مطالب
توضیح مثالی از SIMD برای نشان دادن عملکرد آن - SIMD Performance
پیشنیازها

SIMD یا ترجمه آن به فارسی به معنی «تک دستورالعمل و چند داده»، قابلیت آن‌را دارد تا بر روی مقادیر عددی به صورت موازی و با استفاده از پردازنده کار کند. اگر بتوانیم ساختار پروژه‌های خود را به طوری ایجاد کنیم تا بتوانیم از SIMD در پردازش‌های خود استفاده کنیم، سرعت انجام فعالیت‌ها، بسیار زیاد افزایش پیدا خواهند کرد؛ به خصوص این امر در حجم‌های پردازشی زیاد محسوس خواهد بود. البته مدیریت استفاده از منابع و پردازنده نباید فراموش شوند.
اطلاعات لازم از SIMD و نحوه عملکرد آن را می‌توانید در مقاله پیشنیاز بیابید. در این مقاله قصد داریم تا یک مثال ساده از کارآیی SIMD را مطرح کنیم. مثال زیر از مثال SimdSpike الگو برداری شده است و تغییراتی نیز جهت تکمیل شدن آن انجام شده است.
در این مثال می‌خواهیم نمونه کدهایی را با روش‌های معمول اجرا کنیم و زمان اجرای آن را با زمان اجرای همان مثال‌ها با روش SIMD، مقایسه کنیم. 
با استفاده از ویژوال استودیو 2015 آپدیت 3 یک پروژه کنسول با چارچوب دات نت 4.6.1 ایجاد کرده‌ایم. البته می‌توانید ازدیگر نسخه‌ها هم استفاده کنید به شرط آنکه دات نت 4.6x را نصب کرده باشید.

در صورتی که ویژوال استودیوی شما دارای این ورژن و آپدیت نبود، می‌توانید چارچوب دات نت 4.6.1 را جداگانه در سیستم خود نصب نمایید. توجه داشته باشید که برای استفاده از چارچوب دات نت در ویژوال استودیو باید نسخه‌های DevPack یا DeveloperPack را نصب نمایید (دریافت  دات نت 4.6.1 نسخه مخصوص استفاده در ویژال استودیو). 

در پروژه ایجاد شده فایلی به نام Program.cs و در آن کلاس Program وجود دارد. در این کلاس تابع شروع کننده برنامه یعنی Main وجود دارد و برنامه از این تابع شروع خواهد شد.

نمایی از فایل‌های پروژه

در تابع شروع کننده برنامه ابتدا وضعیت پشتیبانی از SIMD را چک می‌کنیم. این کار را همانطور که قبلا در مقاله پیشنیاز توضیح داده شده است با استفاده از خاصیت Vector.IsHardwareAccelerated بررسی می‌کنیم. اگر مقدار آن برابر با False باشد به معنای عدم پشتیبانی می‌باشد و با بررسی این موضوع در اول برنامه، در صورت عدم پشتیبانی از SIMD به اجرای ادامه‌ی برنامه خاتمه می‌دهیم.

پس از بررسی وضعیت پشتیبانی از SIMD ، تابعی را که در فایل Utilities.cs نوشته شده است، فراخوانی می‌کنیم. این تابع به بررسی وضعیت تعداد رجیسترهای SIMD و وضعیت انواع نوع‌های داده‌ای در SIMD می‌پردازد. اگر هر نوع داده‌ای از SIMD پشتیبانی کند (که بستگی به نوع پردازنده شما دارد) اندازه هر نوع داده‌ای را در SIMD چاپ می‌کند و در صورت عدم پشتیبانی هر نوع داده‌ای از SIMD مقدار «عدم پشتیبانی SIMD از آن نوع داده‌ای» چاپ خواهد شد. 

  تا به اینجای برنامه کد‌های تابع شروع کننده به صورت زیر خواهد بود. 
using System.Numerics;
using static System.Console;

namespace TestSIMD
{
    class Program
    {
        private const int ArraySize = 7680 * 4320;
        static void Main(string[] args)
        {
            // بررسی وضعیت پشتیبانی از SIMD
            if (!Vector.IsHardwareAccelerated)
            {
                WriteLine("Hardware acceleration not supported.");
                WriteLine();
                return; // عدم پشتیبانی و خاتمه برنامه
            }
            WriteLine("Hardware acceleration is supported"); // اعلام پشتیبانی از SIMD
            WriteLine();

            // بررسی وضعیت نوع‌های داده ای در مشخصات سخت افزاری SIMD
            Utilities.PrintHardwareSpecificSimdEffectiveness();

            //به منظور عدم خروج از برنامه و دیدن نتایج آزمایش
            WriteLine("Press any key to exit");
            ReadKey();
        }
    }
}
اجرای برنامه هم به صورت زیر به نمایش در خواهد آمد. 

در فایل Utilities.cs، توابع دیگری هم وجود دارند که کارآیی هر یک به صورت توضیح در بالای هر تابع نوشته شده است. این توابع برای تولید یک نوع داده‌ای تصادفی و ایجاد آرایه‌ای از نوع داده‌ای به صورت تصادفی به کار برده می‌شوند. می توانید در سورس برنامه این توضیحات را مشاهده کنید.
تا به اینجا تنها به بررسی پشتیبانی سخت افزاری از SIMD پرداختیم و همچنین توانستیم نوع‌های داده‌ای را که SIMD در سخت افزار ما پشتیبانی می‌کند، شناسایی کنیم و اندازه رجیستر‌های آنها را بیابیم.
حال به بررسی عملکرد توابع SIMD می‌پردازیم و با نوشتن چند تابع، زمان اجرای محاسباتی آنها را با نوشتن همان توابع در حالت معمولی و ساده مقایسه می‌کنیم.
 برای انجام مقایسه، زمان اجرای یک عملیات را در حالت معمول، با زمان اجرای همان عملیات در حالت SIMD بررسی می‌کنیم. هر عملیات را 3 مرتبه پشت سر هم اجرا می‌کنیم و زمان آنها را ثبت می‌کنیم تا تفاوت زمان اجرا را با تکرار عملیات نیز مشاهده کنیم. توابعی که آزمایشات را انجام می‌دهند و زمان اجرا را ثبت و نمایش می‌دهند، در فایل PerformanceTests.cs و در کلاس PerformanceTests قرار دارند و از توابع سه کلاس دیگر که عملیات در آن نوشته شده‌اند، استفاده می‌کنند.
  • فایل IntSimdProcessor.cs
    • در این فایل کلاسی به نام IntSimdProcessor قرار دارد که شامل 6 تابع می‌باشد و این تابع‌ها با نوع داده‌ای صحیح یا همان Integer کار می‌کنند. نام کلاس هم به همین خاطر نام گذاری شده است. 
    • این 6 تابع در کل 3 عملیات را شامل عملیات‌های زیر انجام می‌دهند. یکبار در حالت معمولی و یکبار با استفاده از توابع SIMD این کار را انجام می‌دهند:
      • پیدا کردن بزرگترین و کوچکترین عدد در آرایه
      • جمع عناصر دو آرایه با هم با استفاده از یک آرایه کمکی که نتیجه در آرایه کمکی ریخته می‌شود
      • جمع عناصر دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی که مجموع در آرایه اول ریخته می‌شود
    • در بالای هر تابع در این فایل توضیحات لازم درباره‌ی فعالیت آن تابع ذکر شده است.
 
  • فایل FloatSimdProcessor.cs
    • در این فایل کلاسی با نام FloatSimdProcessor قرار دارد که همانطور که از نام کلاس پیداست، توابعی برای کار بر روی اعداد از نوع داده‌ای float در آن نوشته شده‌اند.
    • در این کلاس هم 6 تابع برای انجام 3 عملیات زیر نوشته شده است که به ازای هر عملیات دو تابع یکی در حالت معمولی و یکی در حالت SIMD نوشته شده است.
      • جمع دو آرایه با استفاده از یک آرایه کمکی - مجموع در آرایه کمکی ریخته می‌شود
      • جمع دو آرایه اول ورودی - مجموع در آرایه سوم ریخته می‌شود
      • جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی - مجموع در آرایه اول ریخته می‌شود
    • در آزمایشات نوشته شده در کلاس PerformanceTests  تنها از عملیات آخری استفاده شده است و از دو عملیات اول استفاده نشده است که در صورت تمایل می‌توانید از دیگر عملیات‌ها نیز استفاده کنید.
    • در بالای هر تابع در این فایل توضیحات لازم درباره‌ی فعالیت آن تابع نیز ذکر شده است.
 
  • فایل UShortSimdProcessor.cs
    • در این فایل کلاسی با نام UShortSimdProcessor قرار دارد و همانطور که از نام کلاس پیداست، توابعی برای کار بر روی اعداد از نوع داده‌ای ushort یا همان اعداد صحیح کوچک بدون علامت نوشته شده‌اند.
    • در این کلاس 12 تابع برای انجام 6 عملیات زیر نوشته شده‌است که به ازای هر عملیات، دو تابع یکی در حالت معمولی و یکی در حالت SIMD نوشته شده است.
      • جمع دو آرایه اول ورودی که مجموع در آرایه سوم ریخته می‌شود
      • جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی که مجموع در آرایه اول ریخته می‌شود
      • بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت
      • جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی
      • جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی بدون بررسی سرریز (Overflow)
      • محاسبه میانگین و بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت
    • در بالای هر تابع در این فایل توضیحات لازم درباره‌ی فعالیت آن تابع ذکر شده است.
 
حال در کلاس PerformanceTests برای انجام آزمایشات و مقایسه زمان اجرا، 10 تابع وجود دارند که 10 عملیات مختلف را بر روی 3 نوع داده‌ای، اجرا می‌کنند. 3 عملیات از کلاس IntSimdProcessor و یک عملیات از کلاس FloatSimdProcessor و 6 عملیات از کلاس UShortSimdProcessor را مورد آزمایش قرار داده‌ایم که در مجموع شامل 10 آزمایش در 10 تابع مختلف شده است.
public static void TestIntArrayAdditionFunctions(int testSetSize) {
    WriteLine();
    Write("Testing int array addition, generating test data...");
    var intsOne = GetRandomIntArray(testSetSize); //تولید آرایه عددی به صورت تصادفی
    var intsTwo = GetRandomIntArray(testSetSize);
    WriteLine($" done, testing...");// پایان تولید آرایه‌ها و شروع پردازش
    var naiveTimesMs = new List<long>(); // تعریف لیستی برای ریختن زمان پاسخ دهی در حالت ساده و معمولی
    var hwTimesMs = new List<long>(); // تعریف لیستی برای ریختن زمان پاسخ دهی در حالت SIMD و سخت افزاری 
    for (var i = 0; i < 3; i++) { // ایجاد حلقه برای تکرار محاسبات برای اندازه گیری زمان در حالت تکراری
        stopwatch.Restart();//شروع ثبت زمان
        var result = IntSimdProcessor.NaiveSumFunc(intsOne, intsTwo);//اجرای تابع جمع دو آرایه
        var naiveTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;//ثبت زمان
        naiveTimesMs.Add(naiveTimeMs);//افزودن زمان ثبت شده به لیست زمان‌های ساده و معمول
        WriteLine($"Naive analysis took:                {naiveTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");

        stopwatch.Restart();//شروع ثبت زمان
        result = IntSimdProcessor.HWAcceleratedSumFunc(intsOne, intsTwo);//اجرای تابع جمع دو آرایه در حالت سخت افزاری
        var hwTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;//ثبت زمان
        hwTimesMs.Add(hwTimeMs);//افزودن زمان به لیست زمان‌های سخت افزاری
        WriteLine($"Hareware accelerated analysis took: {hwTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");
    }//پایان حلقه و چاپ نتایج
    WriteLine("Int array addition:");
    WriteLine($"Naive method average time:          {naiveTimesMs.Average():.##}");
    WriteLine($"HW accelerated method average time: {hwTimesMs.Average():.##}");
    WriteLine($"Hardware speedup:                   {naiveTimesMs.Average() / hwTimesMs.Average():P}%");
}
در بالا تکه کدی مربوط به تابع آزمایش اول از کلاس PerformanceTests قرار دارد و وظیفه دارد عملیات جمع دو آرایه را با استفاده از یک آرایه کمکی اعداد صحیح، هم در حالت معمولی و هم در حالت SIMD انجام دهد و زمان اجرای آنها را ثبت و نمایش دهد تا بتوانیم این زمان اجرا‌ها را با هم مقایسه کنیم.
ساختار و روند اجرای کلیه آزمایش‌ها و توابع در کلاس PerformanceTests با یکدیگر یکسان است و از یک stopwatch یا همان کرنومتر برای محاسبه زمان اجرا استفاده شده است.
هر کدام از این توابع یک عملیات را مورد بررسی قرار می‌دهند و هر عملیات را 3 مرتبه اجرا می‌کنند تا زمان تکرار اجرا نیز مورد مقایسه قرار گیرد.

نام تابع ذکر شده نشان دهنده آزمایش بر روی آرایه اعداد صحیح یا همان Integer می‌باشد که شامل یک پارامتر ورودی از نوع عدد صحیح می‌باشد. این پارامتر ورودی نشان دهنده اندازه هر آرایه‌ای می‌باشد که قرار است تولید شود.  

TestIntArrayAdditionFunctions(int testSetSize)

در قدم اول این تابع، باید آرایه‌ها را تولید کنیم که کد آن به صورت زیر است.

Write("Testing int array addition, generating test data...");
var intsOne = GetRandomIntArray(testSetSize);
var intsTwo = GetRandomIntArray(testSetSize);
WriteLine($" done, testing...");

ابتدا در خروجی چاپ می‌کنیم که در حال ایجاد داده‌های مربوط به آزمایش هستیم و سپس با استفاده از تابع GetRandomIntArray آرایه‌ای را ایجاد می‌کنیم و در متغیر‌های مربوطه می‌ریزیم. این تابع دارای یک پارامتر ورودی از نوع عدد صحیح است که آرایه‌ای را به طول پارامتر ورودی تولید می‌کند. این تابع در فایل Utilities.cs قرار دارد.

در پایان تولید آرایه‌ها، اتمام تولید و ایجاد آرایه‌ها را با چاپ در خروجی اعلام میکنیم.

سپس با معرفی دو لیست زیر می‌توانیم زمان‌های اجرا را در آنها بریزیم و در پایان، تابع میانگین این زمان‌ها را محاسبه و چاپ کنیم. لیست اول برای نگهداری زمان‌های اجرای عملیات در حالت معمولی و لیست دوم برای نگهداری زمانهای اجرای عملیات در حالت SIMD می‌باشد.

var naiveTimesMs = new List<long>();
var hwTimesMs = new List<long>();

سپس با ایجاد حلقه ای از 0 تا 3 که در کل 3 مرتبه اجرا می‌شود عملیات را تکرار و زمان آن را ثبت می‌کنیم. 

for (var i = 0; i < 3; i++)

درون حلقه یک عملیات را در دوحالت معمولی یا ساده و SIMD اجرا می‌کنیم. قبل از اجرای عملیات اول ابتدا stopwatch را ریست می‌کنیم. با این کار زمان صفر شده و شروع به اندازه گیری می‌کند. سپس عملیات مربوط به جمع دو آرایه را در حالت معمولی که در فایل IntSimdProcessor.cs قرار دارد، فراخوانی می‌کنیم. پس از اجرای این عملیات مقدار stopwatch را به میلی ثانیه در یک متغیر ذخیره میکنیم و این مقدار را به لیست زمان‌های اجرای معمولی اضافه می‌کنیم. در نهایت نتیجه زمان اجرا را در خروجی چاپ می‌کنیم. 

stopwatch.Restart();
var result = IntSimdProcessor.NaiveSumFunc(intsOne, intsTwo);
var naiveTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
naiveTimesMs.Add(naiveTimeMs);
WriteLine($"Naive analysis took:                {naiveTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");

پس از اجرای عملیات در حالت ساده یا معمولی، حال نوبت همان عملیات در حالت SIMD می‌باشد. دوباره stopwatch را ریست می‌کنیم و عملیات در SIMD را اجرا کرده و بعد از آن مقدار stopwatch را درون متغیری میریزیم و آن را به لیست زمان‌های اجرای عملیات در SIMD اضافه می‌کنیم و در نهایت نتیجه زمان اجرا را در خروجی چاپ می‌کنیم. 

stopwatch.Restart();
result = IntSimdProcessor.HWAcceleratedSumFunc(intsOne, intsTwo);
var hwTimeMs = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
hwTimesMs.Add(hwTimeMs);
WriteLine($"Hareware accelerated analysis took: {hwTimeMs}ms (last value = {result.Last()}).");

پس از اجرای حلقه، حال نوبت به نمایش نتیجه میانگین زمان‌ها در خروجی است. ابتدا میانگین زمان‌های اجرا در حالت ساده یا معمولی را که به میلی ثانیه است را در خروجی چاپ می‌کنیم. بعد از آن میانگین زمان‌های اجرا در حالت SIMD را در خروجی چاپ می‌کنیم و در آخر سرعت زمان اجرا در حالت SIMD را نسبت به حالت معمولی به درصد چاپ می‌کنیم. 

WriteLine($"Naive method average time:          {naiveTimesMs.Average():.##}");
WriteLine($"HW accelerated method average time: {hwTimesMs.Average():.##}");
WriteLine($"Hardware speedup:                   {naiveTimesMs.Average() / hwTimesMs.Average():P}%");

در این مقاله تنها به توضیحی در مورد این آزمایش اکتفا می‌کنیم. لازم به ذکر است که دیگر آزمایش‌ها نیز دقیقا ساختاری مشابه این آزمایش را دارند و تنها عملیات اجرا در آنها متفاوت است. در کلاس PerformanceTests توضیحات لازم مربوط به هر آزمایش و تابع داده شده است و می‌توانید با مراجعه به کد برنامه آنها را مورد بررسی قرار دهید.

برای اجرای تمامی آزمایش‌ها، کلیه توابع نوشته شده در کلاس PerformanceTests را در کلاس Program و در تابع Main که تابع شروع کننده برنامه می‌باشد، پس از بررسی وضعیت نوع‌های داده‌ای قرار می‌دهیم.

تصویر مربوط به اجرای کامل برنامه را می‌توانید مشاهده می‌کنید. 

این جدول بر اساس یک بار اجرای برنامه در سیستم من ترسیم شده است و اجرای برنامه در سیستم‌های مختلف خروجی‌های متفاوتی را دارد. لازم به ذکر است که اندازه آرایه‌ها بسیار بزرگ است و این نتایج با آرایه‌هایی به طول بیش از هزاران هزار عنصر می‌باشد.

زمان‌ها در جدول به میلی ثانیه می‌باشد.

ردیف

عملیات

دور اول

دور دوم

دور سوم

میانگین حالت ساده

میانگین حالت SIMD

درحالت ساده

درحالت SIMD

درحالت ساده

درحالت SIMD

درحالت ساده

درحالت SIMD

1

جمع دو آرایه با استفاده از یک آرایه کمکی در اعداد صحیح

157

131

128

131

128

138

137.67

133.33

2

جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی در اعداد float

122

133

99

99

99

93

106.67

108.33

3

جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی در اعداد صحیح

83

73

86

88

78

81

82.33

80.67

4

جمع دو آرایه اول ورودی - مجموع در آرایه سوم ریخته می‌شود - در اعداد صحیح کوچک بدون علامت

58

63

50

48

58

46

55.33

52.33

5

جمع دو آرایه بدون استفاده از آرایه کمکی در اعداد صحیح کوچک بدون علامت

55

40

53

36

53

46

53.67

40.67

6

بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح

91

36

91

39

90.67

38

90.66

38

7

بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در یک آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت

90

20

89

19

88

18

89

19

8

جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی

33

309

32

263

31

291

32

287.67

9

جمع عناصر آرایه ورودی و ذخیره مجموع آنها در یک متغیر کمکی بدون بررسی سرریز

30

13

29

13

30

12

29.67

12.67

10

محاسبه میانگین و بدست آوردن کمترین و بیشترین مقدار در آرایه اعداد صحیح کوچک بدون علامت

89

50

90

51

90

49

89.57

50



سورس کامل برنامه را که شامل تغییراتی در توابع برای بهبود و اضافه شدن کامنت برای فهم بیشتر کدها می‌باشد، در زیر می‌توانید دریافت کنید: 
   TestSIMD.zip  

مطالب
رشته‌ها در ES 6

در بیشتر زبان‌های برنامه‌نویسی قابلیتی تحت عنوان String Interpolation وجود دارد. منظور، فرآیند جایگزین کردن مقادیر، با یکسری placeholder درون یک رشته است. در نسخه‌های قبلی جاوا اسکریپت محدودیت‌هایی در استفاده از رشته‌ها وجود داشت و امکان انجام این کار به صورت توکار مهیا نبود. یعنی برای پیاده‌سازی این قابلیت می‌توانستیم با تغییر prototype شیء String و یا روش‌های دیگری این‌حالت را پیاده‌سازی کنیم (+):

// First, checks if it isn't implemented yet.
if (!String.prototype.format) {
  String.prototype.format = function() {
    var args = arguments;
    return this.replace(/{(\d+)}/g, function(match, number) { 
      return typeof args[number] != 'undefined'
        ? args[number]
        : match
      ;
    });
  };
}
"Hello, {0}, I'm a simple {1}, Today is: {2}".format("World", "String", new Date());

// Output

"Hello, World, I'm a simple String, Today is: Tue Dec 29 2015 10:21:10 GMT+0330 (Iran Standard Time)"

اما در ES 6 با کمک قابلیتی تحت عنوان template string این محدودیت‌ها به طور قابل ملاحظه‌ایی کاهش پیدا کرده است. در واقع یک template string، یک رشته‌ی جاوا اسکریپتی است که به جای (" ") و یا (' ') درون دو کاراکتر (` `) یا به اصطلاح back-tick character محصور خواهد شد. این ویژگی در سناریوهای مختلفی کاریرد دارد. از این ویژگی می‌توانیم جهت الحاق رشته‌ها استفاده کنیم. به عنوان مثال می‌توانیم کد زیر را:

let category = "music";
let id = 2112;

let url = "http://apiserver/" + category + "/" + id;

با کمک template string به اینصورت بازنویسی کنیم:

let category = "music";
let id = 2112;

let url = `http://apiserver/${category}/${id}`;

و یا می‌توانیم مثال ابتدای مطلب را به اینصورت بازنویسی کنیم:

console.log(`Hello, ${"World"}, I'm a simple ${"String"}, Today is: ${new Date()}`);

همانطور که عنوان شد برای استفاده از این قابلیت باید رشته‌ی موردنظر را درون دو کاراکتر (` `) قرار دهیم. سپس درون این کاراکترها می‌توانیم literal text و همچنین یکسری placeholder جهت جایگزین کردن با مقادیر و عبارات موردنظر داشته باشیم. این placeholder‌ها نیز با استفاده از سینتکس { }$ قابل تعریف هستند.  لازم به ذکر است که عبارت موردنظرمان را باید درون دو علامت { } بنویسیم. مقادیر درون این دو علامت می‌توانند هر عبارت معتبر جاوا اسکریپتی باشند: 

let a = 5;
let b = 10;
console.log(`Fifteen is ${a + b} and\nnot ${2 * a + b}.`);
// "Fifteen is 15 and
// not 20."

در کد فوق متغیرهای a و b درون placeholder‌های مربوطه جایگزین خواهند شد. همانطور که مشاهده می‌کنید، این سینتکس نسبت به سینتکس + که برای الحاق رشته‌ها قبلاً مورد استفاده قرار می‌گرفت خیلی بهتر و خواناتر است.

به صورت خلاصه:

  • کد درون placeholder می‌تواند هر عبارت جاوا اسکریپتی باشد.
  • اگر مقدار درون placeholder یک رشته نباشد٬ توسط متد toString به رشته تبدیل خواهد شد.
  • اگر بخواهید درون template string از یک کاراکتر backtick استفاده کنید٬ می‌توانید به این صورت عمل کنید: 
`\``

// یا

"`"
در واقع می‌توانید توسط یک بک‌اسلش ار کارکترهای back tick و $ صرفنظر کنید.

  Multiline Strings 

console.log(`string text line 1
string text line 2`);
// "string text line 1
// string text line 2"

همانطور که مشاهده می‌کنید، template string از متن‌های چندخطی نیز به خوبی پشتیبانی می‌کند. به عنوان مثال اگر رشته‌ی فوق را درون گیومه می‌نوشتیم می‌بایستی از سینتکس + برای الحاق دو خط فوق استفاده می‌کردیم:

console.log("string text line 1\n"+
"string text line 2");
// "string text line 1
// string text line 2"

محدودیت‌های template strings
  • به صورت خودکار کارکترهای خاص را برای شما escape نمی‌کند (جهت جلوگیری از آسیب‌پذیری‌های XSS).
  • به صورت کامل از کتابخانه‌هایی جهت اعمال internationalization پشتیبانی نمی‌کند.
  • جایگزینی برای کتابخانه‌هایی مانند  Mustache و  Nunjucks نیست.
ES 6 قابلیت دیگری تحت عنوان tagged templates جهت رفع محدودیت‌های فوق در اختیارمان قرار می‌دهد. سینتکس آن نیز خیلی ساده است. کافی است قبل از کارکتر back-tick یک tag نوشته شود. قبل از توضیح این قابلیت مثال زیر را در نظر بگیرید:
var x = 1;
var y = 3;
var result = upper `${x} + ${y} is ${x+y}`;

console.log(result);

// Output
// 1 + 3 IS 4
همانطور که مشاهده می‌کنید متغیرهای x و y و همچنین مجموع آنها را درون رشته‌ی فوق قرار داده‌ایم. اما نکته‌ایی که در اینجا وجود دارد این است که مقدار خروجی دقیقاً معادل template نیست؛ زیرا در خروجی، is به صورت حروف بزرگ نمایش داده شده است. دلیل آن نیز این است که قبل از شروع کاراکتر back-tick، از یک تگ با نام upper استفاده کرده‌ایم. در واقع یک تگ چیزی بیشتر از یک تابع نیست که در ادامه پیاده‌سازی آن را مشاهده خواهید کرد:
let upper = function(strings, ...values){
  let result = "";
  for(var i = 0; i < strings.length; i++){
    result += strings[i];
    if(i < values.length){
      result += values[i];
    }
  }
  return result.toUpperCase();
};
تابع فوق دو پارامتر را از ورودی دریافت خواهد کرد: به اولین پارامتر parsed template string گفته می‌شود و مقدار آن متن parse شده درون کاراکتر‌های back-tick است. به پارامتر دوم نیز rest parameter گفته می‌شود که در واقع یک آرایه از مقادیر placeholder هایمان است. در نتیجه مقادیر این دو پارامتر به صورت زیر خواهد بود:
strings = ["", " + ", " is ", ""];
values  = [1, 3, 4];
درون تابع با مقادیر فوق می‌توانیم کارهای مختلفی را انجام دهیم. به عنوان مثال در اینجا ایجاد همان رشته؛ اما اینبار به صورت upper case.
در نتیجه با استفاده از این قابلیت می‌توانیم تگ‌های سفارشی زیادی را ایجاد کنیم. به عنوان مثال می‌توانیم تگی را ایجاد کنیم که تمپلیتی را دریافت کرده و آن را به HTML encoded تبدیل کند و در این‌حالت به ما در جلوگیری از حملات XSS و همچنین رفع محدویت‌هایی که در template strings داشتیم کمک خواهد کرد.

یک مثال عملی
می‌خواهیم یک tag template ایجاد کنیم که به انتهای اعداد درون یک تملپت، مقدار "تومان" را اضافه کرده و خود عدد را نیز به صورت سه رقم سه رقم جدا کند. می‌خواهیم رشته‌ی زیر همراه با مقادیر آن:
var name = "سیروان عفیفی";
var price = 150000;
var text = withToman `${name} با تشکر از خرید شما, مبلغ قابل پرداخت: ${price}`;
alert(text);
در خروجی اینچنین نمایش داده شود:

کدهای تگ withToman نیز به اینصورت میباشد:
function withToman(strings, ...values) {
  return strings.reduce( function (s, v, idx) {
    if(idx > 0) {
      if(typeof values[idx - 1] == "number") {
        s += `${values[idx - 1].toString().replace(/\B(?=(\d{3})+(?!\d))/g, ",")} تومان`
      }
      else {
        s += values[idx -1];
      }
    }
    return s + v;
  }, "");
}
همچنین در حالت پیشرفته‌تری می‌توان از این قابلیت جهت ایجاد یک DSL یا (Domain Specific Languages) ایده گرفت.
مطالب دوره‌ها
متدهای الحاقی و ترکیب کننده‌های اعمال غیرهمزمان
تعدادی متد جدید در دات نت 4.5 جهت ترکیب و کار با Taskها اضافه شده‌اند. نمونه‌ای از آن‌را در قسمت‌های قبل با معرفی متد WhenAll مشاهده کردید. در ادامه قصد داریم این متدها را  بیشتر بررسی کنیم.


متد WhenAll
کار آن ترکیب تعدادی Task است و اجرای آن‌ها. تنها زمانی خاتمه می‌یابد که کلیه‌ی Taskهای معرفی شده به آن خاتمه یافته باشند. هدف از آن اجرای همزمان و مستقل چندین Task است. برای مثال دریافت چندین فایل به صورت همزمان از اینترنت.
همچنین باید دقت داشت که در اینجا، هر Task کاری به نتایج Taskهای دیگر ندارد و کاملا مستقل اجرا می‌شود. اگر نیاز است Taskها مستقل اجرا شوند، از همان روش سریالی اجرای Taskها، توسط معرفی هر کدام به کمک await استفاده کنید.
به علاوه اگر در این بین استثنایی وجود داشته باشد، تنها پس از پایان عملیات تمام Taskها بازگشت داده می‌شود. این استثناء نیز از نوع Aggregate Exception است.
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;

namespace Async07
{
    public class EggBoiler
    {
        private const int BoilingTimeMs = 200;

        private static Task boilEgg()
        {
            var bolingTask = Task.Run(() =>
            {
                Task.Delay(BoilingTimeMs);
            });
            return bolingTask;
        }

        public async Task BoilEggsSequentialAsync(int count)
        {
            for (var i = 0; i < count; i++)
            {
                await boilEgg();
            }
        }

        public async Task BoilEggsSimultaneousAsync(int count)
        {
            var tasksList = from egg in new[] { 1, 2, 3, 4, 5 }
                            select boilEgg();
            await Task.WhenAll(tasksList);
            // ...
        }
    }
}
در این مثال عمل پختن تخم مرغ را در یک مدت زمان مشخصی ملاحظه می‌کنید. در متد BoilEggsSequentialAsync، پختن تخم مرغ‌ها، ترتیبی است. ابتدا مورد اول انجام می‌شود و پس از پایان آن، مورد دوم و الی آخر. در اینجا اگر نیاز باشد، می‌توان از نتیجه‌ی عملیات قبلی، در عملیات بعدی استفاده کرد.
 اما در متد BoilEggsSimultaneousAsync به علت بکارگیری Task.WhenAll پختن تمام تخم مرغ‌های مدنظر همزمان آغاز می‌شود و تا پایان عملیات (پخته شدن تمام تخم مرغ‌ها) صبر خواهد شد.


متد WhenAny

در حالت استفاده از متد WhenAny، هر کدام از Taskهای در حال پردازش که خاتمه یابند، کل عملیات خاتمه خواهد یافت. فرض کنید نیاز دارید تا دمای کنونی هوای منطقه‌ی خاصی را از چند وب سرویس مختلف دریافت کنید. می‌توان در این حالت تمام این‌ها را توسط WhenAny ترکیب کرد و هر کدام که زودتر خاتمه یابد، عملیات را پایان خواهد داد.
    public class Downloader
    {
        private Task<string> downloadTask(string url)
        {
            return new WebClient().DownloadStringTaskAsync(url);
        }

        public async Task<int> GetTemperature()
        {
            var sites = new[]
            {
                "http://www.site1.com/svc",
                "http://www.site2.com/svc",
                "http://www.site3.com/svc",
            };
            var tasksList = from site in sites
                            select downloadTask(site);
            try
            {
                var finishedTask = await Task.WhenAny(tasksList);
                var result = await finishedTask;

            }
            catch (Exception ex)
            {

            }

            // todo: process result, get temperature
            return 10; // for example.
        }
    }
در اینجا نحوه‌ی استفاده از WhenAny را مشاهده می‌کنید. نکته‌ی مهم این مثال، استفاده از await دوم بر روی Task بازگشت داده شده‌است. این مساله از این لحاظ مهم است که Task بازگشت داده شده الزامی ندارد که حتما با موفقیت پایان یافته باشد. فراخوانی await بر روی نتیجه‌ی آن سبب خواهد شد تا اگر استثنایی در این بین رخ داده باشد، قابل دریافت و پردازش شود.
در این حالت اگر نیاز بود وضعیت سایر Taskها، مثلا در صورت شکست آن‌ها، بررسی شوند، می‌توان از یکی از دو قطعه کد زیر استفاده کرد:
            foreach (var task in tasksList)
            {
                var ignored = task.ContinueWith(
                    t => Console.WriteLine(t.Exception), TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
            }

            // or
            foreach (var task in tasksList)
            {
                var ignored = task.ContinueWith(
                    t =>
                    {
                        if (t.IsFaulted)
                            Console.WriteLine(t.Exception);
                    });
            }

کاربرد دیگر WhenAny زمانی است که برای مثال می‌خواهید تعداد زیادی Url را پردازش کنید، اما نمی‌خواهید برای نمایش اطلاعات، تا پایان عملیات تمامی آن‌ها مانند WhenAll صبر کنید. می‌خواهید به محض پایان کار یکی از Taskها، عملیات نمایش نتیجه‌ی آن‌را انجام دهید:
        public async Task ShowTemperatures()
        {
            var sites = new[]
            {
                "http://www.site1.com/svc",
                "http://www.site2.com/svc",
                "http://www.site3.com/svc",
            };
            var tasksList = sites.Select(site => downloadTask(site)).ToList();

            while (tasksList.Any())
            {
                try
                {
                    var tempTask = await Task.WhenAny(tasksList);
                    tasksList.Remove(tempTask);

                    var result = await tempTask;
                    //todo: show result
                }
                catch(Exception ex) { }
            }
        }
در اینجا در یک حلقه، هر Taskایی که زودتر پایان یابد، نمایش داده شده و سپس از لیست وظایف حذف می‌شود. در ادامه مجددا یک await روی آن انجام خواهد شد تا استثنای احتمالی آن بروز کند. سپس اگر مشکلی نبود، می‌توان نتیجه را نمایش داد.

کاربرد سوم WhenAny کنترل تعداد وظایف همزمان است. برای مثال اگر قرار است هزاران تصویر از اینترنت دریافت شوند، نباید تمام وظایف را یکجا راه اندازی کرد. شاید نیاز باشد هربار فقط 15 وظیفه‌ی همزمان عمل کنند و نه بیشتر. در این حالت، مثال قبلی دارای یک حلقه‌ی کنترل کننده tasksList ارائه شده خواهد شد. هر بار تعداد معینی وظیفه به tasksList اضافه و پردازش می‌شوند و این روند تا پایان کار تعداد Urlها ادامه خواهد یافت (یک Take و Skip است؛ مانند صفحه بندی اطلاعات).


متدهای Run و FromResult

متد Task.Run اضافه شده در دات نت 4.5 به این معنا است که می‌خواهید Task ایجاد شده بر روی Thread pool اجرا شود. پارامتر آن می‌تواند یک delegate یا عبارت lambda و یا حتی یک Task باشد. خروجی آن نیز یک Task است و به همین جهت با async و await سی شارپ 5 سازگاری بهتری دارد.
استفاده از Task.Run نسبت به عملیات Threading متداول کارآیی بهتری دارد، زیرا ایجاد Threadهای جدید زمانبر بوده و زمانیکه به صورت خودکار از Thread pool استفاده می‌شود، تا حد امکان، استفاده‌ی مجدد از تردهای بیکار در حال حاضر، مدنظر است.

متد Task.FromResult کار بازگشت یک Task را از نتایج متدهای مختلف فراهم می‌کند. فرض کنید یک متد async تعریف کرده‌اید که خروجی آن Task of T است. در اینجا اگر داخل متد، از یک متد معمولی که یک عدد int را ارائه می‌دهد استفاده کنیم، با استفاده از Task.FromResult بلافاصله می‌توان یک Task of int را بازگشت داد.


متد Delay

پیشتر برای به خواب فرو بردن یک ترد از متد Thread.Sleep استفاده می‌شد. کار Thread.Sleep بلاک کردن ترد جاری است. در دات نت 4.5، بجای آن باید از Task.Delay استفاده شود که یک مکانیزم غیر قفل کننده را جهت صبر کردن به همراه بازگشت یک Task، ارائه می‌دهد.
یکی از کاربردهای Delay منهای صبر کردن تا مدت زمانی مشخص، ایجاد مکانیزم timeout است. برای مثال حالت Task.WhenAny را درنظر بگیرید. اگر در اینجا timeout مدنظر ما 3 ثانیه باشد، می‌توان یکی از Taskها را Task.Delay با آرگومان مساوی 3000 معرفی کرد. اگر هر کدام از taskهای تعریف شده زودتر از 3 ثانیه پایان یافتند که بسیار خوب؛ در غیر اینصورت Task.Delay معرفی شده کار را تمام می‌کند.


متد Yield
متد Task.Yield بسیار شبیه به متد قدیمی DoEvents است که از آن برای اجازه دادن به سایر اعمال جهت اجرا، در بین یک عمل طولانی، استفاده می‌شد.


متد ConfigureAwait

به صورت پیش فرض ادامه یک عملیات همزمان، بر روی ترد ایجاد کننده‌ی آن اجرا می‌شود. برای نمونه اگر یک عملیات async در ترد UI آغاز شود، نتیجه‌ی آن نیز در همان ترد UI بازگشت داده می‌شود. به این ترتیب دیگر نیازی نخواهد بود تا نگرانی در مورد نحوه‌ی دسترسی به مقدار آن توسط عناصر UI داشته باشیم.
اگر به این مساله اهمیت نمی‌دهید، برای مثال اگر اعمال در حال انجام، کاری به عناصر UI ندارند، از متد ConfigureAwait با پارامتر false بر روی یک task پیش از فراخوانی await بر روی آن، استفاده کنید.
 byte [] buffer = new byte[0x1000];
int numRead;
while((numRead = await source.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length).ConfigureAwait(false)) > 0)
{
  await source.WriteAsync(buffer, 0, numRead).ConfigureAwait(false);
}
این مثال در طی یک حلقه، هر بار مقدار کوچکی از منبع ارائه شده به آن را می‌خواند. در اینجا تعداد await cycles قابل توجهی وجود دارند. در هر سیکل نیز از دو فراخوانی async استفاده می‌شود؛ یکی برای انجام عملیات و دیگری برای بازگشت نتیجه به Synchronization Context آغاز کننده آن. با استفاده از ConfigureAwait false زمان اجرای این حلقه به شدت بهبود خواهد یافت و کوتاه‌تر خواهد شد؛ زیرا فاز هماهنگی آن با Synchronization Context حذف می‌شود.



به صورت خلاصه در سی شارپ 5

- بجای task.Wait قدیمی، از await task برای صبر کردن تا پایان یک task استفاده کنید.
- بجای task.Result جهت دریافت یک نتیجه‌ی یک task از await task کمک بگیرید.
- بجای Task.WaitAll از await Task.WhenAll و بجای Task.WaitAny از await Task.WhenAny استفاده نمائید.
- همچنین Thread.Sleep در اعمال async با await Task.Delay جایگزین شده‌است.
- در اعمال غیرهمزمان همیشه متد ConfigureAwait false را بکار بگیرید، مگر اینکه به Context نهایی آن واقعا نیاز داشته باشید.
و برای ایجاد یک Task جدید از Task.Run یا TaskFactory.StartNew استفاده نمائید.
نظرات مطالب
بخش دوم - بررسی امکانات (کلاس ها و متدهای) کتابخانه Gridify
من قصد پیاده سازی یک صفحه برای جستجوی پیشرفته بین همه جداول رو دارم. برای این کار یک کلاس تعریف کردم و در ورودی تابع یک لیست از این نوع را بهش پاس میدم. این کلاس اینطور تعریف شده:
public class SearchDTO
{
    public string TableName { get; set; }
    public string ColumnName { get; set; }
    public string searchPhrase { get; set; } = string.Empty;
    public DateTimeOffset? searchDateFrom { get; set; }
    public DateTimeOffset? searchDateTo { get; set; }
    public int Include { get; set; } = 1;
}
کاربر اسم جدول و اون ستونی که میخواد شرط رو براش اعمال کنه رو انتخاب میکنه و بعدش عبارت یا محدوده تاریخ رو وارد میکنه. این که شامل بشه یا نشه رو هم با Include میتونه مشخص کنه. 
من هر چی داکومنت رو خوندم توی همشون اسم جدول رو نمیشد به صورت string وارد کرد. اگه اشتباه میکنم لطفا اصلاح کنید.
رویه ای که مدنظرم هست اینه که داخل یه حلقه for یا foreach یک کوئری بنویسم که همه‌ی جداولی که کاربر انتخاب کرده رو با هم join کنه. بعدش توی یه حلقه دیگه شرط‌ها رو روی ستون هایی که انتخاب کرده اعمال کنم.
در نهایت ستون‌های نتیحه نهایی رو Select کنم تا اون ستون هایی که مجاز هستند به سمت کلاینت برگشت داده بشه. اسامی این ستون‌ها رو توی یه فایل .resx ذخیره کردم.
یعنی یه چیزی شبیه به این کد:(ولی این کد درست و قابل اجرا نیست)
// Join the tables dynamically based on the table names
for (int i = 1; i < filterList.Count; i++)
{
    var joinEntityType = entityTypes.FirstOrDefault(t => t.ClrType.Name == filterList[0].TableName)?.ClrType;
    if (entityType == null)
    {
        return (null, 0, 0);
    }
    var joinEntityQuery = (IQueryable<object>)Activator.CreateInstance(typeof(DbSet<>).MakeGenericType(joinEntityType), _dbContext);
    query = query.Join(joinEntityQuery.ToList(),
                                    x => x.GetType().GetProperty($"{filterList[i - 1].TableName}.{filterList[i - 1].TableName}Id").GetValue(x),
                                    y => y.GetType().GetProperty($"{filterList[i].TableName}.{filterList[i].TableName}Id").GetValue(y),
                                    (x, y) => x);
}

// Apply the conditions dynamically based on the column names and conditions
for (int i = 0; i < filterList.Count; i++)
{
    if (!string.IsNullOrEmpty(filterList[i].searchPhrase))
    {
        var parameter = Expression.Parameter(entityType, "x");
        var condition = Expression.Call(
            typeof(string).GetMethod("Contains", new[] { typeof(string) }),
            Expression.PropertyOrField(parameter, filterList[i].ColumnName),
            Expression.Constant(filterList[i].searchPhrase)
        );
        var lambda = Expression.Lambda<Func<object, bool>>(condition, parameter);

        query = query.Where(lambda);
    }
    if (filterList[i].searchDateFrom.HasValue)
    {
       //must write expression for date constraint
    }
}

// Select the specified columns dynamically
ResourceManager resourceManager = new ResourceManager(typeof(TablePropertiesResources));
var columnNames = resourceManager.GetResourceSet(CultureInfo.CurrentCulture, true, true)
    .OfType<DictionaryEntry>()
    .Select(entry => entry.Key.ToString())
    .ToList();
var selectColumns = columnNames.ToArray();
var selectedData = query
    .Select(x => new
    {
        // Dynamically select the desired properties
        Result = selectColumns.ToDictionary(column => column, column => x.GetType().GetProperty(column).GetValue(x))
    })
    .ToList();
آیا اینکار با gridify امکان پذیر می‌باشد؟
نظرات مطالب
C# 12.0 - Collection Expressions & Spread Operator
اصلاحیه: کارآیی spread operator بیشتر نیست!

در متن در مورد spread operator عنوان شده «که ... نگارش C# 12 آن کارآیی بیشتری دارد». این مورد بدون توجه به #Low-Level C تولیدی، نوشته شد و ... متاسفانه نادرست است!
برای مثال فرض کنید، چنین متدی را دارید که با استفاده از spread operator، کار بازکردن یک آرایه را انجام می‌دهد:
public int[] WithSpread()
{
   int[] data = new int[10_000];
   int[] results = [..data];
   return results;
}
معادل #Low-Level C آن (کد نهایی که کامپایلر برای تبدیل آن به IL تولید می‌کند) به صورت زیر است ( #Low-Level C را در Rider، در منوی #Tools -> IL Viewer -> Select Low-Level C می‌توانید تولید کنید):
public int[] WithSpread()
{
  int[] numArray1 = new int[10000];
  int index1 = 0;
  int[] numArray2 = new int[numArray1.Length];
  int[] numArray3 = numArray1;
  for (int index2 = 0; index2 < numArray3.Length; ++index2)
  {
    int num = numArray3[index2];
    numArray2[index1] = num;
    ++index1;
  }
  return numArray2;
}
همانطور که مشاهده می‌کنید، این قطعه کد در C#12 و دات‌نت 8، به شدت ابتدایی تولید شده و به همراه هیچ نوع بهینه سازی نیست. کارآیی این قطعه کد، نسبت به زمانیکه از متد قدیمی CopyTo آرایه‌ها استفاده می‌شود، به مراتب کمتر است (تا 3 برابر!)؛ چون متد CopyTo به همراه بهینه سازی‌های سخت‌افزاری هم هست. به نظر قرار شده بهینه سازی کارآیی spread operator در نگارش بعدی دات‌نت انجام شود.

برای آزمایش شخصی آن، از کلاس زیر استفاده کنید:
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace SpreadBenchmark
{
    [MemoryDiagnoser]
    public class Tests
    {
        private readonly int[] _myData = new int[10_000];

        [Benchmark(Baseline = true)]
        public int[] WithToArray()
        {
            int[] results = _myData.ToArray();
            return results;
        }

        [Benchmark]
        public int[] WithCopyTo()
        {
            int[] results = new int[_myData.Length];
            _myData.CopyTo(results, 0);
            return results;
        }

        [Benchmark]
        public int[] WithSpread()
        {
            int[] results = [.._myData];
            return results;
        }
    }
}
که در فایل Program.cs به این صورت فراخوانی می‌شود:
using BenchmarkDotNet.Running;
using SpreadBenchmark;

BenchmarkRunner.Run<Tests>();
با این وابستگی:
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="BenchmarkDotNet" Version="0.13.10" />
  </ItemGroup>
</Project>
مطالب
مدیریت Instance در WCF
نحوه پیاده سازی و مدیریت Instance در پروژه‌های مبتنی بر WCF

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

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

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

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

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

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

حالا یک سرویس دیگر به صورت زیر ایجاد کنید.

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

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

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

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

مطالب
Functional Programming یا برنامه نویسی تابعی - قسمت دوم – مثال‌ها
در قسمت قبلی این مقاله، با مفاهیم تئوری برنامه نویسی تابعی آشنا شدیم. در این مطلب قصد دارم بیشتر وارد کد نویسی شویم و الگوها و ایده‌های پیاده سازی برنامه نویسی تابعی را در #C مورد بررسی قرار دهیم.


Immutable Types

هنگام ایجاد یک Type جدید باید سعی کنیم دیتای داخلی Type را تا حد ممکن Immutable کنیم. حتی اگر نیاز داریم یک شیء را برگردانیم، بهتر است که یک instance جدید را برگردانیم، نه اینکه همان شیء موجود را تغییر دهیم. نتیحه این کار نهایتا به شفافیت بیشتر و Thread-Safe بودن منجر خواهد شد.
مثال:
public class Rectangle
{
    public int Length { get; set; }
    public int Height { get; set; }

    public void Grow(int length, int height)
    {
        Length += length;
        Height += height;
    }
}

Rectangle r = new Rectangle();
r.Length = 5;
r.Height = 10;
r.Grow(10, 10);// r.Length is 15, r.Height is 20, same instance of r
در این مثال، Property های کلاس، از بیرون قابل Set شدن می‌باشند و کسی که این کلاس را فراخوانی میکند، هیچ ایده‌ای را درباره‌ی مقادیر قابل قبول آن‌ها ندارد. بعد از تغییر بهتر است وظیفه‌ی ایجاد آبجکت خروجی به عهده تابع باشد، تا از شرایط ناخواسته جلوگیری شود:
// After
public class ImmutableRectangle
{
    int Length { get; }
    int Height { get; }

    public ImmutableRectangle(int length, int height)
    {
        Length = length;
        Height = height;
    }

    public ImmutableRectangle Grow(int length, int height) =>
          new ImmutableRectangle(Length + length, Height + height);
}

ImmutableRectangle r = new ImmutableRectangle(5, 10);
r = r.Grow(10, 10);// r.Length is 15, r.Height is 20, is a new instance of r
با این تغییر در ساختار کد، کسی که یک شیء از کلاس ImmutableRectangle را ایجاد میکند، باید مقادیر را وارد کند و مقادیر Property ها به صورت فقط خواندنی از بیرون کلاس در دسترس هستند. همچنین در متد Grow، یک شیء جدید از کلاس برگردانده می‌شود که هیچ ارتباطی با کلاس فعلی ندارد.


استفاده از Expression بجای Statement

یکی از موارد با اهمیت در سبک کد نویسی تابعی را در مثال زیر ببینید:
public static void Main()
{
    Console.WriteLine(GetSalutation(DateTime.Now.Hour));
}

// imparitive, mutates state to produce a result
/*public static string GetSalutation(int hour)
{
    string salutation; // placeholder value

    if (hour < 12)
        salutation = "Good Morning";
    else
        salutation = "Good Afternoon";

    return salutation; // return mutated variable
}*/

public static string GetSalutation(int hour) => hour < 12 ? "Good Morning" : "Good Afternoon";
به خط‌های کامنت شده دقت کنید؛ می‌بینیم که یک متغیر، تعریف شده که نگه دارنده‌ای برای خروجی خواهد بود. در واقع به اصطلاح آن را mutate می‌کند؛ در صورتیکه نیازی به آن نیست. ما می‌توانیم این کد را به صورت یک عبارت (Expression) در آوریم که خوانایی بیشتری دارد و کوتاه‌تر است.


استفاده از High-Order Function ها برای ایجاد کارایی بیشتر

در قسمت قبلی درباره توابع HOF صحبت کردیم. به طور خلاصه توابعی که یک تابع را به عنوان ورودی میگیرند و یک تابع را به عنوان خروجی برمی‌گردانند. به مثال زیر توجه کنید:
public static int Count<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, bool> predicate)
{
    int count = 0;

    foreach (TSource element in source)
    {
        checked
        {
            if (predicate(element))
            {
                count++;
            }
        }
    }

    return count;
}
این قطعه کد، مربوط به متد Count کتابخانه‌ی Linq می‌باشد. در واقع این متد تعدادی از چیز‌ها را تحت شرایط خاصی می‌شمارد. ما دو راهکار داریم، برای هر شرایط خاص، پیاده سازی نحوه‌ی شمردن را انجام دهیم و یا یک تابع بنویسیم که شرط شمردن را به عنوان ورودی دریافت کند و تعدادی را برگرداند.


ترکیب توابع

ترکیب توابع به عمل پیوند دادن چند تابع ساده، برای ایجاد توابعی پیچیده گفته می‌شود. دقیقا مانند عملی که در ریاضیات انجام می‌شود. خروجی هر تابع به عنوان ورودی تابع بعدی مورد استفاده قرار میگیرد و در آخر ما خروجی آخرین فراخوانی را به عنوان نتیجه دریافت میکنیم. ما میتوانیم در #C به روش برنامه نویسی تابعی، توابع را با یکدیگر ترکیب کنیم. به مثال زیر توجه کنید:
public static class Extensions
{
    public static Func<T, TReturn2> Compose<T, TReturn1, TReturn2>(this Func<TReturn1, TReturn2> func1, Func<T, TReturn1> func2)
    {
        return x => func1(func2(x));
    }
}

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        Func<int, int> square = (x) => x * x;
        Func<int, int> negate = x => x * -1;
        Func<int, string> toString = s => s.ToString();
        Func<int, string> squareNegateThenToString = toString.Compose(negate).Compose(square);
        Console.WriteLine(squareNegateThenToString(2));
    }
}
در مثال بالا ما سه تابع جدا داریم که میخواهیم نتیجه‌ی آن‌ها را به صورت پشت سر هم داشته باشیم. ما میتوانستیم هر کدام از این توابع را به صورت تو در تو بنویسیم؛ ولی خوانایی آن به شدت کاهش خواهد یافت. بنابراین ما از یک Extension Method استفاده کردیم.


Chaining / Pipe-Lining و اکستنشن‌ها

یکی از روش‌های مهم در سبک برنامه نویسی تابعی، فراخوانی متد‌ها به صورت زنجیره‌ای و پاس دادن خروجی یک متد به متد بعدی، به عنوان ورودی است. به عنوان مثال کلاس String Builder یک مثال خوب از این نوع پیاده سازی است. کلاس StringBuilder از پترن Fluent Builder استفاده می‌کند. ما می‌توانیم با اکستنشن متد هم به همین نتیجه برسیم. نکته مهم در مورد کلاس StringBuilder این است که این کلاس، شیء string را mutate نمیکند؛ به این معنا که هر متد، تغییری در object ورودی نمی‌دهد و یک خروجی جدید را بر می‌گرداند.
string str = new StringBuilder()
  .Append("Hello ")
  .Append("World ")
  .ToString()
  .TrimEnd()
  .ToUpper();
در این مثال  ما کلاس StringBuilder را توسط یک اکستنشن متد توسعه داده‌ایم:
public static class Extensions
{
    public static StringBuilder AppendWhen(this StringBuilder sb, string value, bool predicate) => predicate ? sb.Append(value) : sb;
}

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // Extends the StringBuilder class to accept a predicate
        string htmlButton = new StringBuilder().Append("<button").AppendWhen(" disabled", false).Append(">Click me</button>").ToString();
    }
}


نوع‌های اضافی درست نکنید ، به جای آن از کلمه‌ی کلیدی yield استفاده کنید!

گاهی ما نیاز داریم لیستی از آیتم‌ها را به عنوان خروجی یک متد برگردانیم. اولین انتخاب معمولا ایجاد یک شیء از جنس List یا به طور کلی‌تر Collection و سپس استفاده از آن به عنوان نوع خروجی است:
public static void Main()
{
    int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };

    foreach (int n in GreaterThan(a, 3))
    {
        Console.WriteLine(n);
    }
}


/*public static IEnumerable<int> GreaterThan(int[] arr, int gt)
{
    List<int> temp = new List<int>();
    foreach (int n in arr)
    {
        if (n > gt) temp.Add(n);
    }
    return temp;
}*/

public static IEnumerable<int> GreaterThan(int[] arr, int gt)
{
    foreach (int n in arr)
    {
        if (n > gt) yield return n;
    }
}
همانطور که مشاهده میکنید در مثال اول، ما از یک لیست موقت استفاده کرد‌ه‌ایم تا آیتم‌ها را نگه دارد. اما میتوانیم از این مورد با استفاده از کلمه کلیدی yield اجتناب کنیم. این الگوی iterate بر روی آبجکت‌ها در برنامه نویسی تابعی، خیلی به چشم میخورد.


برنامه نویسی declarative به جای imperative با استفاده از Linq

در قسمت قبلی به طور کلی درباره برنامه نویسی Imperative صحبت کردیم. در مثال زیر یک نمونه از تبدیل یک متد که با استایل Imperative نوشته شده به declarative را می‌بینید. شما میتوانید ببینید که چقدر کوتاه‌تر و خواناتر شده:
List<int> collection = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };

// Imparative style of programming is verbose
List<int> results = new List<int>();

foreach(var num in collection)
{
  if (num % 2 != 0) results.Add(num);
}

// Declarative is terse and beautiful
var results = collection.Where(num => num % 2 != 0);


Immutable Collection

در مورد اهمیت immutable قبلا صحبت کردیم؛ Immutable Collection ها، کالکشن‌هایی هستند که به جز زمانیکه ایجاد می‌شنود، اعضای آن‌ها نمی‌توانند تغییر کنند. زمانیکه یک آیتم به آن اضافه یا کم شود، یک لیست جدید، برگردانده خواهد شد. شما می‌توانید انواع این کالکشن‌ها را در این لینک ببینید.
به نظر میرسد که ایجاد یک کالکشن جدید میتواند سربار اضافی بر روی استفاده از حافظه داشته باشد، اما همیشه الزاما به این صورت نیست. به طور مثال اگر شما f(x)=y را داشته باشید، مقادیر x و y به احتمال زیاد یکسان هستند. در این صورت متغیر x و y، حافظه را به صورت مشترک استفاده می‌کنند. به این دلیل که هیچ کدام از آن‌ها Mutable نیستند. اگر به دنبال جزییات بیشتری هستید این مقاله به صورت خیلی جزیی‌تر در مورد نحوه پیاده سازی این نوع کالکشن‌ها صحبت میکند. اریک لپرت یک سری مقاله در مورد Immutable ها در #C دارد که میتوانید آن هار در اینجا پیدا کنید.

 

Thread-Safe Collections

اگر ما در حال نوشتن یک برنامه‌ی Concurrent / async باشیم، یکی از مشکلاتی که ممکن است گریبانگیر ما شود، race condition است. این حالت زمانی اتفاق می‌افتد که دو ترد به صورت همزمان تلاش میکنند از یک resource استفاده کنند و یا آن را تغییر دهند. برای حل این مشکل میتوانیم آبجکت‌هایی را که با آن‌ها سر و کار داریم، به صورت immutable تعریف کنیم. از دات نت فریمورک نسخه 4 به بعد  Concurrent Collection‌ها معرفی شدند. برخی از نوع‌های کاربردی آن‌ها را در لیست پایین می‌بینیم:
Collection
توضیحات
 ConcurrentDictionary 
  پیاده سازی thread safe از دیکشنری key-value 
 ConcurrentQueue 
  پیاده سازی thread safe از صف (اولین ورودی ، اولین خروجی) 
 ConcurrentStack 
  پیاده سازی thread safe از پشته (آخرین ورودی ، اولین خروجی) 
 ConcurrentBag 
  پیاده سازی thread safe از لیست نامرتب 

این کلاس‌ها در واقع همه مشکلات ما را حل نخواهند کرد؛ اما بهتر است که در ذهن خود داشته باشیم که بتوانیم به موقع و در جای درست از آن‌ها استفاده کنیم.

در این قسمت از مقاله سعی شد با روش‌های خیلی ساده، با مفاهیم اولیه برنامه نویسی تابعی درگیر شویم. در ادامه مثال‌های بیشتری از الگوهایی که میتوانند به ما کمک کنند، خواهیم داشت.   
مطالب
پیدا کردن لیست SQL server های نصب شده در یک شبکه


با آمدن SQL server 2008 استفاده از کتابخانه SQL-DMO برای انجام یک سری از امور بر روی اس کیوال سرور با استفاده از برنامه نویسی منسوخ شد. یکی از توانایی‌های این کتابخانه لیست کردن سرورهای اس کیوال (قابل دسترسی) موجود در شبکه بود.
برای مثال توسط این کتابخانه به صورت زیر می‌توان اینکار را انجام داد:
در قطعه کد زیر فرض بر این است که ارجاعی به کتابخانه sqldmo را در برگه com مربوط به project->add reference اضافه کرده‌اید:

using SQLDMO;
using System.Collections.Generic;

public static List<string> GetSQLServersList2()
{
List<string> result = new List<string>();
ApplicationClass sqlApp = new ApplicationClass();
NameList lst = sqlApp.ListAvailableSQLServers();
for (int i = 1; i <= lst.Count; i++)
result.Add(lst.Item(i));
lst = null;
sqlApp = null;

return result;

}

با منسوخ شدن این کتابخانه COM (که تنها تا اس کیوال سرور 2005 پشتیبانی می‌شود)، در نگارش‌های جدید (و قدیم) اس کیوال سرور، با استفاده از قطعه کد زیر می‌توان لیست تمام SQL server های نصب شده در یک شبکه به همراه instance های آنها را بدست آورد.

using System.Collections.Generic;
using System.Data;
using System.Data.Sql;

public class CListServers
{
public static List<string> GetSQLServersList()
{
List<string> result = new List<string>();

// Retrieve the enumerator instance and then the data.
var instance = SqlDataSourceEnumerator.Instance;
var table = instance.GetDataSources();

// Display the contents of the table.
foreach (DataRow row in table.Rows)
{
result.Add(string.Format("{0}\\{1}", row[0], row[1]));
}

return result;
}
}

راه دیگر:
کتابخانه COM یاد شده (SQL-DMO) در SQL server 2008 با کتابخانه SMO جایگزین شده است.
در این حالت خواهیم داشت:

using System.Collections.Generic;
using System.Data;
using Microsoft.SqlServer.Management.Smo;

public class CListServers
{
public static List<string> GetSQLServersListSMO()
{
List<string> result = new List<string>();
DataTable dt = SmoApplication.EnumAvailableSqlServers(false);
if (dt.Rows.Count > 0)
{
foreach (DataRow dr in dt.Rows)
{
result.Add(dr["Name"].ToString());
}
}
return result;
}
}

تقریبا کلیه اعمالی که از طریق management studio قابل انجام هستند با کمک این کتابخانه نیز از طریق برنامه نویسی می‌توان به آن‌ها پرداخت. برای مثال تهیه اسکریپت کلیه جداول ، تریگرها و غیره.

مطالب
اندازه گیری کارآیی کدها توسط NBench
این روزها جهت اندازه‌گیری کارآیی قطعات کدهای دات نتی، استفاده از فریم ورک‌های مخصوصی که بسیاری از نکات ریز مرتبط با اینگونه اندازه‌گیری‌ها را مانند warmup یا گرم کردن JIT (جهت عدم اندازه گیری زمان کامپایل پویای کدها، بجای زمان واقعی اجرای آن‌ها)، اندازه‌گیری فشار بر روی Garbage collector و غیره را انجام می‌دهند، بجای استفاده‌ی از Stop Watch، متداول است. یکی از معروفترین‌های این گروه، که تقریبا حالت استانداردی را در جهت اندازه گیری کارآیی کدهای دات نتی پیدا کرده‌است، فریم ورک سورس باز NBench است.


شروع به کار با NBench

برای شروع به کار با NBench، ابتدا نیاز است دو بسته‌ی نیوگت ذیل را نصب کرد:
PM> Install-Package NBench
PM> Install-Package NBench.Runner
عملکرد این فریم ورک، شبیه به عملکرد فریم ورک‌های آزمون‌های واحد است. برای مثال فرض کنید که می‌خواهید فشار حافظه و فشار بر روی GC قطعه کدی را اندازه گیری کنید:
[PerfBenchmark(RunMode = RunMode.Iterations, TestMode = TestMode.Measurement)]
[MemoryMeasurement(MemoryMetric.TotalBytesAllocated)]
public void AddMemoryMeasurement()
{
    const int numberOfAdds = 1000000;
    var dictionary = new Dictionary<int, int>();
    for (var i = 0; i < numberOfAdds; i++)
    {
        dictionary.Add(i, i);
    }
}
 
[PerfBenchmark(RunMode = RunMode.Iterations, TestMode = TestMode.Measurement)]
[GcMeasurement(GcMetric.TotalCollections, GcGeneration.AllGc)]
public void MeasureGarbageCollections()
{
    var dataCache = new List<int[]>();
    for (var i = 0; i < 500; i++)
    {
        for (var j = 0; j < 10000; j++)
        {
            var data = new int[100];
            dataCache.Add(data.ToArray());
        }
 
        dataCache.Clear();
    }
}
همانند نوشتن متدهای آزمون‌های واحد، ابتدا یک یا چند متد public void را در اینجا اضافه می‌کنیم.
سپس هر متد تست به ویژگی PerfBenchmark مزین می‌شود. در اینجا RunMode.Iterations به این معنا است که خودمان قصد داریم در طی یک حلقه، تعداد بار انجام را مشخص کنیم.
ویژگی MemoryMeasurement برای اندازه گیری حافظه‌ی مصرفی یک قطعه کد و GcMeasurement برای اندازه گیری فشار بر روی Garbage collector بکار می‌رود.


اجرای آزمون‌های NBench

پس از تهیه‌ی دو متد فوق، به پوشه‌ی packages\NBench.Runner.0.3.4\lib\net45 مراجعه کنید. یک فایل exe در آن موجود است که کار یافتن و اجرای آزمون‌های NBench را انجام می‌دهد. به عنوان پارامتر آن تنها کافی است مسیر اسمبلی برنامه (فایل exe و یا dll) را به آن ارسال کنیم:
 D:\Prog\NBenchSample\packages\NBench.Runner.0.3.4\lib\net45\NBench.Runner.exe "D:\Prog\NBenchSample\NBenchSample\bin\Release\NBenchSample.exe"
پس از آن، کار اجرای آزمون‌های NBench شروع شده و پس از مدتی ابتدا BEGIN WARMUP و END WARMUP‌ها را می‌توان مشاهده کرد و در آخر یک چنین خروجی ارائه می‌شود:
 --------------- RESULTS: NBenchSample.Program+AddMemoryMeasurement ---------------
TotalBytesAllocated: Max: 47,842,944.00 bytes, Average: 42,002,757.60 bytes, Min: 41,353,848.00 bytes, StdDev: 2,052,032.33 bytes
TotalBytesAllocated: Max / s: 359,074,078.19 bytes, Average / s: 311,474,786.96 bytes, Min / s: 300,926,928.79 bytes, StdDev / s: 16,869,581.62 bytes

--------------- RESULTS: NBenchSample.Program+MeasureGarbageCollections ---------------
TotalCollections [Gen0]: Max: 708.00 collections, Average: 702.80 collections, Min: 697.00 collections, StdDev: 3.65 collections
TotalCollections [Gen0]: Max / s: 111.55 collections, Average / s: 109.87 collections, Min / s: 107.88 collections, StdDev / s: 1.28 collections

TotalCollections [Gen1]: Max: 338.00 collections, Average: 334.60 collections, Min: 330.00 collections, StdDev: 2.41 collections
TotalCollections [Gen1]: Max / s: 53.61 collections, Average / s: 52.31 collections, Min / s: 51.10 collections, StdDev / s: 0.70 collections

TotalCollections [Gen2]: Max: 32.00 collections, Average: 24.80 collections, Min: 18.00 collections, StdDev: 4.73 collections
TotalCollections [Gen2]: Max / s: 4.91 collections, Average / s: 3.87 collections, Min / s: 2.86 collections, StdDev / s: 0.72 collections


نکته‌ای در مورد اندازه گیری فشار حافظه

حافظه توسط سیستم عامل، به صورت صفحات تخصیص داده می‌شود. برای مثال اگر شما به 12 بایت نیاز داشته باشید، سیستم عامل ممکن است 8 کیلوبایت را جهت کاهش تعداد بار تخصیص‌های حافظه و بالا بردن سرعت کار، در اختیار برنامه قرار دهد. بنابراین جهت رسیدن به بهترین نتیجه، در اینجا بهتر است تعداد زیادی شیء را مورد آزمایش قرار داد. برای مثال در آزمایش فوق بجای افزودن یک آیتم به دیکشنری، افزودن میلیون‌ها شیء، نویز استراتژی تخصیص حافظه‌ی توسط سیستم عامل را به حداقل می‌رساند.

شبیه به همین استراتژی، در پیاده سازی Dictionary نیز بکارگرفته شده‌است:
[PerfBenchmark(RunMode = RunMode.Iterations, TestMode = TestMode.Measurement)]
[MemoryMeasurement(MemoryMetric.TotalBytesAllocated)]
public void AddMemoryMeasurement_With_initial_Size()
{
    const int numberOfAdds = 1000000;
    var dictionary = new Dictionary<int, int>(numberOfAdds);
    for (var i = 0; i < numberOfAdds; i++)
    {
        dictionary.Add(i, i);
    }
}
اگر اینبار این آزمون را انجام دهیم، به نتیجه‌ی ذیل خواهیم رسید:
 --------------- RESULTS: NBenchSample.Program+AddMemoryMeasurement_With_initial_Size ---------------
TotalBytesAllocated: Max: 23,245,912.00 bytes, Average: 23,245,912.00 bytes, Min: 23,245,912.00 bytes, StdDev: 0.00 bytes
TotalBytesAllocated: Max / s: 394,032,435.34 bytes, Average / s: 389,108,363.43 bytes, Min / s: 378,502,981.34 bytes, StdDev / s: 5,575,519.09 bytes
در اینجا زمانیکه شیء دیکشنری ایجاد شده‌است، اندازه‌ی اولیه‌ی آن نیز مشخص گردیده‌است. همین مساله سبب شده‌است تا مصرف حافظه‌ی آن از نزدیک به 41 مگابایت (متد AddMemoryMeasurement ابتدای بحث) به نزدیک 24 مگابایت (متد AddMemoryMeasurement_With_initial_Size فوق) کاهش یابد.
علت اینجا است که دیکشنری در پشت صحنه، از یک متد ReSize استفاده می‌کند که شبیه به سیستم عامل، بیشتر از مقدار مورد نیاز جهت ذخیره‌ی اشیاء، برای کاهش تعداد بار تخصیص‌های حافظه، حافظه به خود اختصاص می‌دهد. به همین جهت زمانیکه اندازه‌ی اولیه را مشخص کرد‌ه‌ایم، کار تخصیص حافظه‌ی بیش از اندازه‌ی این شیء، به شدت کاهش یافته‌است.


بررسی متد MeasureGarbageCollections

در متد MeasureGarbageCollections، مقدار زیادی شیء بر روی heap ایجاد شده و GC را وادار به عکس العمل شدید می‌کند.
حلقه‌ی داخلی ایجاد شده نیز تعداد زیادی شیء را در جهت پاکسازی GC تخصیص می‌دهد. این پاکسازی در مرحله‌ا‌ی به نام generation 0 صورت می‌گیرد.
اشیاء اضافه شده‌ی به لیست، طول عمر بیشتری دارند (تا پایان حلقه). بنابراین از garbage collection at generation 0 جان سالم به در خواهند برد و در garbage collection at generation 1  به عمر آن‌ها پایان داده خواهد شد. هرچند ممکن است تعدادی از آن‌ها پاکسازی نشده و تا پایان full garbage collection (generation 2) باقی بمانند.
در آزمایش انجام شده، با ذکر GcGeneration.AllGc، هر سه مورد Gen0 تا Gen2 اندازه گیری خواهند شد. عموما اندازه گیری Gen0 و Gen1 مهم نیستند و این‌ها خیلی زود به پایان خواهند رسید. اگر تعداد بار رخ‌دادن Gen2 زیاد بود (یا اصلا وجود داشت)، می‌تواند سبب بروز مشکلات کارآیی شدیدی گردد.
بنابراین می‌توان بجای تنظیم GcGeneration.AllGc، صرفا از GcGeneration.Gen2 استفاده کرد.


اندازه‌گیری Throughput یا تعداد بار اجرای یک متد در ثانیه

روش دیگر کار با فریم ورک NBench، ایجاد یک کلاس مخصوص و سپس افزودن متدهای Setup مزین به PerfSetup، متد Cleanup مزین به PerfCleanup و سپس تعدادی متد اندازه گیری کارآیی توسط ویژگی PerfBenchmark است. در اینجا برای اندازه‌گیری سرعت اجرای متدها، از ویژگی CounterThroughputAssertion استفاده خواهد شد که پارامتر اول آن نام یک شمارشگر است. این شمارشگر در متد Setup ایجاد می‌شود (با یک نام دلخواه).
public class DictionaryThroughputTests
{
    private readonly Dictionary<int, int> _dictionary = new Dictionary<int, int>();
 
    private const string AddCounterName = "AddCounter";
    private Counter _addCounter;
    private int _key;
 
    private const int AverageOperationsPerSecond = 20000000;
 
    [PerfSetup]
    public void Setup(BenchmarkContext context)
    {
        _addCounter = context.GetCounter(AddCounterName);
        _key = 0;
    }
 
    [PerfBenchmark(RunMode = RunMode.Throughput, TestMode = TestMode.Test)]
    [CounterThroughputAssertion(AddCounterName, MustBe.GreaterThan, AverageOperationsPerSecond)]
    public void AddThroughput_ThroughputMode(BenchmarkContext context)
    {
        _dictionary.Add(_key++, _key);
        _addCounter.Increment();
    }
 
    [PerfBenchmark(RunMode = RunMode.Iterations, TestMode = TestMode.Test)]
    [CounterThroughputAssertion(AddCounterName, MustBe.GreaterThan, AverageOperationsPerSecond)]
    public void AddThroughput_IterationsMode(BenchmarkContext context)
    {
        for (var i = 0; i < AverageOperationsPerSecond; i++)
        {
            _dictionary.Add(i, i);
            _addCounter.Increment();
        }
    }
 
    [PerfCleanup]
    public void Cleanup(BenchmarkContext context)
    {
        _dictionary.Clear();
    }
}
در این آزمایش‌ها، RunMode.Throughput به معنای اجرای متد آزمایش به تعداد AverageOperationsPerSecond توسط فریم ورک NBench است. در حالت قید RunMode.Iterations، تعداد بار اجرا، توسط حلقه‌ای که ما مشخص کرده‌ایم، تعیین می‌گردد.
 --------------- RESULTS: NBenchSample.DictionaryThroughputTests+AddThroughput_ThroughputMode ---------------
[Counter] AddCounter: Max: 575,654.00 operations, Average: 575,654.00 operations, Min: 575,654.00 operations, StdDev: 0.00 operations
[Counter] AddCounter: Max / s: 7,205,997.59 operations, Average / s: 7,163,894.30 operations, Min / s: 7,075,316.79 operations, StdDev / s: 42,518.20 operations

--------------- RESULTS: NBenchSample.DictionaryThroughputTests+AddThroughput_IterationsMode ---------------
[Counter] AddCounter: Max: 20,000,000.00 operations, Average: 20,000,000.00 operations, Min: 20,000,000.00 operations, StdDev: 0.00 operations
[Counter] AddCounter: Max / s: 7,409,380.61 operations, Average / s: 7,250,991.24 operations, Min / s: 6,880,938.73 operations, StdDev / s: 148,085.19 operations
اگر دقت کنید، کارآیی اندازه گیری شده‌ی در حالت RunMode.Iterations بیشتر است از حالت RunMode.Throughput. چون در حالت RunMode.Throughput، فریم ورک کار اجرای متد را از طریق Reflection انجام می‌دهد. بنابراین بهتر است از حالت RunMode.Iterations، جهت رسیدن به نتایج دقیق‌تری استفاده کرد.
در اینجا برای گزارش دادن، عددهای Average و  Average / s باید مورد استفاده قرار گیرند.
مطالب دوره‌ها
بررسی مثال‌ها و جزئیات بیشتر تولید کدهای پویا توسط Reflection.Emit
نحوه معرفی متغیرهای محلی در Reflection.Emit

ابتدا مثال کامل ذیل را درنظر بگیرید:
using System;
using System.Reflection.Emit;

namespace FastReflectionTests
{
    class Program
    {
        static int Calculate(int a, int b, int c)
        {
            var result = a * b;
            return result - c;
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            //روش متداول
            Console.WriteLine(Calculate(10, 2, 3));

            //تعریف امضای متد
            var myMethod = new DynamicMethod(
                                        name: "CalculateMethod",
                                        returnType: typeof(int),
                                        parameterTypes: new[] { typeof(int), typeof(int), typeof(int) },
                                        m: typeof(Program).Module);
            //تعریف بدنه متد
            var il = myMethod.GetILGenerator();

            il.Emit(opcode: OpCodes.Ldarg_0); // بارگذاری اولین آرگومان بر روی پشته ارزیابی 
            il.Emit(opcode: OpCodes.Ldarg_1); // بارگذاری دومین آرگومان بر روی پشته ارزیابی 
            il.Emit(opcode: OpCodes.Mul); // انجام عملیات ضرب
            il.Emit(opcode: OpCodes.Stloc_0); // ذخیره سازی نتیجه عملیات ضرب در یک متغیر محلی
            il.Emit(opcode: OpCodes.Ldloc_0); // متغیر محلی را بر روی پشته ارزیابی قرار می‌دهد تا در عملیات بعدی قابل استفاده باشد
            il.Emit(opcode: OpCodes.Ldarg_2); // آرگومان سوم را بر روی پشته ارزیابی قرار می‌دهد
            il.Emit(opcode: OpCodes.Sub); // انجام عملیات تفریق
            il.Emit(opcode: OpCodes.Ret); // بازگشت نتیجه

            //فراخوانی متد پویا
            var method = (Func<int, int, int, int>)myMethod.CreateDelegate(typeof(Func<int, int, int, int>));
            Console.WriteLine(method(10, 2, 3));

        }
    }
}
در این مثال سعی کرده‌ایم معادل متد Calculate را که در ابتدای برنامه ملاحظه می‌کنید، با کدهای IL تولید کنیم. روش کار مانند قسمت قبل است. ابتدا وهله‌ی جدیدی را از کلاس DynamicMethod جهت معرفی امضای متد پویای خود ایجاد می‌کنیم. در اینجا نوع خروجی را int و نوع سه پارامتر آن‌را به نحوی که مشخص شده است توسط آرایه‌ای از typeهای int معرفی خواهیم کرد. سپس محل قرارگیری کد تولیدی پویا مشخص می‌شود.
در ادامه توسط ILGenerator، آرگومان‌های دریافتی بارگذاری شده، در هم ضرب می‌شوند. سپس نتیجه در یک متغیر محلی ذخیره شده و سپس از آرگومان سوم کسر می‌گردد. در آخر هم این نتیجه بازگشت داده خواهد شد.
در اینجا روش سومی را برای کار با متدهای پویا مشاهده می‌کنید. بجای تعریف یک delegate به صورت صریح همانند قسمت قبل، از یک Func یا حتی Action نیز بنابر امضای متد مد نظر، می‌توان استفاده کرد. در اینجا از یک Func که سه پارامتر int را قبول کرده و خروجی int نیز دارد، استفاده شده است.
اگر برنامه را اجرا کنید ... کرش خواهد کرد! با استثنای ذیل:
 System.InvalidProgramException was unhandled
Message=Common Language Runtime detected an invalid program.
علت اینجا است که در حین کار با System.Reflection.Emit، نیاز است نوع متغیر محلی مورد استفاده را نیز مشخص نمائیم. اینکار را توسط فراخوانی متد DeclareLocal که باید پس از فراخوانی GetILGenerator، درج گردد، می‌توان انجام داد:
 il.DeclareLocal(typeof(int));
با این تغییر، برنامه بدون مشکل اجرا خواهد شد.


نحوه تعریف برچسب‌ها در Reflection.Emit

در ادامه قصد داریم یک مثال پیشرفته‌تر را بررسی کنیم.
        static int Calculate(int x)
        {
            int result = 0;
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                result += i * x;
            }
            return result;
        }
در اینجا می‌خواهیم کدهای معادل متد محاسباتی فوق را توسط امکانات System.Reflection.Emit و کدهای IL تولید کنیم.
using System;
using System.Reflection.Emit;

namespace FastReflectionTests
{
    class Program
    {
        static int Calculate(int x)
        {
            int result = 0;
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                result += i * x;
            }
            return result;
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            //روش متداول
            Console.WriteLine(Calculate(10));

            //تعریف امضای متد
            var myMethod = new DynamicMethod(
                                        name: "CalculateMethod",
                                        returnType: typeof(int), // خروجی متد عدد صحیح است
                                        parameterTypes: new[] { typeof(int) }, // یک پارامتر عدد صحیح دارد
                                        m: typeof(Program).Module);
            //تعریف بدنه متد
            var il = myMethod.GetILGenerator();

            // از برچسب‌ها برای انتقال کنترل استفاده می‌شود
            // در اینجا به دو برچسب برای تعریف ابتدای حلقه
            // و همچنین برای پرش به جایی که متد خاتمه می‌یابد نیاز داریم
            var loopStart = il.DefineLabel();
            var methodEnd = il.DefineLabel();

            // variable 0; result = 0
            il.DeclareLocal(typeof(int)); //  برای تعریف متغیر محلی نتیجه عملیات
            il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0); // عدد ثابت صفر را بر روی پشته ارزیابی قرار می‌دهد
            il.Emit(OpCodes.Stloc_0); // و نهایتا این عدد ثابت به متغیر محلی انتساب داده خواهد شد

            // variable 1; i = 0
            il.DeclareLocal(typeof(int)); // در اینجا کار تعریف و مقدار دهی متغیر حلقه انجام می‌شود
            il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0); // عدد ثابت صفر را بر روی پشته ارزیابی قرار می‌دهد
            il.Emit(OpCodes.Stloc_1); // و نهایتا این عدد ثابت به متغیر حلقه در ایندکس یک انتساب داده خواهد شد

            // در اینجا کار تعریف بدنه حلقه شروع می‌شود
            il.MarkLabel(loopStart); // شروع حلقه را علامتگذاری می‌کنیم تا بعدا بتوانیم به این نقطه پرش نمائیم
            il.Emit(OpCodes.Ldloc_1); // در ادامه می‌خواهیم بررسی کنیم که آیا مقدار متغیر حلقه از عدد 10 کوچکتر است یا خیر
            il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, 10); // عدد ثابت ده را بر روی پشته ارزیابی قرار می‌دهد
            // برای انجام بررسی‌های تساوی یا کوچکتر یا بزرگتر نیاز است ابتدا دو متغیر مدنظر بر روی پشته قرار گیرند
            il.Emit(OpCodes.Bge, methodEnd);  // اگر اینطور نیست و مقدار متغیر از 10 کمتر نیست، کنترل برنامه را به انتهای متد هدایت خواهیم کرد

            // i * x
            il.Emit(OpCodes.Ldloc_1); // مقدار متغیر حلقه را بر روی پشته قرار می‌دهد
            il.Emit(OpCodes.Ldarg_0); // مقدار اولین آرگومان متد را بر روی پشته قرار می‌دهد
            il.Emit(OpCodes.Mul); // انجام عملیات ضرب
            // نتیجه این عملیات اکنون بر روی پشته قرار گرفته است

            // result += 
            il.Emit(OpCodes.Ldloc_0); // متغیر نتیجه را بر روی پشته قرار می‌دهد
            il.Emit(OpCodes.Add); // اکنون عملیات جمع بر روی نتیجه ضرب قسمت قبل که بر روی پشته قرار دارد و همچنین متغیر نتیجه انجام می‌شود
            il.Emit(OpCodes.Stloc_0); // ذخیره سازی نتیجه در متغیر محلی

            // i++
            // در اینجا کار افزایش متغیر حلقه انجام می‌شود
            il.Emit(OpCodes.Ldloc_1); // مقدار متغیر حلقه بر روی پشته قرار می‌گیرد
            il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1); // عدد ثابت یک بر روی پشته قرار می‌گیرد
            il.Emit(OpCodes.Add); // سپس این دو عدد بارگذاری شده با هم جمع خواهند شد
            il.Emit(OpCodes.Stloc_1); // نتیجه در متغیر حلقه ذخیره خواهد شد

            // مرحله بعد شبیه سازی حلقه با پرش به ابتدای برچسب آن است
            il.Emit(OpCodes.Br, loopStart);

            //در اینجا انتهای متد علامتگذاری شده است
            il.MarkLabel(methodEnd);
            il.Emit(OpCodes.Ldloc_0); // مقدار نتیجه بر روی پشته قرار داده شده
            il.Emit(OpCodes.Ret); // و بازگشت داده می‌شود

            //فراخوانی متد پویا
            var method = (Func<int, int>)myMethod.CreateDelegate(typeof(Func<int, int>));
            Console.WriteLine(method(10));
        }
    }
}
کد کامل معادل را به همراه کامنت گذاری سطر به سطر آن، ملاحظه می‌کنید. در اینجا نکته‌های جدید، نحوه تعریف برچسب‌ها و انتقال کنترل برنامه به آن‌ها هستند؛ جهت شبیه سازی حلقه و همچنین خاتمه آن و انتقال کنترل به انتهای متد.


فراخوانی متدها توسط کدهای پویای Reflection.Emit

در ادامه کدهای کامل یک مثال متد پویا را که متد print را فراخوانی می‌کند، ملاحظه می‌کنید:
using System;
using System.Reflection.Emit;

namespace FastReflectionTests
{
    class Program
    {
        public static void print(int i)
        {
            Console.WriteLine("i: {0}", i);
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            //روش متداول
            print(10);

            //تعریف امضای متد
            var myMethod = new DynamicMethod(
                                        name: "myMethod",
                                        returnType: typeof(void),
                                        parameterTypes: null, // پارامتری ندارد
                                        m: typeof(Program).Module);
            //تعریف بدنه متد
            var il = myMethod.GetILGenerator();
            il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, 10); // عدد ثابت 10 را بر روی پشته قرار می‌دهد
            // اکنون این مقدار بر روی پشته است و از آن می‌توان برای فراخوانی متد پرینت استفاده کرد
            il.Emit(OpCodes.Call, typeof(Program).GetMethod("print"));
            il.Emit(OpCodes.Ret);


            //فراخوانی متد پویا
            var method = (Action)myMethod.CreateDelegate(typeof(Action));
            method();
        }
    }
}
در اینجا از OpCode مخصوص فراخوانی متدها به نام Call که در قسمت‌های قبل در مورد آن بحث شد، استفاده گردیده است. برای اینکه امضای دقیقی را در اختیار آن قرار دهیم، می‌توان از Reflection استفاده کرد که نمونه‌ای از آن‌را در اینجا ملاحظه می‌کنید.
به علاوه چون خروجی امضای متد ما از نوع void است، اینبار delegate تعریف شده را از نوع Action تعریف کرده‌ایم و نه از نوع Func.


فراخوانی متدهای پویای Reflection.Emit توسط سایر متدهای پویای Reflection.Emit

فراخوانی یک متد پویای مشخص از طریق متد‌های پویای دیگر نیز همانند مثال قبل است:
using System;
using System.Reflection.Emit;

namespace FastReflectionTests
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //تعریف امضای متد
            var myMethod = new DynamicMethod(
                                        name: "mulMethod",
                                        returnType: typeof(int),
                                        parameterTypes: new[] { typeof(int) },
                                        m: typeof(Program).Module);
            //تعریف بدنه متد
            var il = myMethod.GetILGenerator();
            il.Emit(OpCodes.Ldarg_0); // اولین آرگومان متد را بر روی پشته قرار می‌دهد
            il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, 42); // عدد ثابت 42 را بر روی پشته قرار می‌دهد
            il.Emit(OpCodes.Mul); // ضرب این دو در هم
            il.Emit(OpCodes.Ret); // بازگشت نتیجه

            //فراخوانی متد پویا
            var method = (Func<int, int>)myMethod.CreateDelegate(typeof(Func<int, int>));
            Console.WriteLine(method(10));

            // فراخوانی متد پویای فوق در یک متد پویای دیگر
            var callerMethod = new DynamicMethod(
                                        name: "callerMethod",
                                        returnType: typeof(int),
                                        parameterTypes: new[] { typeof(int), typeof(int) },
                                        m: typeof(Program).Module);
            //تعریف بدنه متد
            var callerMethodIL = callerMethod.GetILGenerator();
            callerMethodIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0); // پارامتر اول متد را بر روی پشته قرار می‌دهد
            callerMethodIL.Emit(OpCodes.Ldarg_1); // پارامتر دوم متد را بر روی پشته قرار می‌دهد
            callerMethodIL.Emit(OpCodes.Mul); // ضرب این دو در هم
            //حاصل ضرب اکنون بر روی پشته است که در فراخوانی بعدی استفاده می‌شود
            callerMethodIL.Emit(OpCodes.Call, myMethod); // فراخوانی یک متد پویای دیگر
            callerMethodIL.Emit(OpCodes.Ret);

            //فراخوانی متد پویای جدید
            var method2 = (Func<int, int, int>)callerMethod.CreateDelegate(typeof(Func<int, int, int>));
            Console.WriteLine(method2(10, 2));
        }
    }
}
در مثال فوق ابتدا یک متد پویای ضرب را تعریف کرده‌ایم که عددی صحیح را دریافت و آن‌را در 42 ضرب می‌کند و نتیجه را بازگشت می‌دهد.
سپس متد پویای دومی تعریف شده است که دو عدد صحیح را دریافت و این دو را در هم ضرب کرده و سپس نتیجه را به عنوان پارامتر به متد پویای اول ارسال می‌کند.
هنگام فراخوانی OpCodes.Call، پارامتر دوم باید از نوع MethodInfo باشد. نوع یک DynamicMethod نیز همان MethodInfo است. بنابراین برای فراخوانی آن، کار خاصی نباید انجام شود و صرفا ذکر نام متغیر مرتبط با مد پویای مدنظر کفایت می‌کند.