مطالب دوره‌ها
تهیه کوئری بر روی ایندکس‌های Full Text Search
در دو قسمت قبل ابتدا سیستم FTS را نصب و فعال کردیم و سپس تعدادی رکورد را ثبت کرده، کاتالوگ‌های FTS، ایندکس‌ها و Stop words متناظری را ایجاد کردیم. در این قسمت قصد داریم از این اطلاعات ویژه، استفاده کرده و کوئری بگیریم. مواردی که بررسی خواهند شد اصطلاحا Predicates نام داشته و شامل توابع مخصوصی مانند Contains و Freetext می‌شوند.


با استفاده از Contains predicate چه اطلاعاتی را می‌توان جستجو کرد؟

متد Contains مخصوص FTS، قابلیت یافتن کلمات و عبارات، تطابق کامل با عبارت در حال جستجو و یا حتی جستجوهای فازی را دارد. همچنین حالات مختلف صرفی یا inflectional یک کلمه را نیز می‌تواند جستجو کند (مانند jump، jumps و jumped). البته این مورد وابسته است به زبانی که در حین ایجاد ایندکس مشخص می‌شود. امکان یافتن کلماتی نزدیک و مشابه به کلماتی دیگر نیز پیش بینی شده‌است. پیشوندها و پسوندها را نیز می‌توان جستجو کرد. امکان تعیین وزن و اهمیت کلمات در حال جستجو وجود دارند (برای مثال در این جستجوی خاص، کلمه‌ی ویژه اهمیت بیشتری نسبت به بقیه دارد). متد Contains امکان جستجوی Synonyms را نیز دارد. برای مثال یافتن رکوردهایی که معنایی مشابه need دارند اما دقیقا حاوی کلمه‌ی need نیستند.


بررسی ریز جزئیات توانمندی‌های Contains predicate

1) جستجوی کلمات ساده
 -- Simple term
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'data');
در این کوئری که بر روی جدول Documents قسمت قبل انجام می‌شود، به دنبال عین واژه‌ی در حال جستجو هستیم.
باید دقت داشت که این نوع کوئری‌ها، حساس به حروف کوچک و بزرگ نیستند.
همچنین عبارت وارد شده از نوع یونیکد است. به همین جهت برای جلوگیری از تغییر encoding رشته وارد شده (و تفسیر آن بر اساس Collation بانک اطلاعاتی)، یک N به ابتدای عبارت افزوده شده‌است.

2) جستجوی عبارات
 -- Simple term - phrase
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'"data warehouse"');
اگر نیاز به یافتن عین عبارتی که از چند کلمه تشکیل شده‌است می‌باشد، نیاز است آن‌را با "" محصور کرد.

3) استفاده از عملگرهای منطقی مانند OR و AND
 -- Simple terms with logical OR
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'data OR index');
در این کوئری نحوه‌ی استفاده از عملگر منطقی OR را مشاهده می‌کنید.
و یا نحوه‌ی بکارگیری AND NOT در کوئری ذیل مشخص شده‌است:
 -- Simple terms with logical AND NOT
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'data AND NOT mining');
در این کوئری به دنبال رکوردهایی هستیم که docexcerpt آن‌ها دارای کلمه‌ی data بوده، اما شامل mining نمی‌شوند.
به علاوه با استفاده از پرانتزها می‌توان تقدم و تاخر عملگرهای منطقی را بهتر مشخص کرد:
 -- Simple terms with mny logical operators, order defined with parentheses
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'data OR (fact AND warehouse)');

4) جستجوی پیشوندها
 -- Prefix
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'"add*"');
در کوئری فوق به دنبال رکوردهایی هستیم که docexcerpt آن‌ها با کلمه‌ی add شروع می‌شوند. در این حالت نیز استفاده از "" اجباری است. اگر از "" استفاده نشود، FTS به دنبال تطابق عینی با عبارت وارد شده خواهد گشت.

5) جستجوهای Proximity

Proximity در اینجا به معنای یافتن واژه‌هایی هستند که نزدیک (از لحاظ تعداد فاصله بر حسب کلمات) به واژه‌ای دیگر می‌باشند.
 -- Simple proximity
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'NEAR(problem, data)');
برای این منظور از واژه‌ی NEAR استفاده می‌شود؛ به همراه ذکر دو واژه‌ای که به دنبال آن‌ها هستیم. معنای کوئری فوق این است: رکوردهایی را پیدا کن که در آن در یک جایی از خلاصه سند، کلمه‌ی problem وجود دارد و در جایی دیگر از آن خلاصه‌ی سند، کلمه‌ی data.
همچنین می‌توان مشخص کرد که این نزدیک بودن دقیقا به چه معنایی است:
 -- Proximity with max distance 5 words
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'NEAR((problem, data),5)');

-- Proximity with max distance 1 word
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'NEAR((problem, data),1)');
در این کوئری‌ها اعداد 1 و 5، بیانگر فاصله‌ی بین دو کلمه‌‌ای هستند (فاصله بر اساس تعداد کلمه) که قرار است در نتایج جستجو حضور داشته باشند. مقدار پیش فرض آن Max است؛ یعنی در هر جایی از سند.
همچنین می‌توان مشخص کرد که ترتیب جستجو باید دقیقا بر اساس نحوه‌ی تعریف این کلمات در کوئری باشد:
 -- Proximity with max distance and order
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'NEAR((problem, data),5, TRUE)');
GO
پارامتر آخر یا flag، به صورت پیش فرض false است. به این معنا که ترتیب این دو کلمه در جستجو اهمیتی ندارند.

6) جستجوی بر روی بیش از یک فیلد
در قسمت قبل، FULLTEXT INDEX انتهای بحث را بر روی دو فیلد docexcerpt و doccontent تهیه کردیم. اگر نیاز باشد تا جستجوی انجام شده هر دو فیلد را شامل شود می‌توان به نحو ذیل عمل کرد:
 SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS((docexcerpt,doccontent), N'data');
در این حالت تنها کافی است دو فیلد را داخل یک پرانتز قرار داد.

یک نکته: اگر تعداد ستون‌های ایندکس شده زیاد است و نیاز داریم تا بر روی تمام آن‌ها FTS انجام شود، تنها کافی است پارامتر اول متد Contains را * وارد کنیم. * در اینجا به معنای تمام ستون‌هایی است که در حین تشکیل FULLTEXT INDEX ذکر شده‌اند.

7) جستجوهای صرفی یا inflectional
FTS بر اساس زبان انتخابی، در حین تشکیل ایندکس‌های خاص خودش، یک سری آنالیزهای دستوری را نیز بر روی واژه‌ها انجام می‌دهد. همچنین امکان تعریف زبان مورد استفاده در حین استفاده از متد Contains نیز وجود دارد.
 -- Inflectional forms

-- The next query does not return any rows
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'presentation');

-- The next query returns a row
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'FORMSOF(INFLECTIONAL, presentation)');
GO
در این مثال در کوئری اول به دنبال عین واژه‌ی وارد شده هستیم که با توجه به تنظیمات قسمت قبل و داده‌های موجود، خروجی را به همراه ندارد.
اکنون اگر کوئری دوم را که از FORMSOF جهت تعیین روش INFLECTIONAL استفاده کرده است، اجرا کنیم، به یک رکورد خواهیم رسید که در آن جمع واژه‌ی presentation وجود دارد.


8) جستجو برای یافتن متشابهات

برای نمونه اگر SQL Server 2012 بر روی سیستم شما نصب باشد، محل نصب واژه‌نامه‌های Synonyms یا واژه‌هایی همانند از لحاظ معنایی را در مسیر زیر می‌توانید مشاهده کنید:
 C:\...\MSSQL11.MSSQLSERVER\MSSQL\FTData
این‌ها یک سری فایل XML هستند با ساختار ذیل:
<XML ID="Microsoft Search Thesaurus">
    <thesaurus xmlns="x-schema:tsSchema.xml">
<diacritics_sensitive>0</diacritics_sensitive>
        <expansion>
            <sub>Internet Explorer</sub>
            <sub>IE</sub>
            <sub>IE5</sub>
        </expansion>
        <replacement>
            <pat>NT5</pat>
            <pat>W2K</pat>
            <sub>Windows 2000</sub>
        </replacement>
        <expansion>
            <sub>run</sub>
            <sub>jog</sub>
        </expansion>
        <expansion>
            <sub>need</sub>
            <sub>necessity</sub>
        </expansion>
    </thesaurus>
</XML>
در اینجا diacritics_sensitive به معنای حساسیت به لهجه است که به صورت پیش فرض برای تمام زبان‌ها خاموش است. سپس یک سری expansion و replacement را مشاهده می‌کنید.
فایل tsenu.xml به صورت پیش فرض برای زبان انگلیسی آمریکایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر محتویات آن‌را برای مثال با محتویات XML ایی فوق جایگزین کنید (در حین ذخیره باید دقت داشت که encoding فایل نیاز است Unicode باشد)، سپس باید SQL Server را از این تغییر نیز مطلع نمائیم:
 -- Load the US English file
EXEC sys.sp_fulltext_load_thesaurus_file 1033;
GO
 عدد 1033، عدد استاندارد زبان US EN است.
 البته اگر اینکار را انجام ندهیم، به صورت خودکار، اولین کوئری که از THESAURUS انگلیسی استفاده می‌کند، سبب بارگذاری آن خواهد شد.
 -- Synonyms

-- The next query does not return any rows
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'need');

-- The next query returns a row
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(docexcerpt, N'FORMSOF(THESAURUS, need)');
GO
در اولین مثال به دنبال عین واژه‌ی need در رکوردهای موجود هستیم که خروجی را بر نمی‌گرداند.
در ادامه اگر کوئری دوم را که از FORMSOF جهت تعیین روش THESAURUS استفاده کرده است، اجرا کنیم، به یک رکورد خواهیم رسید که در آن واژه‌ی necessity به کمک محتویات فایل tsenu.xml که پیشتر تهیه کردیم، بجای need وجود دارد.

9) جستجو بر روی خواص و متادیتای فایل‌ها
 -- Document properties
SELECT id, title, docexcerpt
FROM dbo.Documents
WHERE CONTAINS(PROPERTY(doccontent,N'Authors'), N'Test');
در اینجا نحوه‌ی جستجوی خواص فایل‌های docx ذخیره شده در قسمت قبل را مشاهده می‌کنید که شامل ذکر PROPERTY و ستون FTS مورد نظر است، به همراه نام خاصیت و عبارت جستجو.


کار با FREETEXT
 -- FREETEXT
SELECT *
FROM dbo.Documents
WHERE FREETEXT(docexcerpt, N'data presentation need');
FREETEXT عموما ردیف‌های بیشتری را نسبت به Contains بر می‌گرداند؛ چون جستجوی عمومی‌تری را انجام می‌دهد. در اینجا جستجو بر روی معنای عبارات انجام می‌شود و نه صرفا یافتن عباراتی دقیقا همانند عبارت در حال جستجو. در اینجا مباحث Synonyms و Inflectional ایی که پیشتر یاد شد، به صورت خودکار اعمال می‌شوند.
در کوئری فوق، کلیه رکوردهایی که با سه کلمه‌ی وارد شده (به صورت مجزا) به نحوی تطابق داشته باشند (تطابق کامل یا بر اساس تطابق‌های معنایی یا دستوری) باز گردانده خواهند شد. 
مطالب
آموزش WAF (مشاهده تغییرات خواص ViewModel در Controller)
قصد داریم در مثال پست قبلی برای Command مورد نظر، عملیات اعتبارسنجی را فعال کنیم. اگر با الگوی MVVM آشنایی داشته باشید می‌دانید که می‌توان برای Command‌ها اکشنی به عنوان CanExecute تعریف کرد و در آن عملیات اعتبارسنجی را انجام داد. اما از آن جا که پیاده سازی این روش زمانی مسیر است که تغییرات خواص ViewModel در دسترس باشد در نتیجه در WAF مکانیزمی جهت ردیابی تغییرات خواص ViewModel در کنترلر فراهم شده است. در نسخه‌های قبلی WAF (قبل از نسخه 3) هر کنترلر از کلاس پایه ای به نام Controller ارث می‌برد که متد هایی جهت ردیابی تغییرات در آن در نظر گرفته شده بود به صورت زیر:
public class MyController : Controller
    {
        [ImportingConstructor]
        public MyController(MyViewModel viewModel)
        {
            ViewModelCore = viewModel;
        }

        public MyViewModel ViewModelCore 
        {
            get; 
            private set; 
        }

        public void Run()
        {
            AddWeakEventListener(ViewModelCore , ViewModelCoreChanged)
        }

        private void ViewModelCoreChanged(object sender , PropertyChangedEventArgs e)
        {
            if(e.PropertyName=="CurrentItem")
            {
                
            }
        }
    }
همان طور که مشاهده می‌کنید با استفاده از متد AddWeakEventListener توانستیم تمامی تغییرات خواص ViewModel مورد نظر را از طریق متد ViewModelCoreChanged ردیابی کنیم. این متد بر مبنای الگوی WeakEvent پیاده سازی شده است. البته این تغییرات فقط زمانی قابل ردیابی هستند که  در ViewModel متد RaisePropertyChanged برای متد set خاصیت فراخوانی شده باشد.
از آنجا که در دات نت 4.5 یک پیاده سازی خاص از الگوی WeakEvent در کلاس PropertyChangedEventManager موجود در اسمبلی WindowsBase و فضای نام System.ComponentModel انجام شده است در نتیجه توسعه دهندگان این کتابخانه نیز تصمیم به استفاده از این روش گرفتند که نتیجه آن  Obsolete شدن کلاس پایه کنترلر در نسخه‌های 3 به بعد آن است. در روش جدید کافیست به صورت زیر عمل نمایید:
 [Export]
    public class BookController
    {
        [ImportingConstructor]
        public BookController(BookViewModel viewModel)
        {
            ViewModelCore = viewModel;
        }
        
        public BookViewModel ViewModelCore
        {
            get;
            private set;
        }

        public DelegateCommand RemoveItemCommand 
        { 
            get; 
            private set;
        }

        private void ExecuteRemoveItemCommand()
        {
            ViewModelCore.Books.Remove(ViewModelCore.CurrentItem);
        }

        private bool CanExecuteRemoveItemCommand()
        {
            return ViewModelCore.CurrentItem != null;
        }
        private void Initialize()
        {
            RemoveItemCommand = new DelegateCommand(ExecuteRemoveItemCommand , CanExecuteRemoveItemCommand);
            ViewModelCore.RemoveItemCommand = RemoveItemCommand;
        }

        public void Run()
        {
            var result = new List<Book>();
            result.Add(new Book { Code = 1, Title = "Book1" });
            result.Add(new Book { Code = 2, Title = "Book2" });
            result.Add(new Book { Code = 3, Title = "Book3" });

            Initialize();
            ViewModelCore.Books = new ObservableCollection<Models.Book>(result);

            PropertyChangedEventManager.AddHandler(ViewModelCore, ViewModelChanged, "CurrentItem");
            
            (ViewModelCore.View as IBookView).Show();
        }

        private void ViewModelChanged(object sender,PropertyChangedEventArgs e)
        {
            if(e.PropertyName == "CurrentItem")
            {
                RemoveItemCommand.RaiseCanExecuteChanged();
            }
        }
    }
تغییرات:
»ابتدا متدی به نام CanExecuteRemoveItemCommand ایجاد کردیم و کد‌های اعتبارسنجی را در آن قرار دادیم؛
»هنگام تعریف Command مربوطه متد بالا را به DelegateCommand رجیستر کردیم:
  RemoveItemCommand = new DelegateCommand(ExecuteRemoveItemCommand , CanExecuteRemoveItemCommand);
در این حالت بعد از اجرای برنامه همواره دکمه RemoveItem غیر فعال خواهد بود. دلیل آن این است که بعد از انتخاب آیتم مورد نظر از لیست باید کنترلر را متوجه تغییر در مقدار خاصیت CurrentItem نماییم. بدین منظور کد زیر را به متد Run اضافه کردم:
     PropertyChangedEventManager.AddHandler(ViewModelCore, ViewModelChanged, "CurrentItem");
دستور بالا دقیقا معادل دستور AddWeakEventListener موجود در نسخه‌های قدیمی WAF است. سپس در صورتی که نام خاصیت مورد نظر CurrentItem بود با استفاده از دستور RaiseCanExecuteChanged در کلاس DelegateCommand کنترلر را ملزم به اجرای دوباره متد CanExecuteRemoveItemCommand می‌کنیم.
اجرای برنامه:
ابتدا دکمه RemoveItem غیر فعال است:

بعد از انتخاب یکی از گزینه و فراخوانی مجدد متد CanExecuteRemoveItemCommand دکمه مورد نظر فعال می‌شود:

و در نهایت دکمه RemoveItem فعال خواهد شد:


دانلود سورس پروژه
مطالب
OpenCVSharp #18
ساخت یک OCR ساده تشخیص اعداد انگلیسی به کمک OpenCV

این مطلب را می‌توان به عنوان جمع بندی مطالبی که تاکنون بررسی شدند درنظر گرفت و در اساس مطلب جدیدی ندارد و صرفا ترکیب یک سری تکنیک است؛ برای مثال:
چطور یک تصویر را به نمونه‌ی سیاه و سفید آن تبدیل کنیم؟
کار با متد Threshold جهت بهبود کیفیت یک تصویر جهت تشخیص اشیاء
تشخیص کانتورها (Contours) و اشیاء موجود در یک تصویر
آشنایی با نحوه‌ی گروه بندی تصاویر مشابه و مفاهیمی مانند برچسب‌های تصاویر که بیانگر یک گروه از تصاویر هستند.


تهیه تصاویر اعداد انگلیسی جهت آموزش دادن به الگوریتم CvKNearest

در اینجا نیز از یکی دیگر از الگوریتم‌های machine learning موجود در OpenCV به نام CvKNearest برای تشخیص اعداد انگلیسی استفاده خواهیم کرد. این الگوریتم نزدیک‌ترین همسایه‌ی اطلاعاتی مفروض را در گروهی از داده‌های آموزش داده شده‌ی به آن پیدا می‌کند. خروجی آن شماره‌ی این گروه است. بنابراین نحوه‌ی طبقه‌ی بندی اطلاعات در اینجا چیزی شبیه به شکل زیر خواهد بود:


مجموعه‌ای از تصاویر 0 تا 9 را جمع آوری کرده‌ایم. هر کدام از پوشه‌ها، بیانگر اعدادی از یک خانواده هستند. این تصویر را با فرمت ذیل جمع آوری می‌کنیم:
public class ImageInfo
{
    public Mat Image { set; get; }
    public int ImageGroupId { set; get; }
    public int ImageId { set; get; }
}
به این ترتیب
public IList<ImageInfo> ReadTrainingImages(string path, string ext)
{
    var images = new List<ImageInfo>();
 
    var imageId = 1;
    foreach (var dir in new DirectoryInfo(path).GetDirectories())
    {
        var groupId = int.Parse(dir.Name);
        foreach (var imageFile in dir.GetFiles(ext))
        {
            var image = processTrainingImage(new Mat(imageFile.FullName, LoadMode.GrayScale));
            if (image == null)
            {
                continue;
            }
 
            images.Add(new ImageInfo
            {
                Image = image,
                ImageId = imageId++,
                ImageGroupId = groupId
            });
        }
    }
 
    return images;
}
در متد خواندن تصاویر آموزشی، ابتدا پوشه‌های اصلی مسیر Numbers تصویر ابتدای بحث دریافت می‌شوند. سپس نام هر پوشه، شماره‌ی گروه تصاویر موجود در آن پوشه را تشکیل خواهد داد. به این نام در الگوریتم‌های machine leaning، کلاس هم گفته می‌شود. سپس هر تصویر را با فرمت سیاه و سفید بارگذاری کرده و به لیست تصاویر موجود اضافه می‌کنیم. در اینجا از متد processTrainingImage نیز استفاده شده‌است. هدف از آن بهبود کیفیت تصویر دریافتی جهت کار تشخیص اشیاء است:
private static Mat processTrainingImage(Mat gray)
{
    var threshImage = new Mat();
    Cv2.Threshold(gray, threshImage, Thresh, ThresholdMaxVal, ThresholdType.BinaryInv); // Threshold to find contour
 
    Point[][] contours;
    HiearchyIndex[] hierarchyIndexes;
    Cv2.FindContours(
        threshImage,
        out contours,
        out hierarchyIndexes,
        mode: ContourRetrieval.CComp,
        method: ContourChain.ApproxSimple);
 
    if (contours.Length == 0)
    {
        return null;
    }
 
    Mat result = null;
 
    var contourIndex = 0;
    while ((contourIndex >= 0))
    {
        var contour = contours[contourIndex];
 
        var boundingRect = Cv2.BoundingRect(contour); //Find bounding rect for each contour
        var roi = new Mat(threshImage, boundingRect); //Crop the image
 
        //Cv2.ImShow("src", gray);
        //Cv2.ImShow("roi", roi);
        //Cv.WaitKey(0);
 
        var resizedImage = new Mat();
        var resizedImageFloat = new Mat();
        Cv2.Resize(roi, resizedImage, new Size(10, 10)); //resize to 10X10
        resizedImage.ConvertTo(resizedImageFloat, MatType.CV_32FC1); //convert to float
        result = resizedImageFloat.Reshape(1, 1);
 
        contourIndex = hierarchyIndexes[contourIndex].Next;
    }
 
    return result;
}
عملیات صورت گرفته‌ی در این متد را با تصویر ذیل بهتر می‌توان توضیح داد:


ابتدا تصویر اصلی بارگذاری می‌شود؛ همان تصویر سمت چپ. سپس با استفاده از متد Threshold، شدت نور نواحی مختلف آن یکسان شده و آماده می‌شود برای تشخیص کانتورهای موجود در آن. در ادامه با استفاده از متد FindContours، شیء مرتبط با عدد جاری یافت می‌شود. سپس متد Cv2.BoundingRect مستطیل دربرگیرنده‌ی این شیء را تشخیص می‌دهد (تصویر سمت راست). بر این اساس می‌توان تصویر اصلی ورودی را به یک تصویر کوچکتر که صرفا شامل ناحیه‌ی عدد مدنظر است، تبدیل کرد. در ادامه برای کار با الگوریتم  CvKNearest نیاز است تا این تصویر بهبود یافته را تبدیل به یک ماتریس یک بعدی کردی که روش انجام کار توسط متد Reshape مشاهده می‌کنید.
از همین روش پردازش و بهبود تصویر ورودی، جهت پردازش اعداد یافت شده‌ی در یک تصویر با تعداد زیادی عدد نیز استفاده خواهیم کرد.


آموزش دادن به الگوریتم CvKNearest

تا اینجا تصاویر گروه بندی شده‌ای را خوانده و لیستی از آن‌ها را مطابق فرمت الگوریتم CvKNearest تهیه کردیم. مرحله‌ی بعد، معرفی این لیست به متد Train این الگوریتم است:
public CvKNearest TrainData(IList<ImageInfo> trainingImages)
{
    var samples = new Mat();
    foreach (var trainingImage in trainingImages)
    {
        samples.PushBack(trainingImage.Image);
    }
 
    var labels = trainingImages.Select(x => x.ImageGroupId).ToArray();
    var responses = new Mat(labels.Length, 1, MatType.CV_32SC1, labels);
    var tmp = responses.Reshape(1, 1); //make continuous
    var responseFloat = new Mat();
    tmp.ConvertTo(responseFloat, MatType.CV_32FC1); // Convert  to float
 
 
    var kNearest = new CvKNearest();
    kNearest.Train(samples, responseFloat); // Train with sample and responses
    return kNearest;
}
متد Train دو ورودی دارد. ورودی اول آن یک تصویر است که باید از طریق متد PushBack کلاس Mat تهیه شود. بنابراین لیست تصاویر اصلی را تبدیل به لیستی از Matها خواهیم کرد.
سپس نیاز است لیست گروه‌های متناظر با تصاویر اعداد را تبدیل به فرمت مورد انتظار متد Train کنیم. در اینجا صرفا لیستی از اعداد صحیح را داریم. این لیست نیز باید تبدیل به یک Mat شود که روش انجام آن در متد فوق بیان شده‌است. کلاس Mat سازنده‌ی مخصوصی را جهت تبدیل لیست اعداد، به همراه دارد. این Mat نیز باید تبدیل به یک ماتریس یک بعدی شود که برای این منظور از متد Reshape استفاده شده‌است.


انجام عملیات OCR نهایی

پس از تهیه‌ی لیستی از تصاویر و آموزش دادن آن‌ها به الگوریتم CvKNearest، تنها کاری که باید انجام دهیم، یافتن اعداد در تصویر نمونه‌ی مدنظر و سپس معرفی آن به متد FindNearest الگوریتم CvKNearest است. روش انجام اینکار بسیار شبیه است به روش معرفی شده در متد processTrainingImage که پیشتر بررسی شد:
public void DoOCR(CvKNearest kNearest, string path)
{
    var src = Cv2.ImRead(path);
    Cv2.ImShow("Source", src);
 
    var gray = new Mat();
    Cv2.CvtColor(src, gray, ColorConversion.BgrToGray);
 
    var threshImage = new Mat();
    Cv2.Threshold(gray, threshImage, Thresh, ThresholdMaxVal, ThresholdType.BinaryInv); // Threshold to find contour
 
 
    Point[][] contours;
    HiearchyIndex[] hierarchyIndexes;
    Cv2.FindContours(
        threshImage,
        out contours,
        out hierarchyIndexes,
        mode: ContourRetrieval.CComp,
        method: ContourChain.ApproxSimple);
 
    if (contours.Length == 0)
    {
        throw new NotSupportedException("Couldn't find any object in the image.");
    }
 
    //Create input sample by contour finding and cropping
    var dst = new Mat(src.Rows, src.Cols, MatType.CV_8UC3, Scalar.All(0));
 
    var contourIndex = 0;
    while ((contourIndex >= 0))
    {
        var contour = contours[contourIndex];
 
        var boundingRect = Cv2.BoundingRect(contour); //Find bounding rect for each contour
 
        Cv2.Rectangle(src,
            new Point(boundingRect.X, boundingRect.Y),
            new Point(boundingRect.X + boundingRect.Width, boundingRect.Y + boundingRect.Height),
            new Scalar(0, 0, 255),
            2);
 
        var roi = new Mat(threshImage, boundingRect); //Crop the image
 
        var resizedImage = new Mat();
        var resizedImageFloat = new Mat();
        Cv2.Resize(roi, resizedImage, new Size(10, 10)); //resize to 10X10
        resizedImage.ConvertTo(resizedImageFloat, MatType.CV_32FC1); //convert to float
        var result = resizedImageFloat.Reshape(1, 1);
 
 
        var results = new Mat();
        var neighborResponses = new Mat();
        var dists = new Mat();
        var detectedClass = (int)kNearest.FindNearest(result, 1, results, neighborResponses, dists);
 
        //Console.WriteLine("DetectedClass: {0}", detectedClass);
        //Cv2.ImShow("roi", roi);
        //Cv.WaitKey(0);
 
        //Cv2.ImWrite(string.Format("det_{0}_{1}.png",detectedClass, contourIndex), roi);
 
        Cv2.PutText(
            dst,
            detectedClass.ToString(CultureInfo.InvariantCulture),
            new Point(boundingRect.X, boundingRect.Y + boundingRect.Height),
            0,
            1,
            new Scalar(0, 255, 0),
            2);
 
        contourIndex = hierarchyIndexes[contourIndex].Next;
    }
 
    Cv2.ImShow("Segmented Source", src);
    Cv2.ImShow("Detected", dst);
 
    Cv2.ImWrite("dest.jpg", dst);
 
    Cv2.WaitKey();
}
این عملیات به صورت خلاصه در تصویر ذیل مشخص شده‌است:


ابتدا تصویر اصلی که قرار است عملیات OCR روی آن صورت گیرد، بارگذاری می‌شود. سپس کانتورها و اعداد موجود در آن تشخیص داده می‌شوند. مستطیل‌های قرمز رنگ در برگیرنده‌ی این اعداد را در تصویر دوم مشاهده می‌کنید. سپس این کانتور‌های یافت شده را که شامل یکی از اعداد تشخیص داده شده‌است، تبدیل به یک ماتریس یک بعدی کرده و به متد FindNearest ارسال می‌کنیم. خروجی آن نام گروه یا پوشه‌ای است که این عدد در آن قرار دارد. در همینجا این خروجی را تبدیل به یک رشته کرده و در تصویر سوم با رنگ سبز رنگ نمایش می‌دهیم.
بنابراین در این تصویر، پنجره‌ی segmented image، همان اشیاء تشخیص داده شده‌ی از تصویر اصلی هستند.
پنجره‌ی با زمینه‌ی سیاه رنگ، نتیجه‌ی نهایی OCR است که نسبتا هم دقیق عمل کرده‌است.


کدهای کامل این مثال را از اینجا می‌توانید دریافت کنید.
مطالب
روش کار با فایل‌های پویای ارائه شده‌ی توسط یک برنامه‌ی ASP.NET Core در برنامه‌های React
پس از آشنایی با «روش کار با فایل‌های ایستا در برنامه‌های React»، اکنون اگر این فایل‌ها ایستا نباشند و توسط یک برنامه‌ی ASP.NET Core بازگشت داده شوند، چطور می‌توان از آن‌ها در برنامه‌های React استفاده کرد؟

برپایی پروژه‌های مورد نیاز

ابتدا یک پوشه‌ی جدید را مانند DownloadFilesSample، ایجاد کرده و در داخل آن دستور زیر را اجرا می‌کنیم:
> dotnet new react
در مورد این قالب که امکان تجربه‌ی توسعه‌ی یکپارچه‌ی ASP.NET Core و React را میسر می‌کند، در مطلب «روش یکی کردن پروژه‌های React و ASP.NET Core» بیشتر بحث کردیم.
سپس در این پوشه، پوشه‌ی ClientApp پیش‌فرض آن‌را حذف می‌کنیم؛ چون کمی قدیمی است. همچنین فایل‌های کنترلر و سرویس آب و هوای پیش‌فرض آن‌را به همراه پوشه‌ی صفحات Razor آن، حذف می‌کنیم.
به علاوه بجای تنظیم پیش فرض زیر در فایل کلاس آغازین برنامه:
spa.UseReactDevelopmentServer(npmScript: "start");
از تنظیم زیر استفاده کرده‌ایم تا با هر بار تغییری در کدهای پروژه‌ی ASP.NET، یکبار دیگر از صفر npm start اجرا نشود:
spa.UseProxyToSpaDevelopmentServer("http://localhost:3000");
بدیهی است در این حالت باید از طریق خط فرمان به پوشه‌ی clientApp وارد شد و دستور npm start را یکبار به صورت دستی اجرا کرد، تا این وب سرور بر روی پورت 3000، راه اندازی شود.

اکنون در ریشه‌ی پروژه‌ی ASP.NET Core ایجاد شده، دستور زیر را صادر می‌کنیم تا پروژه‌ی کلاینت React را با فرمت جدید آن ایجاد کند:
> create-react-app clientapp
سپس وارد این پوشه‌ی جدید شده و بسته‌های زیر را نصب می‌کنیم:
> cd clientapp
> npm install --save bootstrap axios
توضیحات:
- برای استفاده از شیوه‌نامه‌های بوت استرپ، بسته‌ی bootstrap نیز در اینجا نصب می‌شود که برای افزودن فایل bootstrap.css آن به پروژه‌ی React خود، ابتدای فایل clientapp\src\index.js را به نحو زیر ویرایش خواهیم کرد:
 import "bootstrap/dist/css/bootstrap.css";
این import به صورت خودکار توسط webpack ای که در پشت صحنه کار bundling & minification برنامه را انجام می‌دهد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- برای دریافت فایل‌ها از سمت سرور، از کتابخانه‌ی معروف axios استفاده خواهیم کرد.


کدهای سمت سرور دریافت فایل‌های پویا

در اینجا کدهای سمت سرور برنامه، یک فایل PDF ساده را بازگشت می‌دهند. این محتوای باینری می‌تواند حاصل اجرای یک گزارش اکسل، PDF و یا کلا هر نوع فایلی باشد:
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

namespace DownloadFilesSample.Controllers
{
    [Route("api/[controller]")]
    public class ReportsController : Controller
    {
        [HttpGet("[action]")]
        public IActionResult GetPdfReport()
        {
            return File(virtualPath: "~/app_data/sample.pdf",
                        contentType: "application/pdf",
                        fileDownloadName: "sample.pdf");
        }
    }
}
فایل بازگشتی فوق که در این مثال در مسیر wwwroot\app_data\sample.pdf برنامه‌ی وب کپی شده‌است، در نهایت با آدرس api/Reports/GetPdfReport در سمت کلاینت قابل دسترسی خواهد بود.


روش دریافت محتوای باینری در برنامه‌های React

برای دریافت یک محتوای باینری از سرور توسط axios مانند تصاویر، فایل‌های PDF و اکسل و غیره، مهم‌ترین نکته، تنظیم ویژگی responseType آن به blob است:
  const getResults = async () => {
      const { headers, data } = await axios.get(apiUrl, {
        responseType: "blob"
      });
  }


ساخت URL برای دسترسی به اطلاعات باینری

تمام مرورگرهای جدید از ایجاد URL برای اشیاء Blob دریافتی از سمت سرور، توسط متد توکار URL.createObjectURL پشتیبانی می‌کنند. این متد، شیء URL را از شیء window جاری دریافت می‌کند و سپس اطلاعات باینری را دریافت کرده و آدرسی را جهت دسترسی موقت به آن تولید می‌کند. حاصل آن، یک URL ویژه‌است مانند blob:https://localhost:5001/03edcadf-89fd-48b9-8a4a-e9acf09afd67 که گشودن آن در مرورگر، یا سبب نمایش آن تصویر و یا دریافت مستقیم فایل خواهد شد.
در ادامه کدهای تبدیل blob دریافت شده‌ی از سرور را به این URL ویژه، مشاهده می‌کنید:
import axios from "axios";
import React, { useEffect, useState } from "react";

export default function DisplayPdf() {
  const apiUrl = "https://localhost:5001/api/Reports/GetPdfReport";

  const [blobInfo, setBlobInfo] = useState({
    blobUrl: "",
    fileName: ""
  });

  useEffect(() => {
    getResults();
  }, []);

  const getResults = async () => {
    try {
      const { headers, data } = await axios.get(apiUrl, {
        responseType: "blob"
      });
      console.log("headers", headers);

      const pdfBlobUrl = window.URL.createObjectURL(data);
      console.log("pdfBlobUrl", pdfBlobUrl);

      const fileName = headers["content-disposition"]
        .split(";")
        .find(n => n.includes("filename="))
        .replace("filename=", "")
        .trim();
      console.log("filename", fileName);

      setBlobInfo({
        blobUrl: pdfBlobUrl,
        fileName: fileName
      });
    } catch (error) {
      console.log(error);
    }
  };
توضیحات:
- توسط useEffect Hook و بدون ذکر وابستگی خاصی در آن، سبب شبیه سازی رویداد componentDidUpdate شده‌ایم. به این معنا که متد getResults فراخوانی شده‌ی در آن، پس از رندر کامپوننت در DOM فراخوانی می‌شود و بهترین محلی است که از آن می‌توان برای ارسال درخواست‌های Ajaxای به سمت سرور و دریافت اطلاعات از backend، استفاده کرد و سپس setState را با اطلاعات جدید فراخوانی نمود. معادل setState در اینجا نیز، همان شیء حالتی است که توسط useState Hook و متد setBlobInfo آن تعریف کرده‌ایم.
- پس از دریافت headers و data از سرور، با استفاده از متد createObjectURL، آن‌را تبدیل به یک blob URL کرده‌ایم.
- همچنین در سمت سرور، پارامتر fileDownloadName را نیز تنظیم کرده‌ایم. این نام در سمت کلاینت، توسط هدری با کلید content-disposition ظاهر می‌شود:
ontent-disposition: "attachment; filename=sample.pdf; filename*=UTF-8''sample.pdf"
 بنابراین می‌توان آن‌را تجزیه کرد و سپس filename را از آن استخراج نمود.
- اکنون که نام فایل و URL دسترسی به داده‌ی فایل باینری دریافتی از سرور را استخراج و ایجاد کرده‌ایم. با فراخوانی متد setBlobInfo، سبب تنظیم متغیر حالت blobInfo خواهیم شد. این مورد، رندر مجدد UI را سبب شده و توسط آن می‌توان برای مثال فایل PDF دریافتی را نمایش داد.


نمایش فایل PDF دریافتی از سرور، به همراه دکمه‌های دریافت، چاپ و بازکردن آن در برگه‌ای جدید

در ادامه کدهای کامل قسمت رندر این کامپوننت را مشاهده می‌کنید:
import axios from "axios";
import React, { useEffect, useState } from "react";

export default function DisplayPdf() {

  // ...

  const { blobUrl } = blobInfo;

  return (
    <>
      <h1>Display PDF Files</h1>
      <button className="btn btn-info" onClick={handlePrintPdf}>
        Print PDF
      </button>
      <button className="btn btn-primary ml-2" onClick={handleShowPdfInNewTab}>
        Show PDF in a new tab
      </button>
      <button className="btn btn-success ml-2" onClick={handleDownloadPdf}>
        Download PDF
      </button>

      <section className="card mb-5 mt-3">
        <div className="card-header">
          <h4>using iframe</h4>
        </div>
        <div className="card-body">
          <iframe
            title="PDF Report"
            width="100%"
            height="600"
            src={blobUrl}
            type="application/pdf"
          ></iframe>
        </div>
      </section>

      <section className="card mb-5">
        <div className="card-header">
          <h4>using object</h4>
        </div>
        <div className="card-body">
          <object
            data={blobUrl}
            aria-label="PDF Report"
            type="application/pdf"
            width="100%"
            height="100%"
          ></object>
        </div>
      </section>

      <section className="card mb-5">
        <div className="card-header">
          <h4>using embed</h4>
        </div>
        <div className="card-body">
          <embed
            aria-label="PDF Report"
            src={blobUrl}
            type="application/pdf"
            width="100%"
            height="100%"
          ></embed>
        </div>
      </section>
    </>
  );
}
که چنین خروجی را ایجاد می‌کند:


در اینجا با انتساب مستقیم blob URL ایجاد شده، به خواص src و یا data اشیائی مانند iframe ،object و یا embed، می‌توان سبب نمایش فایل pdf دریافتی از سرور شد. این نمایش نیز توسط قابلیت‌های توکار مرورگر صورت می‌گیرد و نیاز به نصب افزونه‌ی خاصی را ندارد.

در ادامه کدهای مرتبط با سه دکمه‌ی چاپ، دریافت و بازکردن فایل دریافتی از سرور را مشاهده می‌کنید.


مدیریت دکمه‌ی چاپ PDF

پس از اینکه به blobUrl دسترسی یافتیم، اکنون می‌توان یک iframe مخفی را ایجاد کرد، سپس src آن‌را به این آدرس ویژه تنظیم نمود و در آخر متد print آن‌را فراخوانی کرد که سبب نمایش خودکار دیالوگ چاپ مرورگر می‌شود:
  const handlePrintPdf = () => {
    const { blobUrl } = blobInfo;
    if (!blobUrl) {
      throw new Error("pdfBlobUrl is null");
    }

    const iframe = document.createElement("iframe");
    iframe.style.display = "none";
    iframe.src = blobUrl;
    document.body.appendChild(iframe);
    if (iframe.contentWindow) {
      iframe.contentWindow.print();
    }
  };


مدیریت دکمه‌ی نمایش فایل PDF در یک برگه‌ی جدید

اگر علاقمند بودید تا این فایل PDF را به صورت تمام صفحه و در برگه‌ای جدید نمایش دهید، می‌توان از متد window.open استفاده کرد:
const handleShowPdfInNewTab = () => {
    const { blobUrl } = blobInfo;
    if (!blobUrl) {
      throw new Error("pdfBlobUrl is null");
    }

    window.open(blobUrl);
  };

مدیریت دکمه‌ی دریافت فایل PDF

بجای نمایش فایل PDF می‌توان دکمه‌ای را بر روی صفحه قرار داد که با کلیک بر روی آن، این فایل توسط مرورگر به صورت متداولی جهت دریافت به کاربر ارائه شود:
  const handleDownloadPdf = () => {
    const { blobUrl, fileName } = blobInfo;
    if (!blobUrl) {
      throw new Error("pdfBlobUrl is null");
    }

    const anchor = document.createElement("a");
    anchor.style.display = "none";
    anchor.href = blobUrl;
    anchor.download = fileName;
    document.body.appendChild(anchor);
    anchor.click();
  };
در اینجا یک anchor جدید به صورت مخفی به صفحه اضافه می‌شود که href آن به blobUrl تنظیم شده‌است و همچنین از فایل fileName استخراجی نیز در اینجا جهت ارائه‌ی نام اصلی فایل دریافتی از سرور، کمک گرفته شده‌است. سپس متد click آن فراخوانی خواهد شد. این روش در مورد تدارک دکمه‌ی دریافت تمام blobهای دریافتی از سرور کاربرد دارد و منحصر به فایل‌های PDF نیست.
اگر خواستید عملیات axios.get و دریافت فایل، با هم یکی شوند، می‌توان متد handleDownloadPdf را پس از پایان کار await axios.get، فراخوانی کرد.


کدهای کامل این قسمت را از اینجا می‌توانید دریافت کنید: DownloadFilesSample.zip
برای اجرای آن، پس از صدور فرمان dotnet restore که سبب بازیابی وابستگی‌های سمت کلاینت نیز می‌شود، ابتدا به پوشه‌ی clientapp مراجعه کرده و فایل run.cmd را اجرا کنید. با اینکار react development server بر روی پورت 3000 شروع به کار می‌کند. سپس به پوشه‌ی اصلی برنامه‌ی ASP.NET Core بازگشته و فایل dotnet_run.bat را اجرا کنید. این اجرا سبب راه اندازی وب سرور برنامه و همچنین ارائه‌ی برنامه‌ی React بر روی پورت 5001 می‌شود.
مطالب دوره‌ها
متدهای async تقلبی
تا اینجا مشاهده کردیم که اگر یک چنین متد زمانبری را داشته باشیم که در آن عملیاتی طولانی انجام می‌شود،
class MyService
{
  public int CalculateXYZ()
  {
    // Tons of work to do in here!
    for (int i = 0; i != 10000000; ++i)
      ;
    return 42;
  }
}
برای نوشتن معادل async آن فقط کافی است که امضای متد را به async Task تغییر دهیم و سپس داخل آن از Task.Run استفاده کنیم:
class MyService
{
  public async Task<int> CalculateXYZAsync()
  {
    return await Task.Run(() =>
    {
      // Tons of work to do in here!
      for (int i = 0; i != 10000000; ++i)
        ;
      return 42;
    });
  }
}
و ... اگر از آن در یک کد UI استفاده کنیم، ترد آن‌را قفل نکرده و برنامه، پاسخگوی سایر درخواست‌های رسیده خواهد بود. اما ... به این روش اصطلاحا Fake Async گفته می‌شود؛ یا Async تقلبی!
کاری که در اینجا انجام شده، استفاده‌ی ناصحیح از Task.Run در حین طراحی یک متد و یک API است. عملیات انجام شده در آن واقعا غیرهمزمان نیست و در زمان انجام آن، باز هم ترد جدید اختصاص داده شده را تا پایان عملیات قفل می‌کند. اینجا است که باید بین CPU-bound operations و IO-bound operations تفاوت قائل شد. اگر Entity Framework 6 و یا کلاس WebClient و امثال آن، متدهایی Async را نیز ارائه داده‌اند، این‌ها به معنای واقعی کلمه، غیرهمزمان هستند و در آن‌ها کوچکترین CPU-bound operation ایی انجام نمی‌شود.
در حلقه‌ای که در مثال فوق در حال پردازش است و یا تمام اعمال انجام شده توسط CPU، از مرزهای سیستم عبور نمی‌کنیم. نه قرار است فایلی را ذخیره کنیم، نه با اینترنت سر و کار داشته باشیم و یا مثلا اطلاعاتی را از وب سرویسی دریافت کنیم و نه هیچگونه IO-bound operation خاصی قرار است صورت گیرد.
زمانیکه برنامه نویسی قرار است با API شما کار کند و به امضای async Task می‌رسد، فرضش بر این است که در این متد واقعا یک کار غیرهمزمان در حال انجام است. بنابراین جهت بالابردن کارآیی برنامه، این نسخه را نسبت به نمونه‌ی غیرهمزمان انتخاب می‌کند.
حال تصور کنید که استفاده کننده از این API یک برنامه‌ی دسکتاپ نیست، بلکه یک برنامه‌ی ASP.NET است. در اینجا Task.Run فراخوانی شده صرفا سبب خواهد شد عملیات مدنظر، بر روی یک ترد دیگر، نسبت به ترد اصلی اختصاص داده شده توسط ASP.NET برای فراخوانی و پردازش CalculateXYZAsync، صورت گیرد. این عملیات بهینه نیست. تمام پردازش‌های درخواست‌های ASP.NET در تردهای خاص خود انجام می‌شوند. وجود ترد دوم ایجاد شده توسط Task.Run در اینجا چه حاصلی را بجز سوئیچ بی‌جهت بین تردها و همچنین بالا بردن میزان کار Garbage collector دارد؟ در این حالت نه تنها سبب بالا بردن مقیاس پذیری سیستم نشده‌ایم، بلکه میزان کار Garbage collector و همچنین سوئیچ بین تردهای مختلف را در Thread pool برنامه به شدت افزایش داده‌ایم. همچنین یک چنین سیستمی برای تدارک تردهای بیشتر و مدیریت آن‌ها، مصرف حافظه‌ی بیشتری نیز خواهد داشت.


یک اصل مهم در طراحی کدهای Async
استفاده از Task.Run در پیاده سازی بدنه متدهای غیرهمزمان، یک code smell محسوب می‌شود.


چکار باید کرد؟
اگر در کدهای خود اعمال Async واقعی دارید که IO-bound هستند، از معادل‌های Async طراحی شده برای کار با آن‌ها، مانند متد SaveChangesAsync در EF، متد DownloadStringTaskAsync کلاس WebClient و یا متدهای جدید Async کلاس Stream برای خواندن و نوشتن اطلاعات استفاده کنید. در یک چنین حالتی ارائه متدهای async Task بسیار مفید بوده و در جهت بالابردن مقیاس پذیری سیستم بسیار مؤثر واقع خواهند شد.
اما اگر کدهای شما صرفا قرار است بر روی CPU اجرا شوند و تنها محاسباتی هستند، اجازه دهید مصرف کننده تصمیم بگیرد که آیا لازم است از Task.Run برای فراخوانی متد ارائه شده در کدهای خود استفاده کند یا خیر. اگر برنامه‌ی دسکتاپ است، این فراخوانی مفید بوده و سبب آزاد شدن ترد UI می‌شود. اگر برنامه‌ی وب است، به هیچ عنوان نیازی به Task.Run نبوده و فراخوانی متداول آن با توجه به اینکه درخواست‌های برنامه‌های ASP.NET در تردهای مجزایی اجرا می‌شوند، کفایت می‌کند.

به صورت خلاصه
از Task.Run در پیاده سازی بدنه متدهای API خود استفاده نکنید.
از Task.Run در صورت نیاز (مثلا در برنامه‌های دسکتاپ) در حین فراخوانی و استفاده از متدهای API ارائه شده استفاده نمائید:
 private async void MyButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
  await Task.Run(() => myService.CalculateXYZ());
}
در این مثال از همان نسخه‌ی غیرهمزمان متد محاسباتی استفاده شده‌است و اینبار مصرف کننده است که تصمیم گرفته در حین فراخوانی و استفاده نهایی، برای آزاد سازی ترد UI از await Task.Run استفاده کند (یا خیر).

بنابراین نوشتن یک چنین کدهایی در پیاده سازی یک API غیرهمزمان
await Task.Run(() =>
{
   for (int i = 0; i != 10000000; ++i)
     ;
});
صرفا خود را گول زدن است. کل این عملیات بر روی CPU انجام شده و هیچگاه از مرزهای IO سیستم عبور نمی‌کند.

برای مطالعه بیشتر
Should I expose asynchronous wrappers for synchronous methods
مطالب
متد جدید Order در دات نت 7
دات نت 7 به همراه دو متد جدید Order و OrderDescending است که مرتب سازی مجموعه‌های ساده را انجام می‌دهند.


روش متداول مرتب سازی مجموعه‌های ساده تا پیش از دات نت 7

فرض کنید لیستی از اعداد را داریم:
var numbers = new List<int> { -7, 1, 5, -6 };
تا پیش از دات نت 7 با استفاده از متدهای OrderBy و OrderByDescending موجود به همراه LINQ، امکان مرتب سازی صعودی و نزولی این لیست وجود دارد:
var sortedNumbers1 = numbers.OrderBy(n => n);
var sortedNumbers2 = numbers.OrderByDescending(n => n);
که در اینجا ذکر پارامتر keySelector ضروری است:
public static IOrderedEnumerable<TSource> OrderBy<TSource,TKey>(
   [NotNull] this IEnumerable<TSource> source,
   [NotNull] Func<TSource,TKey> keySelector)
هرچند می‌شد طراحی آن ساده‌تر باشد و حداقل برای مجموعه‌های ساده، نیازی به ذکر آن نباشد.


روش جدید مرتب سازی مجموعه‌های ساده در دات نت 7

دات نت 7 به همراه دو متد جدید Order و OrderDescending است که دیگر نیازی به ذکر پارامتر keySelector ذکر شده را ندارند:
var sortedNumbers3 = numbers.Order();
var sortedNumbers4 = numbers.OrderDescending();
و امضای آن‌ها به صورت زیر است:
public static IOrderedEnumerable<T> Order<T>(this IEnumerable<T> source)
public static IOrderedEnumerable<T> OrderDescending<T>(this IEnumerable<T> source)
که در حقیقت دو متد الحاقی جدید قابل اعمال بر روی انواع و اقسام IEnumerableها هستند.


در مورد سایر مجموعه‌های پیچیده چطور؟

فرض کنید کلاس User را:
public class User
{
   public string Name { set; get; }
   public int Age { set; get; }
}
 به همراه لیستی از آن تعریف کرده‌ایم:
List<User> users = new()
                           {
                               new User { Name = "User 1", Age = 34 },
                               new User { Name = "User 2", Age = 24 },
                           };
سؤال: آیا اگر متد Order را بر روی این لیست فراخوانی کنیم:
var orderedUsers = users.Order();
برای مثال این مجموعه بر اساس نام و سن مرتب خواهد شد؟ که پاسخ آن خیر است و همچنین استثنائی را صادر می‌کند بر این مبنا که باید کلاس User، اینترفیس IComparable را پیاده سازی کند تا بتوان آن‌ها را مقایسه کرد؛ برای مثال چیزی شبیه به تغییرات زیر:
public class User : IComparable<User>
{
    public string Name { set; get; }
    public int Age { set; get; }

    public int CompareTo(User? other)
    {
        if (ReferenceEquals(this, other))
        {
            return 0;
        }

        if (ReferenceEquals(null, other))
        {
            return 1;
        }

        var nameComparison = string.Compare(Name, other.Name, StringComparison.Ordinal);
        if (nameComparison != 0)
        {
            return nameComparison;
        }

        return Age.CompareTo(other.Age);
    }
}
که در یک چنین مواردی شاید بهتر باشد از همان متد OrderBy پیشین استفاده کرد که الزامی به پیاده سازی اینترفیس IComparable را ندارد:
var orderedUsers2 = users.OrderBy(user => user.Name).ThenBy(user => user.Age);
مطالب
آشنایی با ساختار IIS قسمت نهم
در قسمت قبلی  ما یک هندلر ایجاد کردیم و درخواست‌هایی را که برای فایل jpg و به صورت GET ارسال میشد، هندل می‌کردیم و تگی را در گوشه‌ی تصویر درج و آن را در خروجی نمایش میدادیم. در این مقاله قصد داریم که کمی هندلر مورد نظر را توسعه دهیم و برای آن یک UI یا یک رابط کاربری ایجاد نماییم. برای توسعه دادن ماژولها و هندلر‌ها ما یک dll نوشته و باید آن را در GAC که مخفف عبارت Global Assembly Cache ریجستر کنیم.


جهت اینکار یک پروژه از نوع class library ایجاد کنید. فایل class1.cs را که به طور پیش فرض ایجاد می‌شود، حذف کنید و رفرنس‌های Microsoft.Web.Management.dll و Microsoft.Web.Administration.dll را از مسیر زیر اضافه کنید:
\Windows\system32\inetsrv
اولین رفرنس شامل کلاس‌هایی است که جهت ساخت ماژول‌ها برای کنسول IIS مورد نیاز است و دومی هم برای خواندن پیکربندی‌های نوشته شده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای طراحی UI  بر پایه winform باید رفرنس‌های System.Windows.Forms.dll و System.Web.dll را از سری اسمبلی‌های دات نت نیز اضافه کنیم و در مرحله‌ی بعدی جهت ایجاد امضاء یا strong name (^  و  ^  ) به خاطر ثبت در GAC پروژه را انتخاب و وارد Properties پروژه شوید. در تب signing گزینه sign the assembly را تیک زده و در لیست باز شده گزینه new را انتخاب نمایید و نام  imageCopyrightUI را به آن نسبت داده و گزینه تعیین کلمه عبور را غیرفعال کنید و تایید و تمام. الان باید یک فایل snk مخفف strong name key ایجاد شده باشد تا بعدا با استفاده از این کلید dll ایجاد شده را در GAC ریجستر کنیم.

در مرحله بعدی در تب Build Events کد زیر را در بخش Post-build event command line اضافه کنید. این کد باعث می‌شود بعد از هر بار کامپایل پروژه، به طور خودکار در GAC ثبت شود:

call "%VS80COMNTOOLS%\vsvars32.bat" > NULL 
gacutil.exe /if "$(TargetPath)"

نکته:در صورتی که از VS2005 استفاده می‌کنید در تب Debug در قسمت Start External Program مسیر زیر را قرار بدهید. اینکار برای تست و دیباگینگ پروژه به شما کمک خواهد کرد. این تنظیم شامل نسخه‌های اکسپرس نمی‌شود.
 \windows\system32\inetsrv\inetmgr.exe

بعد از پایان اینکار پروژه را Rebuild کنید. با اینکار dll در GAC ثبت می‌شود. استفاده از سوییچ‌های if به طور همزمان در درستور gacutil به معنی این هست که اگر اولین بار است نصب می‌شود، پس با سوییچ i نصب کن. ولی اگر قبلا نصب شده است نسخه جدید را به هر صورتی هست جایگزین قبلی کن یا همان reinstall کن.
 
ساخت یک Module Provider
رابط‌های کاربری IIS همانند هسته و کل سیستمش، ماژولار و قابل خصوصی سازی است. رابط کاربری، مجموعه‌ای از ماژول هایی است که میتوان آن‌ها را حذف یا جایگزین کرد. تگ ورودی یا معرفی برای هر UI یک module provider است. خیلی خودمانی، تگ ماژول پروایدر به معرفی یک UI در IIS می‌پردازد. لیستی از module provider‌ها را می‌توان در فایل زیر در تگ بخش <modules> پیدا کرد.
%windir%\system32\inetsrv\Administration.config

در اولین گام یک کلاس را به اسم imageCopyrightUIModuleProvider.cs ایجاد کرده و سپس آن‌را به کد زیر، تغییر می‌دهیم. کد زیر با استفاده از ModuleDefinition  یک نام به تگ Module Provider داده و کلاس imageCopyrightUI را که بعدا تعریف می‌کنیم، به عنوان مدخل entry رابط کاربری معرفی کرده:

using System;
using System.Security;
using Microsoft.Web.Management.Server;
    
namespace IIS7Demos           
{
    class imageCopyrightUIProvider : ModuleProvider
    {
        public override Type ServiceType              
        {
            get { return null; }
        }

        public override ModuleDefinition GetModuleDefinition(IManagementContext context)
        {
            return new ModuleDefinition(Name, typeof(imageCopyrightUI).AssemblyQualifiedName);
        }

        public override bool SupportsScope(ManagementScope scope)
        {
            return true;
        }
    }            
}

با ارث بری از کلاس module provider، سه متد بازنویسی می‌شوند که یکی از آن ها SupportsScope هست که میدان عمل پروایدر را مشخص می‌کند، مانند اینکه این پرواید در چه میدانی باید کار کند که می‌تواند سه گزینه‌ی server,site,application باشد. در کد زیر مثلا میدان عمل application انتخاب شده است ولی در کد بالا با برگشت مستقیم true، همه‌ی میدان را جهت پشتیبانی از این پروایدر اعلام کردیم.

 public override bool SupportsScope(ManagementScope scope)
        {
            return (scope == ManagementScope.Application) ;
        }

حالا که پروایدر (معرف رابط کاربری به IIS) تامین شده، نیاز است قلب کار یعنی ماژول معرفی گردد. اصلی‌ترین متدی که باید از اینترفیس ماژول پیاده سازی شود متد initialize است. این متد جایی است که تمام عملیات در آن رخ می‌دهد. در کلاس زیر imageCopyrightUI ما به معرفی مدخل entry رابط کاربری می‌پردازیم. در سازنده‌های این متد، پارامترهای نام، صفحه رابط کاربری وتوضیحی در مورد آن است. تصویر کوچک و بزرگ جهت آیکن سازی (در صورت عدم تعریف آیکن، چرخ دنده نمایش داده می‌شود) و توصیف‌های بلندتر را نیز شامل می‌شود.

 internal class imageCopyrightUI : Module
    {
        protected override void Initialize(IServiceProvider serviceProvider, ModuleInfo moduleInfo)
        {            
            base.Initialize(serviceProvider, moduleInfo);
            IControlPanel controlPanel = (IControlPanel)GetService(typeof(IControlPanel));
            ModulePageInfo modulePageInfo = new ModulePageInfo(this, typeof(imageCopyrightUIPage), "Image Copyright", "Image Copyright",Resource1.Visual_Studio_2012,Resource1.Visual_Studio_2012);
            controlPanel.RegisterPage(modulePageInfo);
        }
    }

شیء ControlPanel مکانی است که قرار است آیکن ماژول نمایش داده شود. شکل زیر به خوبی نام همه قسمت‌ها را بر اساس نام کلاس و اینترفیس آن‌ها دسته بندی کرده است:

پس با تعریف این کلاس جدید ما روی صفحه‌ی کنترل پنل IIS، یک آیکن ساخته و صفحه‌ی رابط کاربری را به نام imageCopyrightUIPage، در آن ریجستر می‌کنیم. این کلاس را پایینتر شرح داده‌ایم. ولی قبل از آن اجازه بدهید تا انواع کلاس هایی را که برای ساخت صفحه کاربرد دارند، بررسی نماییم. در این مثال ما با استفاده از پایه‌ای‌ترین کلاس، ساده‌ترین نوع صفحه ممکن را خواهیم ساخت. 4 کلاس برای ساخت یک صفحه وجود دارند که بسته به سناریوی کاری، شما یکی را انتخاب می‌کنید.

 ModulePage   شامل اساسی‌ترین متدها و سورس‌ها شده و هیچگونه رابط کاری ویژه‌ای را در اختیار شما قرار نمی‌دهد. تنها یک صفحه‌ی خام به شما می‌دهد که می‌توانید از آن استفاده کرده یا حتی با ارث بری از آن، کلاس‌های جدیدتری را برای ساخت صفحات مختلف و ویژه‌تر بسازید. در حال حاضر که هیچ کدام از ویژگی‌های IIS فعلی از این کلاس برای ساخت رابط کاربری استفاده نکرده‌اند.
 ModuleDialogPage   یک صفحه شبیه به دیالوگ را ایجاد می‌کند و شامل دکمه‌های Apply و Cancel میشود به همراه یک سری متدهای اضافی‌تر که اجازه‌ی override کردن آنها را دارید. همچنین یک سری از کارهایی چون refresh  و از این دست عملیات خودکار را نیز انجام میدهد. از نمونه رابط‌هایی که از این صفحات استفاده می‌کنند میتوان  machine key و management service را اسم برد.
 ModulePropertiesPage   این صفحه یک رابط کاربری را شبیه پنجره property که در ویژوال استادیو وجود دارد، در دسترس شما قرار میدهد. تمام عناصر آن در یک حالت گرید grid لیست می‌شوند. از نمونه‌های موجود میتوان به CGI,ASP.Net Compilation اشاره کرد.
 ModuleListPage   این کلاس برای مواقعی کاربرد دارد که شما قرار است لیستی از آیتم‌ها را نشان دهید. در این صفحه شما یک ListView دارید که میتوانید عملیات جست و جو، گروه بندی و نحوه‌ی نمایش لیست را روی آن اعمال کنید.
در این مثال ما از اولین کلاس نامبرده که پایه‌ی همه کلاس هاست استفاده می‌کنیم. کد زیر را در کلاسی به اسم imageCopyrightUIPage  می‌نویسیم:
    public sealed class imageCopyrightUIPage : ModulePage
    {
        public string message;
        public bool featureenabled;
        public string color;

        ComboBox _colCombo = new ComboBox();
        TextBox _msgTB = new TextBox();
        CheckBox _enabledCB = new CheckBox();

        public imageCopyrightUIPage()
        {
            this.Initialize();
        }


        void Initialize()
        {
            Label crlabel = new Label();
            crlabel.Left = 50;
            crlabel.Top = 100;
            crlabel.AutoSize = true;
            crlabel.Text = "Enable Image Copyright:";
            _enabledCB.Text = "";
            _enabledCB.Left = 200;
            _enabledCB.Top = 100;
            _enabledCB.AutoSize = true;

            Label msglabel = new Label();
            msglabel.Left = 150;
            msglabel.Top = 130;
            msglabel.AutoSize = true;
            msglabel.Text = "Message:";
            _msgTB.Left = 200;
            _msgTB.Top = 130;
            _msgTB.Width = 200;
            _msgTB.Height = 50;

            Label collabel = new Label();
            collabel.Left = 160;
            collabel.Top = 160;
            collabel.AutoSize = true;
            collabel.Text = "Color:";
            _colCombo.Left = 200;
            _colCombo.Top = 160;
            _colCombo.Width = 50;
            _colCombo.Height = 90;
            _colCombo.Items.Add((object)"Yellow");
            _colCombo.Items.Add((object)"Blue");
            _colCombo.Items.Add((object)"Red");
            _colCombo.Items.Add((object)"White");

            Button apply = new Button();
            apply.Text = "Apply";
            apply.Click += new EventHandler(this.applyClick);
            apply.Left = 200;
            apply.AutoSize = true;
            apply.Top = 250;

            Controls.Add(crlabel);
            Controls.Add(_enabledCB);
            Controls.Add(collabel);
            Controls.Add(_colCombo);
            Controls.Add(msglabel);
            Controls.Add(_msgTB);
            Controls.Add(apply);
        }

        public void ReadConfig()
        {
            try
            {
                ServerManager mgr;
                ConfigurationSection section;
                mgr = new ServerManager();
                Configuration config =
                mgr.GetWebConfiguration(
                       Connection.ConfigurationPath.SiteName,
                       Connection.ConfigurationPath.ApplicationPath +
                       Connection.ConfigurationPath.FolderPath);

                section = config.GetSection("system.webServer/imageCopyright");
                color = (string)section.GetAttribute("color").Value;
                message = (string)section.GetAttribute("message").Value;
                featureenabled = (bool)section.GetAttribute("enabled").Value;

            }

            catch
            { }

        }
      
        void UpdateUI()
        {
            _enabledCB.Checked = featureenabled;
            int n = _colCombo.FindString(color, 0);
            _colCombo.SelectedIndex = n;
            _msgTB.Text = message;
        }


        protected override void OnActivated(bool initialActivation)
        {
            base.OnActivated(initialActivation);
            if (initialActivation)
            {
                ReadConfig();
                UpdateUI();
            }
        }



        private void applyClick(Object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                UpdateVariables();
                ServerManager mgr;
                ConfigurationSection section;
                mgr = new ServerManager();
                Configuration config =
                mgr.GetWebConfiguration
                (
                       Connection.ConfigurationPath.SiteName,
                       Connection.ConfigurationPath.ApplicationPath +
                       Connection.ConfigurationPath.FolderPath
                );

                section = config.GetSection("system.webServer/imageCopyright");
                section.GetAttribute("color").Value = (object)color;
                section.GetAttribute("message").Value = (object)message;
                section.GetAttribute("enabled").Value = (object)featureenabled;

                mgr.CommitChanges();

            }

            catch
            { }

        }

        public void UpdateVariables()
        {
            featureenabled = _enabledCB.Checked;
            color = _colCombo.Text;
            message = _msgTB.Text;
        }
    }
اولین چیزی که در کلاس بالا صدا زده می‌شود، سازنده‌ی کلاس هست که ما در آن یک تابع تعریف کردیم به اسم initialize که به آماده سازی اینترفیس یا رابط کاربری می‌پردازد و کنترل‌ها را روی صفحه می‌چیند. این سه کنترل، یکی Combox برای تعیین رنگ، یک Checkbox برای فعال بودن ماژول و دیگری هم یک textbox جهت نوشتن متن است. مابقی هم که سه label برای نامگذاری اشیاست. بعد از اینکه کنترل‌ها روی صفحه درج شدند، لازم است که تنظیمات پیش فرض یا قبلی روی کنترل‌ها نمایش یابند که اینکار را به وسیله تابع readConfig انجام می‌دهیم و تنظیمات خوانده شده را در متغیر‌های عمومی قرار داده و با استفاده از تابع UpdateUI این اطلاعات را روی کنترل‌ها ست می‌کنیم و به این ترتیب UI به روز می‌شود. این دو تابع را به ترتیب پشت سر هم در یک متد به اسم OnActivated  که override کرده‌ایم صدا میزنیم. در واقع این متد یک جورایی همانند رویداد Load می‌باشد؛ اگر true برگرداند اولین فعال سازی رابط کاربری بعد از باز شدن IIS است و در غیر این صورت false بر میگرداند.

در صورتی که کاربر مقادیر را تغییر دهد و روی گزینه apply کلیک کند تابع applyClick اجرا شده و ابتدا به تابع UpdateVariables ارجاع داده میشود که در آن مقادیر خوانده شده و در متغیرهای Global قرار می‌گیرند و سپس با استفاده از دو شیء از نوع serverManger و ConfigSection جایگذاری یا ذخیره می‌شوند.
استفاده از دو کلاس Servermanager و Configsection در دو قسمت خواندن و نوشتن مقادیر به کار رفته‌اند. کلاس servermanager به ما اجازه دسترسی به تنظیمات IIS و قابلیت‌های آن را میدهد. در تابع ReadConfig مسیر وب سایتی را که در لیست IIS انتخاب شده است، دریافت کرده و به وب کانفیگ آن وب سایت رجوع نموده و تگ imageCopyright آن را که در تگ system.webserver قرار گرفته است، میخواند (در صورتی که این تگ در آن وب کانفیگ موجود نباشد، خواندن و سپس ذخیره مجدد آن روی تگ داخل فایل applicationHost.config اتفاق میفتد که نتیجتا برای همه‌ی وب سایت هایی که این تگ را ندارند یا مقدارهای پیش فرض آن را تغییر نداده‌اند رخ میدهد) عملیات نوشتن هم مشابه خواندن است. تنها باید خط زیر را در آخر برای اعمال تغییرات نوشت؛ مثل EF با گزینه Context.SaveChanges:
mgr.CommitChanges();
وقت آن است که رابط کاربری را به IIS اضافه کنیم: پروژه را Rebuild کنید. بعد از آن با خطوطی که قبلا در Post-Build Command نوشتیم باید dll ما در GAC ریجستر شود. برای همین آدرس زیر را در cmd تایپ کنید:
%vs110comntools%\vsvars32.bat
عبارت اول که مسیر ویژوال استودیوی  شماست و عدد 110 یعنی نسخه‌ی 11. هر نسخه‌ای را که استفاده میکنید، یک صفر جلویش بگذارید و جایگزین عدد بالا کنید. مثلا نسخه 8 می‌شود 80 و فایل بچ بالا هم دستورات visual studio را برای شما آزاد می‌کند.
سپس دستور زیر را وارد کنید:
GACUTIL /l ClassLibrary1
کلمه classLibrary1 نام پروژه‌ی ما بود که در GAC ریجستر شده است. با سوییچ l تمامی اطلاعات اسمبلی‌هایی که در GAC ریجستر شده‌اند، نمایش می‌یابند. ولی اگر اسم آن اسمبلی را جلویش بنویسید، فقط اطلاعات آن اسمبلی نمایش میابد. با اجرای خط فوق میتوانیم کلید عمومی public key اسمبلی خود را بدانیم که در شکل زیر مشخص شده است:

پس اگر کلید را دریافت کرده‌اید، خط زیر را به فایل administration.config در تگ <ModuleProviders> اضافه کنید:
<add name="imageCopyrightUI" type="ClassLibrary1.imageCopyrightUIProvider,   ClassLibrary1, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=d0b3b3b2aa8ea14b"/>
عبارت ClassLibrary1.imageCopyrightUIProvider به کلاس imageCopyrightUIProvider اشاره می‌کند که در این کلاس UI معرفی می‌شود. مابقی عبارت هم کاملا مشخص است و در لینک‌های بالا در مورد Strong name توضیح داده شده اند. 
فایل administration.config  در مسیر زیر قرار دارد:
%windir%\system32\inetsrv\config\administration.config
حالا تنها کاری که نیاز است، باز کردن IIS است. به بخش وب سایت‌ها رفته و اپلیکیشنی که قبلا با نام mypictures را ایجاد کرده بودیم، انتخاب کنید. در سمت راست، آخر لیست، بخش others باید ماژول ما دیده شود. بازش کنید و تنظمیات آن را تغییر دهید و حالا یک تصویر را از اپلیکیشن mypictures، روی مرورگر درخواست کنید تا تغییرات را روی تگ مشاهده کنید:

 
حالا دیگر باید ماژول نویسی برای IIS را فراگرفته باشیم. این ماژول‌ها می‌توانند از یک مورد ساده تا یک کلاس مهم و امنیتی باشند که روی سرور شما برای همه یا بعضی از وب سایت‌ها در حال اجرا هستند و در صورت لزوم و اجازه شما، برنامه نویس‌ها میتوانند مثل همه‌ی تگ‌های موجود در وب کانفیگ سایتی را که  مینویسند، تگ ماژول شما و  تنظیمات آن را با استفاده از attribute یا خصوصیت‌های تعریف شده، بر اساس سلایق و نیازهایشان تغییر دهند و روی سرور شما آپلود کنند. الان شما یک سرور خصوصی سازی شده دارید.
از آنجا که این مقاله طولانی شده است، باقی موارد ویرایشی روی این UI را در مقاله بعدی بررسی خواهیم کرد. 
مطالب
سیستم‌های توزیع شده در NET. - بخش پنجم - اهداف
در بخشهای قبل، دلایل بوجود آمدن سیستمهای توزیع شده بررسی شد و تاکید کردیم که نیازمندی‌ها، باعث تغییر و تکامل سیستمهای ما می‌شوند و بر همین اساس بررسی کردیم که چه نیازمندی‌هایی باعث می‌شوند که دیگر سیستم‌های متمرکز به تنهایی پاسخگوی نیازهای ما نباشند و عاملی شوند برای رفتن به سمت سیستمهای توزیع شده. گفتیم که اتخاذ تصمیمات نادرست چه عواقبی را برای سیستمهای ما بوجود می‌آورد و بر همین اساس مهمترین فاکتورها را در انتخاب سیستم‌های توزیع شده، به شما معرفی کردیم. تعاریف مختلفی از این نوع سیستم‌ها را در اختیار شما قرار دادیم؛ خصوصیات، مزایا و معایب سیستمهای توزیع شده را به شما معرفی کردیم، تا با دید باز، یک انتخاب درست را با کمترین میزان ریسک انجام دهیم.
در این بخش ما 4 هدف اصلی را که باید در سیستم‌های توزیع شده برآورده شوند، بر اساس ارزش آنها مورد بررسی قرار می‌دهیم. یک سیستم توزیع شده باید اولا منابع را به آسانی در دسترس کاربران قرار دهد. دوما شفاف باشد و تمام پیچیدگی‌های یک سیستم توزیع شده را از دید کاربر، مخفی کند. سوما باز و قابل گسترش باشد؛ بصورتیکه به آسانی و با شفافیت کامل بتوانیم اجزای جدیدی را به آن اضافه کنیم. چهارما مقیاس پذیر باشد؛ بصورتیکه بدون اینکه مشکلی برای سیستم بوجود بیاید، بتوانیم منابع موجود سیستم را افزایش دهیم. در این بخش جزئیات هر یک از این اهداف را مورد بررسی قرار می‌دهیم.


اهداف سیستم‌های توزیع شده

1- Connecting resources and users: مشخص‌ترین و اصلی‌ترین هدف سیستم‌های توزیع شده، اتصال کاربران به منابع و اشتراک منابع بصورت کنترل شده با کارآیی بالا برای کاربران است. به‌صورتیکه کاربران  به آسانی به منابع دسترسی داشته باشند. منظور از منابع، هرچیزی در سیستمهای توزیع شده می‌تواند باشد. منابعی مانند داده‌ها، سخت‌افزارها، فایلها، Componentها، زیرسیستمها و هر چیز دیگری که کاربران می‌توانند بصورت مستقیم و غیر مستقیم به آنها دسترسی داشته باشند. یکی از مهمترین دلایل دسترسی به این هدف، مسائل اقتصادی است. بطور مثال ممکن است ما سیستم خودمان را طوری طراحی کنیم که پردازش‌های بسیار مهم و پیچیده در تعدادی از سخت افزار‌های بسیار پر هزینه انجام شوند. به این صورت ما این سخت افزارها را برای سایر قسمت‌های سیستم، به اشتراک میگزاریم و از طریق دیگر قسمتهای سیستم، دسترسی آن را به کاربران می‌دهیم. در این حالت دیگر نیازی نیست هر قسمت جداگانه در سیستم، سخت افزاری بسیار قوی را برای خودش نیاز داشته باشد. یا زمانیکه ما یک زیرسیستم را یکبار پیاده سازی می‌کنیم و دسترسی آن را به سایر قسمت‌ها میدهیم، سایر سیستمها، دیگر نیازی نیست آن زیرسیستم را برای خودشان پیاده سازی کنند و تنها از زیرسیستم موجود استفاده می‌کنند. دسترسی به این هدف باعث می‌شود تا کاربران به راحتی به تمام منابع موجود در سیستم‌های توزیع شده دسترسی داشته باشند.

2- Distribution transparency: بدلیل پیچیدگی‌های بسیار زیاد در سیستم‌های توزیع شده، شفافیت، کمک بسیار بزرگی به سادگی نحوه تعامل کاربر با سیستم‌های توزیع شده می‌کند. شفافیت در سیستم‌های توزیع شده بدین معنا است که سیستم باید تمام پیچیدگی‌های خود را از دید کاربر مخفی کند و پیاده سازی سیستم بصورت توزیع شده نباید هیچ پیچیدگی را در نحوه تعامل کاربر با سیستم بوجود بیاورد.
درواقع در سیستمهای توزیع شده، درخواست دریافت شده، در بین منابع سیستم توزیع می‌شود. تمام منابع با همکاری که با یکدیگر انجام می‌دهند، درخواست مورد نظر را پردازش کرده و پاسخ لازم را به کاربر ارائه می‌دهند. در این بین ممکن است منابع موجود در سیستم، رفتارهای متفاوتی را داشته باشند؛ مثلا هر زیرسیستم در سخت افزار و سیستم عامل جداگانه‌ای اجرا شود که باعث می‌شود حتی نحوه دستیابی به فایل‌ها یا داده‌های هر زیرسیستم نیز با سایر زیرسیستمها متفاوت باشد. شفافیت در سیستمهای توزیع شده بدین معنا است که یک سیستم توزیع شده باید خود را به‌صورت یک سیستم واحد که در یک سخت افزار ارائه می‌شود، ارائه دهد تا کاربران هیچ نگرانی در نحوه تعامل با سیستم نداشته باشند. شفافیت در سیستمهای توزیع شده جنبه‌های مختلفی دارد که در این قسمت آنها را بررسی می‌کنیم.


جنبه‌های مختلف شفافیت در سیستم‌های توزیع شده

1- Access Transparency: شفافیت در دسترسی به منابع یا مخفی کردن پیچیدگی‌ها و روشهای مختلف دسترسی به منابع. زیر سیستم‌های متفاوت ممکن است در سیستم عامل‌های متفاوتی نیز اجرا شوند و همانطور که می‌دانید هر سیستم عامل ممکن است نحوه دسترسی به منابعش با سایر سیستم عامل‌ها متفاوت باشد. در اینجا ما باید زیر سیستم‌های خود را طوری طراحی کنیم تا این تفاوت‌های در نحوه دسترسی به منابع را از دید کاربر مخفی کنند و این حس را به کاربر بدهد که سیستم، یک روش واحدی را برای دسترسی به منابع دارد.

2- Location Transparency: شفافیت در مکان منابع و مخفی کردن اینکه منابع در سطح شبکه توزیع شده‌اند. این جنبه بیان می‌کند که کاربران نمی‌توانند بگویند که منابع بصورت فیزیکی در سخت افزار‌های متفاوتی توزیع شده‌اند.کاربران هیچ درکی از اینکه ممکن است منابع حتی بصورت جغرافیایی در مکان‌های بسیار دوری از یکدیگر قرار گرفته‌اند، ندارند.

3- Migration Transparency: مخفی کردن اینکه ممکن است مکان منابع تغییر یابند. در یک سیستم توزیع شده ممکن است به هر دلیلی، مکان منابع تغییر کند. بطور مثال ممکن است با افزایش داده‌ها نیاز به افزودن Node جدیدی به سیستم باشد تا قسمتی از داده‌های سیستم از این پس از طریق این Node در دسترس باشند. این جابجایی منابع نباید هیچ تاثیری در نحوه‌ی تعامل کاربر داشته باشد.

4- Relocation Transparency: مخفی کردن اینکه منابع ممکن است در زمان استفاده، تغییر مکان دهند. در این حالت دقیقا در زمانیکه شخص در حال استفاده از منابع است ممکن است منابع جابجا شوند که این جابجایی در زمان استفاده از منابع نباید هیچ تاثیری در نحوه تعامل کاربر با سیستم داشته باشد. بطور مثال زمانیکه دو کاربر از طریق تلفن همراه در حال ارسال اطلاعات برای یکدیگر هستند، جابجایی هر یک از این دو کاربر، نباید تاثیری در جریان ارتباطی آنها داشته باشد.

5- Replication Transparency: مخفی کردن اینکه منابع در چند جا کپی شده‌اند. در یک سیستم توزیع شده برای بهبود کارآیی و دسترسی ممکن است منابع در چند جای مختلف کپی شوند و شفافیت در Replication می‌گوید ما باید این واقعیت را که ممکن است منابع ما در سخت افزارهای مختلفی کپی شده باشند، از دید کاربر مخفی کنیم.

6- Concurrency Transparency: مخفی کردن اینکه ممکن است منابع، بین چند کاربر مشترک باشند. بدلیل بالا بودن تعداد کاربران در سیستمهای توزیع شده، همزمانی در دسترسی به منابع مشترک، بسیار بیشتر اتفاق می‌افتد و این مهم است که هیچ یک از کاربران ندانند که کاربر دیگری بصورت همزمان در حال استفاده از آن داده است.

7- Failure Transparency: مخفی کردن خرابی و بازیابی منابع یک سیستم توزیع شده، از کاربر. در یک سیستم توزیع شده ممکن است منابع به هر دلیلی از دسترس خارج شوند. در این صورت نباید از دسترس خارج شدن منابع و بازیابی آنها هیچ تاثیری در جریان تعامل کاربر با سیستم داشته باشد.


البته این نکته را نیز بگویم اگرچه شفافیت یکی از اهداف بسیار مهم سیستم‌های توزیع شده‌است و ما نیز باید سیستمی را طراحی کنیم که تا حد امکان به این هدف دست پیدا کند، اما بدلیل این که گاهی ممکن است شفافیت تاثیر مخربی بر روی کاربر داشته باشد، باید درجه‌هایی  را برای آن در نظر بگیریم. بطور مثال زمانیکه دو کاربر از طریق تلفن همراه خود با یکدیگر در ارتباطند، نیازی به مخفی کردن موقعیت مکانی آنها نیست. یا در سیستم‌های موقعیت یاب، اصل بر این است که موقعیت منابع مختلف مشخص باشند. یا زمانیکه قرار است یک درخواست را برای یک چاپگر ارسال کنیم بهتر است درخواست ما به نزدیکترین چاپگر به ما ارسال شود تا اینکه به یک چاپگر در جایی دیگر ارسال شود. منظور از دستیابی به این هدف این است که پیچیدگی سیستم‌های توزیع شده باید از دید کاربر مخفی بماند تا تاثیر مخربی بر روی کاربر نداشته باشد؛ در صورتیکه نیاز کاربر به عدم شفافیت برخی از قسمتهای سیستم باشد بهتر است درجه‌هایی را برای سیستم‌های توزیع شده در نظر بگیریم.



3- Openness: باز بودن یا قابل گسترش بودن سیستم‌های توزیع شده یکی دیگر از اهداف بسیار مهم این سیستمها می‌باشد. به این صورت که یک سیستم در حال اجرا باید توانایی اضافه کردن منابع جدید را داشته باشد. بطور مثال با افزوده شدن نیازمندی‌های جدید، نیاز می‌شود که یک زیر سیستم جدید یا Component جدید را پیاده سازی کنیم. قسمت جدید به راحتی و بدون تاثیر در جریان تعامل کاربر باید بتواند به سیستم اضافه شود. در اکثر موارد این هدف با استفاده از یکسری قراردادهای مشخص که تمامی زیر سیستم‌ها آنها را می‌شناسند و رعایت می‌کنند، محقق می‌شود.

4- Scalability: مقیاس پذیری سیستم‌های توزیع شده بدین معنی است که با رشد مواردی مانند تعداد پردازش و درخواست یا موقعیت جغرافیایی کاربران، سیستم قادر باشد بدون تاثیر بر جریان تعامل کاربر با سیستم، آنها را پوشش دهد. یعنی بطور مثال زمانیکه تعداد درخواست‌های کاربران سیستم افزایش می‌یابد، با Replicate قسمتهای موجود سیستم در سخت افزار‌های جدید می‌توانیم بار پردازشی را بین تعداد بیشتری از Node‌ها تقسیم کنیم. به این صورت سیستم می‌تواند بدون از دسترس خارج شدن، تعداد بیشتری از درخواستهای کاربران را پوشش دهد. یا زمانیکه قرار است موقعیت‌های جدید جغرافیایی را سیستم پوشش دهد، با اضافه کردن منابع مورد نیاز، در آن موقعیت جغرافیایی، سیستم قادر است نیاز کاربران آن مکان جغرافیایی را برآورده کند.


 تا به این قسمت از سری مقالات سیستم‌های توزیع شده، هدف من این بوده که با چرایی وجود این نوع از سیستم‌ها و نحوه‌ی انتخاب آنها و اهداف سیستم‌های توزیع شده آشنا شوید. در بخش‌های بعد، روشهای مختلف طراحی و پیاده سازی سیستم‌های توزیع شده را مورد بررسی قرار می‌دهیم و می‌بینیم که چه ابزارهایی برای پیاده سازی سیستم‌های توزیع شده در NET. وجود دارند و با توجه به نوع کارآیی هر یک از این ابزارها، آنها را بصورت جداگانه مورد استفاده قرار می‌دهیم تا با مزایا و معایب هریک آشنا شویم. البته این را نیز ذکر کنم که با توجه به تعاریف سیستم‌های توزیع شده، انواع مختلفی از سیستم‌های توزیع شده وجود دارند که ما از قبل با برخی از آنها آشنا هستیم؛ معماری‌هایی مانند Client/Server یا N-Tier  نمونه‌هایی از سیستم‌های توزیع شده هستند که در آنها وظایف، در سخت افزارهای متفاوتی تقسیم شده و ارتباط هر قسمت از طریق سرویس‌هایی که ما پیاده سازی می‌کنیم، صورت می‌پذیرد و به دلیل اینکه مطمئنا همه شما با نحوه طراحی و پیاده سازی آنها و نحوه ارتباط قسمتهای مختلف آنها آشنا هستید، در سری مقالات سیستمهای توزیع شده در NET.، دیگر نیازی به توضیحی در مورد آنها نمی‌باشد. هدف من از قسمت‌های مرتبط با پیاده سازی سیستم‌های توزیع شده، چگونگی تکامل معماری‌هایی مانند N-Tier بوسیله ابزارهایی است که با هدف دستیابی به خصوصیات و اهداف سیستم‌های توزیع شده بوجود آمده‌اند.  
مطالب
سیستم‌های توزیع شده در NET. - بخش سوم- مهمترین فاکتورها در انتخاب سیستمهای توزیع شده
همیشه نیازمندی‌های ما باعث انتخاب نوع طراحی و پیاده سازی ما می‌شوند و لزوما چیزی که برای ما جذابتر و پیچیده‌تر است، باعث موفقیت سیستمی که طراحی می‌کنیم نمی‌شود. چه بسا که یک انتخاب نادرست و نادیده گرفتن یک یا چند نیازمندی، باعث شود هیچ یک از مواردی که شما برای انتخاب آن نوع طراحی در نظر گرفته بودید، محقق نشوند. هدف من از ارائه این بخش، معرفی مهمترین فاکتورهایی است که شما می‌توانید با استفاده از آنها تصمیم بگیرید که آیا باید سیستم خود را بصورت توزیع شده پیاده سازی کنید یا خیر و شاید بهترین راه برای بدست آوردن درک بهتری از این فاکتور‌ها، ارائه مثالی واقعی از یک سیستم توزیع شده باشد.

یکی از تجربیاتی که من در زمینه طراحی و پیاده سازی سیستم‌های توزیع شده داشته‌ام «سیستم آمارنامه فرآورده‌های دارویی کشور» است. هدف این سیستم، تامین کردن آماری از زنجیره تامین فرآورده‌های دارویی کشور است و در آن همه چیز در قالب رخدادهایی که در این زنجیره اتفاق می‌افتند، بوجود می‌آید. یعنی ما باید تمام رخداد‌ها را  از لحظه‌ای که یک تولید کننده یا وارد کننده، فرآورده را وارد این زنجیره می‌کند، تا لحظه‌ای که فرآورده توسط داروخانه به مشتری تحویل داده می‌شود و از زنجیره خارج می‌شود، ثبت کنیم و در مرحله بعد گزارشات کاملی را از اطلاعات ثبت شده، در اختیار تمام تولید کنندگان، وارد کنندگان، توزیع کنندگان و شعب آنها، داروخانه‌ها، یکسری از ارگانهای دولتی، دانشگاه‌ها و عموم جامعه قرار بدهیم.


نمایی از زنجیره تامین فرآورده‌های دارویی و نحوه فراخوانی سرویس آمارنامه



در این سیستم چالش‌های بسیار مهمی وجود دارند که پس از بررسی‌های انجام شده، برای هر یک راه حلی ارائه خواهد شد:

چالش اول: در دسترس بودن سیستم

در دسترس بودن این سرویس بسیار حیاتی است. یعنی با از دسترس خارج شدن این سرویس، قسمتی از داده‌های اصلی خود را از دست می‌دهیم؛ که باعث می‌شود آمار ارائه شده درست نباشد.

ارائه راه حل:

بدلیل اینکه احتمال از دسترس خارج شدن یک سرور همیشه وجود دارد، این چالش به تنهایی می‌تواند دلیل محکمی برای پیاده سازی سیستم بصورت توزیع شده باشد. برای حل این مشکل می‌توانیم از روش Active/Standby استفاده کنیم. به این صورت که چند کپی از سرویس روی چند سرور داشته باشیم که هر لحظه یکی از این سرور‌ها فعال باشد. با از دسترس خارج شدن سرور Active، یکی از سرور‌های Standby فعال شود و درخواست‌های جدید برای این سرور ارسال شوند.


این روش تنها قابلیت در دسترس بودن سیستم را افزایش می‌دهد و هیچ تاثیری روی کارآیی سیستم ندارد.

 برای رفع مشکل فوق، از روش Replicate روی یک یا چند Cluster استفاده می‌کنیم. یعنی چند کپی از سرویس، روی چند سرور داشته باشیم؛ به این صورت که همه آنها فعال باشند. درخواست‌ها با الگوریتمی که انتخاب می‌کنیم، از طریق Load Balancer بین این Node‌ها پخش می‌شوند. با این روش، هم کارآیی سیستم بالا می‌رود و هم همیشه Nodeهایی وجود دارند که جای Node‌های از دسترس خارج شده را بگیرند.


این روش کارآیی سیستم را افزایش چشمگیری می‌دهد. اما بدلیل اینکه یک Load Balancer داریم، در صورتیکه به هر دلیلی Load balancer از دسترس خارج شود، کل سیستم از دسترس خارج می‌شود.
برای رفع مشکل فوق بصورت ترکیبی، از هر دو روش در قسمتهای مختلف استفاده می‌کنیم که در این روش احتمال از دسترس خارج شدن سیستم به حداقل ممکن می‌رسد و کارآیی سیستم نیز به حداکثر ممکن می‌رسد.



(در هر صورت بهترین راه حل برای این چالش، استفاده از سیستم‌های توزیع شده است.)


چالش دوم: تعداد کاربران و تعداد درخواست بسیار زیاد و همیشه رو به افزایشند

کاربران این سیستم شامل تمام داروخانه‌های کشور، تمام توزیع کنندگان و شعب آنها، تمام تولید کنندگان، تمام وارد کنندگان، دانشگاه‌های مرتبط، یکسری از ارگان‌های دولتی و عموم جامعه هستند. یعنی سیستم شامل تعداد کاربران بسیار زیادی است که چیزی در حدود 15000 کاربر از این مجموعه وظیفه دارند بصورت فعال و متناوب با این سیستم کار کنند. کاربران این سیستم همیشه رو به افزایشند.

به نسبت تعدادکاربران و رو به افزایش بودن آنها، درخواست از این سیستم، هیچگاه قطع نمی‌شود و همیشه رو به افزایش است. با رخ دادن هر Event، یک درخواست برای سیستم ارسال می‌شود. بطور مثال تنها در آخرین مرحله به ازای هر رخداد داروخانه، درخواستی برای سیستم ارسال می‌شود (تنها یکی از رخدادهای داروخانه، رخداد فروش است که با ارائه هر نسخه توسط مشتری اتفاق می‌افتد). با توجه به اینکه در کشور چیزی در حدود 12000 داروخانه وجود دارند، سیستم باید توانایی پاسخ دادن به 12000 درخواست بصورت همزمان و متناوب، آن هم فقط برای رخداد فروش داروخانه‌ها را داشته باشد.

ارائه راه حل:

بدلیل تعداد بسیار زیاد درخواست‌ها و بالا رفتن این تعداد، بصورت لحظه‌ای و حیاتی بودن دسترسی به این سیستم، سیستم باید قابلیت این را داشته باشد که بدون از دسترس خارج شدن، اولا درخواست‌های جاری را پاسخ دهد، دوما همیشه آمادگی لازم را برای افزایش تعداد درخواست‌ها، داشته باشد. یعنی به هیچ وجه Scale-up به‌تنهایی پاسخگوی نیاز ما نیست و برای رفع این مشکل باید از Scale-out کمک بگیریم. یعنی با افزایش تعداد درخواست‌ها، بدون از دسترس خارج شدن سیستم و با کمترین هزینه و پیچیدگی، Node‌هایی به سیستم اضافه کنیم که قسمتی از بار پردازشی در آنها انجام شود.


در این روش ما می‌توانیم به راحتی و با کمترین هزینه، با افزایش تعداد درخواست، Nodeهایی را به Cluster اضافه کنیم تا بار پردازشی اضافی در آنها رفع شود. همچنین برای استفاده بهینه از منابع، با کاهش درخواست، Nodeهایی را از Cluster خارج کنیم. همچنین قابلیت در دسترس بودن این سیستم نیز در بالاترین سطح خود قرار دارد.


چالش سوم: حجم زیاد هر درخواست و زمان زیاد مورد نیاز برای پردازش آن 

روال پاسخ دادن به هر درخواست، شامل دریافت درخواست، گرفتن Log از درخواست، اعمال دسترسی‌های ارسال کننده درخواست، اعتبارسنجی درخواست، پردازش درخواست، ذخیره آن و پاسخ به کاربر  است و بدلیل اینکه هر رخداد می‌تواند شامل اطلاعات بسیار زیادی باشد، انجام همه این اعمال، زمان زیادی را می‌طلبد. همچنین با توجه به تعداد کاربران، تعداد درخواست و حجم داده‌ای که باید ذخیره کنیم - در صورتی که هر درخواست نیز بخواهد در مدت زمان زیادی پردازش شود - سیستم با حجم بسیار زیادی از درخواست مواجه است که هر یک زمانی زیادی را نیز برای پردازش نیاز دارد.

ارائه راه حل: 

در صورت ارائه راه حل نادرست برای حل این چالش، با توجه به تعداد درخواست و داده‌هایی که در سیستم ذخیره شده‌اند، این چالش می‌تواند برای سیستم، مشکلات بسیار زیادی را ایجاد کند. به همین دلیل باید این پردازش بزرگ را به پردازش‌های کوچکتری که قابلیت Concurrency را با کمترین میزان تاخیر دارند و هدف همه آنها پاسخ دادن به کاربر است، تبدیل کنیم.


با تقسیم بندی وظایف و قرار دادن هریک از این وظایف در سخت افزارهای متفاوت، سیستم این قابلیت را دارد که برای کاربر همیشه در دسترس باشد. در کمترین زمان بیشترین تعداد درخواست را بصورت همزمان و با کمترین تاخیر پردازش کند و با افزایش درخواست‌ها، برای هر قسمت می‌توانیم تعداد Node موجود در آن قسمت را افزایش دهیم.


چالش چهارم: حجم بسیار زیاد و رو به افزایش داده‌های سیستم

داده‌های این سیستم ذاتا همیشه و در هر شرایطی رو به افزایش هستند و هیچگاه جریان داده، در این سیستم قطع نمی‌شود. با توجه به تعداد کاربران، تعداد درخواست و نوع داده، ما با حجم داده‌ی بسیار زیادی روبرو هستیم که پایانی ندارند.

ارائه راه حل:

با توجه به حیاتی بودن دسترسی به سیستم و سایر چالش‌هایی که در قسمت‌های قبلی ذکر شد، در صورتیکه حتی تمام قسمتهای قبل را به‌درستی طراحی و پیاده سازی کنیم، اگر برای این چالش راه حل درستی را ارائه ندهیم، تمامی راه حل‌های قبلی که ارائه کردیم، بی فایده می‌باشند. چون با از دسترس خارج شدن Database، کل سیستم از دسترس خارج می‌شود.

برای رفع این مشکل واقعا نمی‌توان از یک سخت افزار استفاده کرد؛ چون دقیقا شبیه به این است که تعداد خودروهای بسیار زیادی که از طریق یک بزرگراه چند بانده حرکت می‌کنند و جریان آنها هیچگاه قطع نمی‌شود، در انتهای مسیر وارد یک پارکینگ شوند. یعنی در انتها باید وارد یک پارکینگ شوند که در هر لحظه ممکن است ظرفیت آن پر شود. گذشته از این برای رفتن به این پارکینگ باید وارد یک صف شوند که زمان انتظار آنها را افزایش می‌دهد. یک سخت افزار همیشه قابلیت از دسترس خارج شدن را دارد. با جریان داده افزایشی، همیشه احتمال پر شدن حافظه‌اش وجود دارد. گذشته از همه اینها به احتمال زیاد قادر به پاسخ دادن به تعداد درخواست‌های بسیار زیادی که هر لحظه ممکن است تعداد آنها بیشتر شود را نیز نداشته باشد.

نتیجه گیری این است که تقریبا تمام چالش‌هایی که برای سرویس وجود داشت، برای Database نیز وجود دارد. به همین دلیل باید Database نیز بصورت توزیع شده پیاده سازی شود:



این طراحی تقریبا تمامی قابلیتهای طراحی سرویسمان را دارد. یعنی با افزایش تعداد درخواست، یا کم شدن فضای ذخیره سازی در هر یک از Nodeها، ما این قابلیت را داریم که Nodeهایی را به آن اضافه کنیم. همچنین بدلیل اینکه داده‌های ما در دو یا چند Node کپی شده‌اند، با از دسترس خارج شدن هر Node همیشه Nodeهایی وجود دارند که جای Node معیوب را بگیرند؛ تا زمانیکه Node معیوب دوباره به سیستم بازگردد.

همانطور که دیدید، هر یک از چالش‌های ذکر شده به تنهایی قابلیت این را دارند که سیستم خود را به‌صورت توزیع شده پیاده سازی کنید. اما نکته بسیار مهمی که باید همیشه در نظر داشته باشید این است که تصمیمات شما همیشه باید با بررسی‌های کامل از جنبه‌های مختلف گرفته شوند. در دنیای واقعی علاوه برفاکتورهایی که هر یک بصورت یک چالش در قسمت بالا ذکر شد، فاکتورهای دیگری نیز وجود دارند که می‌توانند عاملی برای انتخاب، یا عدم انتخاب سیستمهای توزیع شده باشند. فاکتورهایی که در ادامه مطلب ذکر می‌شوند.


مهمترین فاکتورهای انتخاب سیستمهای توزیع شده:

1- هزینه: هزینه می‌تواند مهمترین فاکتور در انتخاب یک سیستم توزیع شده باشد. هیچ کسی نمی‌خواهد سیستمی را طراحی کند که هزینه طراحی، پیاده سازی و نگهداری آن بیشتر از سود حاصل از آن باشد. یا کمتر پیش می‌آید که گروهی تصمیم بگیرند که وقتی که یک نوع طراحی و پیاده سازی با هزینه کمتر جوابگوی نیازهای آنها است، از نوع طراحی و پیاده سازی استفاده کنند که هزینه بیشتری را برای آنها ایجاد می‌کند؛ حتی در صورتیکه طراحی دوم قابلیت‌های بیشتری را نیز ایجاد کند.

2- در دسترس بودن سیستم: گاهی ممکن است یک لحظه از دسترس خارج شدن سیستم، عواقب جبران ناپذیری را برای کل سیستم به‌وجود بیاورد. در این حالت بهترین انتخاب، سیستم‌های توزیع شده است.

3- تعداد یا نوع کاربران سیستم: تعداد کاربرانی که همیشه رو به افزایشند، می‌تواند فاکتور بسیار مهمی در انتخاب یک سیستم توزیع شده باشد. اما مشکلی که وجود دارد این است که همیشه در ابتدای طراحی این تعداد مشخص نیست. گاهی نیاز است نوع طراحی خود را با توجه به نوع کاربران سیستم انتخاب کنید. بطور مثال سیستم شما نیازهای کاربران یک مکان یا سازمان خاص را رفع می‌کند، یا نیازهای یک جامعه را رفع می‌کند. در صورتیکه سیستم شما نیاز کاربران یک محیط بزرگ را رفع کند، همیشه باید منتظر بالا رفتن میزان کاربران سیستم نیز باشید.

4- تعداد درخواست‌های از سیستم: تعداد درخواست‌ها در اکثر موارد وابستگی بسیار زیادی به تعداد یا نوع کاربران دارد. پوشش دادن تعداد زیاد درخواست، بصورت متناوب و رو به افزایش می‌تواند فاکتور بسیار مهمی در انتخاب یک سیستم توزیع شده باشد.

5- نوع و حجم عملیاتی که انجام می‌دهیم: برخی عملیات ممکن است زمان بسیار زیادی برای اجرا نیاز داشته باشند که می‌تواند روی سیستم ما تاثیر بسیار زیادی بگذارند. برای افزایش کارآیی و پردازش تعداد بیشتر درخواست‌ها، گاهی بهتر است یک عملیات را تبدیل به عملیاتی کوچکتر کرد و هرکدام از این عملیات کوچکتر را در یک سخت افزار جداگانه اجرا کرد.

6- نوع و حجم داده‌هایی که نیاز به ذخیره شدن دارند: نوع داده‌هایی که ذاتا همیشه رو به افزایشند می‌تواند فاکتور بسیار مهمی در انتخاب سیستم‌های توزیع شده باشد. البته این مورد نیز همیشه از ابتدای طراحی مشخص نیست. نوع کاربران شما می‌توانند کمک بسیار بزرگی در انتخاب این فاکتور داشته باشند.

7- کارآیی: با یک طراحی و تقسیم بندی درست در قسمتهای مختلف سیستم می‌توان حجم و تعداد بسیار زیادی از پردازش‌ها را بصورت همزمان اجرا کرد. البته کاملا بصورت انعطاف پذیر؛ به صورتیکه با بیشتر شدن تعداد و حجم پردازش، سیستم بدون از دسترس خارج شدن، قادر به پوشش دادن آنها باشد.

8- امنیت: پردازش شما می‌تواند تقسیم بندی شود. بصورتیکه هر قسمت در سرور جداگانه‌ای که از قبل مشخص نیست، اجرا شود. سروری که حتی به اینترنت هم وصل نیست. با طراحی درست می‌توان امنیت سیستم را بسیار افزایش داد.

9- موقعیت جغرافیایی کاربران: گاهی بدلیل تعداد زیاد کاربران نیاز است درخواست‌های هر کاربر، در نزدیکترین سرور به او پردازش شود. این فاکتور در سیستم‌های بسیار بزرگ دلیل بسیار مهمی در انتخاب سیستمهای توزیع شده‌است.

علاوه بر موارد فوق مواردی را مانند Internet of things یا همان IOT  که پایه و اساس آن سیستم‌های توزیع شده‌است، یا مواردی را مانند Machine learning که می‌تواند بصورت توزیع شده پیاده سازی شود، نیز در نظر بگیرید.

با در نظر گرفتن تمام موارد فوق و شرایط اختصاصی سیستمی که طراحی می‌کنید، سعی کنید بهترین انتخاب را انجام دهید.
مطالب
بررسی اینترفیس ICommand در WPF
مدتی هست که مشغول مطالعه و یادگیری WPF از طریق مطالب سایت هستم؛ به همین خاطر تصمیم گرفتم مطلبی را حول محور اینترفیس ICommnad  گردآوری کنم و در اختیار کاربران سایت قرار دهم.

سرفصل‌های این مطلب :
• Command چیست
• اینترفیس ICommand چیست 
• چرا اینترفیس ICommand
• ایجاد UI مورد نیاز 
• چگونگی استفاده از ICommand 
• استفاده از INotifyPropertyChanged

Command چیست ؟
در برنامه نویسی WPF به هر کلاسی که اینترفیس ICommand را پیاده سازی کند، اصطلاحا Commnad گوییم. تفاوت کوچکی بین یک Event و Command وجود دارد. رخداد‌ها برای کنترل‌های UI ساخته و تخصیص داده می‌شوند؛ اما Command‌ها انتزاعی‌تر هستند و تمرکز آنها بر روی نحوه‌ی انجام کارها می‌باشد.
برای تعاملات در برنامه‌ها از Commandها و Event‌ها استفاده می‌کنیم. ما در WPF دو روش برای تعامل با UI داریم:
1- استفاده از Event‌ها و نوشتن کد‌های مورد نیاز در بخش CodeBehind (رعایت نکردن الگوی MVVM).
WPF تعداد زیادی RoutedEvent پیش ساخته (Built In) دارد که از آنها می‌توان در این روش استفاده کرد. 
2- استفاده از Command و درگیر کردن کدهای اجرایی نوشته شده در ViewModel با استفاده از Command ها.
در زمان استفاده از الگوی MVVM مجاز به نوشتن کد در بخش CodeBehind نیستیم. بنابراین از سیستم رخداد‌های طراحی شده‌ی در WPF که RoutedEvent می‌باشد، نمی‌توان استفاده کرد. به این خاطر که رخداد‌ها در ViewModel قابل دسترسی نمی‌باشد.

اینترفیس ICommand:
این اینترفیس سه عضو دارد که آن‌ها را در جدول زیر مشاهده می‌کنید:

نام عضو

توضیحات

Bool CanExecute(object parameter)

این تابع پارامتری از نوع object را دریافت می‌کند و یک مقدار bool را به خروجی تابع می‌فرستد. اگر مقدار خروجی متد، true  باشدcommand  اجرا خواهد شد و در غیر اینصورت اتفاقی رخ نخواهد داد. اغلب ازDelegate  ها به عنوان پارامتر این تابع استفاده می‌شود؛Delegate های پیش ساخته‌ای همچون Action,Predicate,Func

Event EventHandler CanExecuteChanged

این رویداد برای آگاه سازی UI که به Command متصل است، استفاده می‌شود .بر اساس خروجی تابع CanExecute، این رویداد اتفاق می‌افتد.

Void Execute(Object parameter)

این متد کار اصلی را در Command‌ها انجام می‌دهد. این متد تنها زمانی اجرا می‌شود که متدCanExecute  مقدار true را بازگرداند. این تابع پارامتری را از نوع object دریافت می‌کند، اما عموما ما یکDelegate  را به آن ارسال می‌کنیم. Delegate ارجاعی را به متدی، در خود نگاه می‌دارد که انتظار داریم در صورت اجرایcommand ، اجرا شود.


چرا اینترفیس ICommand :
هسته‌ی اصلی Command‌ها در WPF، اینترفیس ICommand می‌باشد. این اینترفیس به‌صورت گسترده‌ای در الگوی MVVM و Prism  استفاده شده است و استفاده‌ی از آن محدود به MVVM نمی‌باشد. تعداد زیادی Commnad بصورت پیش ساخته وجود دارند که این اینترفیس را پیاده سازی کرده‌اند .کلاس پایه RoutedCommand اینترفیس ICommand را پیاده سازی کرده است و WPF فرمان‌های زیر را فراهم کرده است:
• MediaCommnads
• ApplicationCommnads
• NavigationCommands
• ComponentCommnads
• EditingCommnads
که همگی از کلاس RoutedCommand استفاده کرده‌اند.
در این مطلب به دنبال ایجاد برنامه‌ای هستیم که حاصل جمع مفدار دو Textbox را پس از فشردن کلید جمع در یک textblock نمایش دهد.

ساخت UI مورد نیاز :
گام اول : 
با اجرای ویژوال استودیو، برنامه‌ای را با نام ICommnadSample ایجاد کنید. ساختار پروژه به شکل زیر است:
همانطور که می‌بینید View و ViewModel و در نهایت Command‌ها در پوشه‌های مجزایی ساماندهی شده‌اند.

گام دوم:
ابتدا قالب گرافیکی را مشخص می‌کنیم. در پوشه‌ی Views یک UserControl را به نام CalculatorView.xaml ایجاد کرده و کد زیر را در آن نوشتیم:
<Grid DataContext="{Binding Source={StaticResource calculatorVM}}" Background="#FFCCCC">
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition Height="80"/>
            <RowDefinition/>
            <RowDefinition Height="80"/>
            <RowDefinition Height="44"/>
        </Grid.RowDefinitions>
        <Grid.ColumnDefinitions>
            <ColumnDefinition/>
            <ColumnDefinition/>
            <ColumnDefinition/>
            <ColumnDefinition/>
        </Grid.ColumnDefinitions>

        <Label Grid.Row="0" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="4" FontSize="25"
               VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Center" Foreground="Blue" Content="ICommand Sample"/>
        <Label Grid.Row="0" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="2" 
               Margin="10,0,0,0" VerticalAlignment="Bottom" FontSize="20"  Content="First Input"/>
        <Label Grid.Row="0" Grid.Column="2" Grid.ColumnSpan="2" 
               Margin="10,0,0,0" VerticalAlignment="Bottom" FontSize="20"  Content="Second Input"/>

        <TextBox Grid.Row="1" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="2" Margin="10,0,0,0" FontSize="20" 
                 HorizontalAlignment="Left" Height="30"  Width="150" TextAlignment="Center" Text="{Binding FirstValue, Mode=TwoWay}"/>
        <TextBox Grid.Row="1" Grid.Column="2" Grid.ColumnSpan="2" Margin="10,0,0,0" FontSize="20"
                 HorizontalAlignment="Left"  Height="30" Width="150" TextAlignment="Center" Text="{Binding SecondValue, Mode=TwoWay}"/>

        <Rectangle Grid.Row="2" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="4" Fill="LightBlue"/>
        <Button Grid.Row="2" Grid.Column="0" Content="+"  Margin="10,0,0,0" HorizontalAlignment="Left" Height="50" Width="50" FontSize="30" Command="{Binding AddCommand}"/>
        
        <Label Grid.Row="3" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="2" FontSize="25" Margin="10,0,0,0" HorizontalAlignment="Left" Height="50"  Content="Result : "/>
        <TextBlock Grid.Row="3" Grid.Column="2" Grid.ColumnSpan="2" FontSize="20" Margin="10,0,0,0" Background="BlanchedAlmond"
                   TextAlignment="Center"  HorizontalAlignment="Left" Height="36" Width="150" Text="{Binding Output}"/>
    </Grid>
برای استفاده از این UserControl در پنجره‌ی اصلی برنامه (فایل MainWindows.Xaml) به شکل زیر عمل می‌کنیم:
ابتدا فضای نام View را به فایل MainWindows.xaml اضافه می‌کنیم :
   xmlns:myview="clr-namespace:ICommnadSample.Views"
ایجاد تگ برای استفاده از View تولید شده در  Grid اصلی برنامه :
<Grid>
        <myview:CalculatorView/>
</Grid>

گام سوم :
همانطور که مشاهده می‌کنید، کنترل‌هایی که در عملیات انقیاد داده‌ها (DataBinding) شرکت می‌کنند، از طریق خاصیت Binding و معرفی خصوصیت مورد نظر مشخص می‌شوند.
برای این منظور در پوشه‌ی ViewModels و به کلاس CalculatorViewModel سه خصوصیت به‌همراه فیلد خصوصی، به شکل زیر اضافه می‌کنیم:
private double firstValue; 
private double secondValue;
private double output;
public double FirstValue
        {
            get { return firstValue; }
            set
            {
                firstValue = value;
                OnPropertyChanged("FirstValue");
            }
        }
        public double SecondValue
        {
            get { return secondValue; }
            set
            {
                secondValue = value;
                OnPropertyChanged("SecondValue");
            }
        }
        public double Output
        {
            get { return output; }
            set
            {
                output = value;
                OnPropertyChanged("Output");
            }
        }

چگونگی استفاده‌ی از اینترفیس ICommand :
برای ایجاد ارتباط بین Command ‌ها و UI می‌بایست اینترفیس ICommand توسط کلاس مورد نظر ما پیاده سازی شود. در ابتدا کلاسی با عنوان PlusCommnad  ایجاد و از اینترفیس مورد نظر ارث بری می‌کنیم.
هدف ما شبیه سازی رویداد کلیک دکمه‌ی موجود در صفحه با استفاده از Command می‌باشد.

گام چهارم:
پس از پیاده سازی اینترفیس لازم است تا کمی تغییر در بدنه متد‌ها ایجاد کنیم:
public class PlusCommand : ICommand
{
    private CalculatorViewModel calculatorViewModel;
    public PlusCommand(CalculatorViewModel vm)
    {
        calculatorViewModel = vm;
    }
    public bool CanExecute(object parameter)
    {
        return true;
    }
    public void Execute(object parameter)
    {
        calculatorViewModel.Add();
    }
    public event EventHandler CanExecuteChanged;
}
همانطور که می‌بینید در ابتدا فیلدی از جنس کلاس CalculatorViewModel ایجاد و از طریق سازنده‌ی کلاس آن را مقدار دهی کردیم (قصد داریم نمونه‌ای از ViewModel مورد نظر را به این کلاس ارسال کنیم).
در ادامه بصورت دستی (Hard Code) مقدار بازگردانده شده را برای تابع CanExecute به مقدار true  تغییر دادیم و متد تابع Execute را به شکلی تغییر دادیم تا تابع Add را در CalculatorViewModel، اجرا کند.

گام پنجم:
از کلاس PlusCommand در CalculatorViewModel، یک شیء ساخته و در سازنده‌ی CalculatorViewModel آن را مقدار دهی می‌کنیم: 
        private PlusCommand plusCommand;
        public CalculatorViewModel()
        {
            plusCommand = new PlusCommand(this);
        }

گام ششم:
در فایل CalculatorView ارجاعی را به فضای نام کلاس CalculatorViewModel ایجاد می‌کنیم :
   xmlns:vm="clr-namespace:ICommnadSample.ViewModels"
پس از اضافه کردن فضای نام، از تگ UserControl.Resource برای رجیستر کردن CalculatorViewModel با کلید calculatorVM جهت مشخص کردن منبع داده استفاده کردیم.
 <UserControl.Resources>
        <vm:CalculatorViewModel x:Key="calculatorVM" />
    </UserControl.Resources>

گام هفتم:
اضافه کردن تابع Add در CalculatorViewModel برای عملیات جمع :
public void Add()
{
   Output = firstValue + secondValue;
}

گام هشتم:
تعریف یک Command  برای عملیات جمع به نام AddCommand. این همان خصوصیتی است که باید بجای رویداد کلیک دکمه از طریق خاصیت Command موجود در کنترل و ویژگی Binding به کنترل متصل شود.
  public ICommand AddCommand {
            get
            {
                return plusCommand;
            }
        }

نحوه‌ی استفاده:
   Command="{Binding AddCommand}"
 
گام نهم :
برای تکمیل عملیات انقیاد داده‌ها، کلاسی به نام ViewModelBase تعریف شده است. این کلاس از اینترفیس INotifyPropertyChange ارث بری کرده و اعضای این کلاس را پیاده سازی کرده است.
  public class ViewModelBase:INotifyPropertyChanged
    {
        public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

        protected virtual void OnPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
        {
            PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName));
        }
    }
پیاده سازی این اینترفیس سبب می‌شود تا کلاس‌های ViewModel ایی که احتیاج به این اینترفیس برای عملیات انقیاد داده‌ها دارند، تنها با ارث بری، از این ظرفیت استفاده کنند و نیازی به پیاده سازی این اینترفیس در هر کلاس نباشد.

گام دهم:
ارث بری کلاس CalculatorViewModel از کلاس ViewModelBase:
   public class CalculatorViewModel : ViewModelBase
در این مرحله هر کنترلی را که قصد داریم با تغییر منبع داده بروز شود و یا با تغییر وضعیتش منبع داده تغییر کند، اعلام می‌کنیم:
   OnPropertyChanged("FirstValue");
برای هر سه خصوصیت ViewModel کد زیر را در بلاک Set تکرار می‌کنیم (توجه شود که پارامتر ارسالی باید نام پراپرتی مورد نظر باشد)
کد کامل کلاس CalculatorViewModel به شکل زیر است:
public class CalculatorViewModel : ViewModelBase
    {
        private double firstValue;
        private double secondValue;
        private double output;
        private PlusCommand plusCommand;
        public CalculatorViewModel()
        {
            plusCommand = new PlusCommand(this);
        }

        public double FirstValue
        {
            get { return firstValue; }

            set
            {
                firstValue = value;
                OnPropertyChanged("FirstValue");
            }
        }
        public double SecondValue
        {
            get { return secondValue; }
            set
            {
                secondValue = value;
                OnPropertyChanged("SecondValue");
            }
        }
        public double Output
        {

            get { return output; }

            set
            {
                output = value;
                OnPropertyChanged("Output");
            }
        }


        public ICommand AddCommand
        {
            get
            {
                return plusCommand;
            }
        }

        internal void Add()
        {
            Output = firstValue + secondValue;
        }
    }


حال می‌توانید برنامه را اجرا و تست کنید:



برای درک بهتر عملیات انقیاد دادها می‌توانید به این مقاله مراجعه کنید.