاهده کردید، به معنای این است که مسیر نصب آن‌ها به PATH سیستم اضافه نشده‌است. با استفاده از دستورات ذیل می‌توانید این مسیر را به PATH سیستم اضافه کنید:

نکته 2: اگر به این مسیرها دقت کنید، این ابزارها صرفا برای کاربر جاری سیستم نصب می‌شوند و مختص به او هستند؛ به عبارتی user-specific هستند و نه machine global.


روش ایجاد ابزارهای سراسری NET Core.

همانطور که عنوان شد، ابزارهای سراسری NET Core. در اصل برنامه‌های کنسول آن هستند. به همین جهت پس از نصب SDK جدید، در یک پوشه‌ی جدید، دستور dotnet new console را اجرا کنید تا یک برنامه‌ی کنسول جدید مطابق آن ایجاد شود. سپس فایل csproj آن‌را به صورت زیر ویرایش کنید:
در اینجا دو خاصیت IsPackable و PackAsTool جدید بوده و مختص به ابزارهای سراسری NET Core. هستند. تنظیم همین دو خاصیت برای تبدیل یک برنامه‌ی کنسول معمولی به ابزار سراسری کافی است.
پس از آن برای تهیه‌ی یک بسته‌ی نیوگت از آن، دستور زیر را اجرا کنید:
پس از ارسال فایل nupkg حاصل به سایت نیوگت، کاربران آن می‌توانند توسط دستور زیر آن‌را نصب کنند:

مثال یاد شده را بررسی کردم مشکلی نبود. فقط این مثال یک سری وابستگی دارد که باید بررسی کنید آیا موجود هستند یا نه:
- مثلا آیا پوشه و فایل data\AcroFormSample.pdf در کنار فایل exe برنامه شما موجود است؟
- آیا پوشه و تصویر Images\01.png در مسیر فایل اجرایی برنامه واقع شد‌ه‌اند؟
- فونت‌های tahoma.ttf و verdana.ttf آیا در پوشه‌ی fonts سیستم شما موجودند؟
این پوشه‌ها و فایل‌های جانبی، در مجموعه سورس‌های پروژه موجود هستند (در پوشه bin آن).