مطالب
اصول طراحی شیء گرا: OO Design Principles - قسمت سوم

اصل هفتم: Liskove Substitution Principle

"ارث بری باید به صورتی باشد که زیر نوع را بتوان بجای ابر نوع استفاده کرد"

این اصل می‌گوید اگر قرار است از ارث بری استفاده شود، نحوه‌ی استفاده باید بدین گونه باشد که اگر یک شیء از کلاس والد ( Base-Parent-Super type ) داشته باشیم، باید بتوان آن را با شیء کلاس فرزند ( Sub Type-Child ) بدون هیچ گونه تغییری در منطق کد استفاده کننده از شیء مورد نظر، تغییر داد. به زبان ساده باید بتوان شیء فرزند را جایگزین شیء والد کرد.

نکته مهم: این اصل در مورد عکس این رابطه صحبتی نمی‌کند و دلیل آن هم منطق طراحی می‌باشد. تصور کنید که شیء ای داشته باشید که از یک کلاس والد، ارث برده باشد. نوشتن  کدی که شیء والد را بتوان جایگزین شیء فرزند کرد، بسیار سخت است؛ چرا که منطق متکی بر کلاس فرزند بسیار وابسته به جزییات کلاس فرزند است. در غیر این صورت وجود شیء فرزند، کم اهمیت میباشد.

با رعایت این اصل، میتوانیم در مواقعی که شروط مرتبط با کلاس فرزند را نداریم و یک سری منطق و قیود کلی مرتبط با کلاس والد را داریم، از شیء کلاس والد استفاده نماییم و وظیفه  نمونه گیری (instantiation ) آن را به یک کلاس دیگر محول کنیم. به مثال زیر توجه کنید:

 public class Parent
    {
        public string Name { get; set; }
        public int X { get; set; }
        public int Y { get; set; }
        public Parent()
        {
            X = Y = 0;
        }
        public virtual void Move()
        {
            X += 5;
            Y += 5;
        }
        public void Shoot() { }
        public virtual void Pass() { } 
    }
    public class Child1 : Parent
    {
        public override void Move()
        {
            X += 10;
            Y += 10;
        }
    }
    public class Child2 : Parent
    {
        public override void Move()
        {
            X += 20;
            Y += 20;
        }
    }
    public enum State
    {
        Start,
        Move,
        Shoot,
        Pass
    }
    public class Creator
    {
        public static Parent GetInstance(bool? condition)
        {
            if (condition == null)
            {
                return new Parent();
            }
            if (condition == true)
            {
                return new Child1();
            }
            else
            {
                return new Child2();
            }
        }
    }
    public class Context
    {
        public void SetState(ref State s)
        {
            s = State.Move;
        }
        public void Main()
        {
            State state =State.Start;
            
            // در مورد نوع این شیء چیزی نمیدانیم و وابسته به شرایط نوع آن متغیر است
            // در حقیقت شیء کلاس فرزند را جای شیء کلاس والد  قرار می‌دهیم و نه بالعکس

            Parent obj = Creator.GetInstance(null);
            
            // منطق برنامه وضعیت را تغییر می‌دهد
            SetState(ref state);

            // قواعد کلی و عمومی که بدون در نظر گرفتن کلاس (نوع) شیء بر آن اعمال می‌شود
            switch (state)
            {
                case State.Move:
                    obj.Move();
                    break;
                case State.Shoot:
                    obj.Shoot();
                    break;
                case State.Pass:
                    obj.Pass();
                    break;
                default:
                    break;
            }           
        }
    }

همانطور که در کدها نیز توضیح داده‌ام، کلاس‌های فرزند را جایگزین کلاس والد کرده‌ایم. اگر می‌خواستیم عکس رابطه را (شیء والد را به شیء فرزند انتقال دهیم) اعمال کنیم باید تغییر زیر را ایجاد میکردیم که با خطا روبرو خواهد شد:

Child1 obj = Creator.GetInstance(null);



اصل هشتم: Interface segregation

"واسط‌های کوچک بهتر از واسط‌های حجیم است"

این اصل به ما می‌گوید در تعریف واسط‌های متعدد خساست به خرج ندهیم و بجای آنکه یک واسط اصلی با وظیفه‌های بسیار داشته باشیم، بهتر است واسط‌های متعددی با وظیفه‌های کمتر داشته باشیم. برای درک این اصل ساده به عقب برمیگردیم، جایی که نیاز به واسط را توضیح دادیم. واسط، نقش تعریف پروتکل را دارد. اگر قرار باشد واسطی بزرگ با چندین مسئولیت داشته باشیم، آنگاه تعریف مستحکمی را از وظیفه‌ی واسط ارائه نداده‌ایم. لذا هر کلاس پیاده ساز این واسط، برخی وظیفه‌هایی را که نیاز به آن ندارد، باید تعریف و پیاده سازی کند. به مثال زیر نگاه کنید:

 public interface IHuman
    {
        void Move();
        void Eat();
        void LevelUp();
        void FireBullet();
    }
    public class Player : IHuman
    {
        public void Eat() { }
        public void FireBullet() { }
        public void LevelUp() { }
        public void Move() { }
    }
    public class Enemy : IHuman
    {
        public void Eat() { }
        public void FireBullet() { }
        public void LevelUp() { }
        public void Move() { }
    }
    public class Citizen : IHuman
    {
        public void Eat() { }
        public void FireBullet() { }
        public void LevelUp() { }
        public void Move() { }
    }

در این مثال که مربوط به مدل یک بازی با نقش‌های بازیکن، دشمن و شهروند (بی گناه!) است، طراحی به گونه‌ای است که دشمن و شهروند، توابعی را که نیاز ندارند، باید پیاده سازی کنند. در دشمن: Eat(), LevelUp() و در شهروند: Eat(), LevelUp(), FireBullet() . لذا واسط IHuman یک واسط کلی با وظیفه‌های متعدد است.

در مدل بهبود یافته که کلاس‌ها با پسوند Better بازنویسی شده‌اند داریم:

public interface IMovable { void Move(); }
    public interface IEatable { void Eat(); }
    public interface IPlayer { void LevelUp(); }
    public interface IShooter { void FireBullet(); }
    public class PlayerBetter : IPlayer, IMovable, IEatable, IShooter
    {
        public void Eat() { }
        public void FireBullet() { }
        public void LevelUp() { }
        public void Move() { }
    }
    public class EnemyBetter : IMovable, IShooter
    {
        public void FireBullet() { }
        public void Move() { }
    }
    public class CitizenBetter : IMovable
    {
        public void Move() { }
    }

در اینجا برای هر وظیفه یک واسط تعریف کرده ایم که باعث قوی شدن معنای هر واسط می‌شود.



اصل نهم: Dependency inversion

"وابستگی بین ماژول‌ها  را به وابستگی آن‌ها به انتزاع (واسط) تغییر بده"

این اصل که نمود آن را در الگو‌های طراحی dependency injection و factory میبینیم، میگوید که ماژول‌های بالادست (ماژول استفاده کننده ماژول پایین دست) به جای آنکه ارجاع مستقیمی را به ماژول‌های پایین دست داشته باشند، به انتزاعی (واسط) ارجاع بدهند که ماژول پایین دست آنرا پیاده سازی می‌کند یا به ارث میبرد. در واقع این اصل برای از بین بردن وابستگی قوی بین ماژول‌های بالا دست و پایین دست، به میدان آمده است. دو حکم اصلی از این اصل بر می‌آید:

الف – ماژول‌های بالا دست نباید وابسته به ماژول‌های پایین دست باشند. هر دو باید وابسته به انتزاع (واسط) باشند. وابستگی ماژول بالا دست از نوع ارجاع و وابستگی ماژول پایین دست از نوع ارث بری است.

ب – انتزاع نباید وابسته به جزییات باشد، بلکه جزییات باید وابسته به انتزاع باشد. یعنی در پیاده سازی منطق برنامه (که جزییات محسوب می‌شود) باید از واسط‌ها یا کلاس‌های انتزاعی استفاده کنیم و همچنین در نوشتن کلاس‌های انتزاعی نباید هیچ گونه ارجاعی را به کلاس‌های جزیی داشته باشیم.

در مثال زیر با نمونه‌ای از طراحی ناقض این اصل روبرو هستیم:

public class Controller
    {
        public Service Service { get; set; }
        public Controller()
        {
            // کنترلر باید نحوه نمونه گیری را بداند (ورودی‌های لازم) و این از وظایف آن خارج است
            Service = new Service(1);
        }
        public void DoWork()
        {
            Service.RunService();
        }
    }

    public class Service
    {
        public int State { get; set; }
        public Service(int s)
        {
            State = s;
        }
        public void RunService() { }
    }

در این مثال کلاس کنترلر، ماژول بالادست و کلاس سرویس، ماژول پایین دست محسوب میگردد. در ادامه طراحی مطلوب را نیز ارائه داده‌ام:

public class ControllerBetter
    {
        // ارجاع به واسط باعث انعطاف و کاهش وابستگی شده است
        public IService Service { get; set; }
        public ControllerBetter(IService service)
        {
            // یک کلاس دیگر وظیفه ارسال سرویس به سازنده کلاس کنترلر را دارد 
            // و مسئولیت نمونه گیری را از دوش کنترلر برداشته است
            Service = service;
        }
        public void DoWork()
        {
            Service.RunService();
        }
    }
    // کاهش وابستگی با تعریف واسط و تغییر وابستگی مستقیم بین کنترلر و سرویس
    public interface IService
    {
        void RunService();
    }
    // وابستگی جزییات به انتزاع
    public class ServiceBetter : IService
    {
        public int State { get; set; }
        public ServiceBetter(int s)
        {
            State = s;
        }
        public void RunService() { }
    }

نحوه بهبود طراحی را در توضیحات داخل کد مشاهده میکنید. در مقاله بعدی به اصول GRASP خواهم پرداخت. 

مطالب
اصول طراحی شیء گرا: OO Design Principles

قصد دارم مجموعه ای کامل از اصول طراحی شیء گرا، الگوهای طراحی و best practice ‌های مربوطه را ارائه دهم. از این رو ابتدا با اصول طراحی شروع می‌کنم. سپس در مقالات آتی به الگوهای مختلف خواهم پرداخت و تا جایی که معلومات اجازه دهد مشخص خواهم کرد که هر الگو متمرکز بر رعایت کدام یک از اصول است و اینکه آیا مناسب است از الگوی مورد نظر استفاده کنیم.

این مطالب نیز چکیده ای از آموزش‌های Lynda, Pluralsight , SkillFeed  و کتاب های Gang of four, Headfirst Design patterns  و ... میباشد


اصل اول: Encapsulate what varies

"آنچه را که تغییر می‌کند مشخص و جدا کن یا به عبارتی آنرا کپسوله کن"

برای آنکه بتوانیم کدی منعطف، قابل استفاده مجدد و خوانا داشته باشیم، ابتدا باید بخش‌های ثابت و متغیر کد را تشخیص دهیم و کاری کنیم تا بخش ثابت، بدون تکرار در جای جای برنامه استفاده شود و سپس برای بخش متغیر برنامه ریزی کنیم.


اصل دوم: Program to an interface not implementation

" برنامه نویسی را متمرکز بر واسط کن، نه نحوه‌ی پیاده سازی "

برای این اصل تعابیر مختلفی ارائه شده است:

  • تمرکز بر واسط‌ها به معنای تمرکز بر رفتار است که باعث می‌شود انعطاف برنامه بیشتر شده و با تغییر نحوه‌ی پیاده سازی بتوان همچنان سیستمی پایدار داشت.
  • تمرکز بر "چه کاری انجام می‌شود" باعث می‌شود بدون نگرانی از "چگونگی انجام آن" بتوانیم معماری سیستم را طراحی کنیم.
  • واسط‌ها نقش پروتکل را دارند و باعث پنهان شدن نحوه‌ی پیاده سازی از چشم کلاینت (استفاده کننده‌ی خدمت) می‌شوند و آنها را ملزم میکنند تا به ورودی و خروجی تمرکز کنند.

برای رعایت این اصل باید:

  • سعی بر تعریف واسط برای اکثر کلاس‌ها کنیم
  • اشیا را از نوع واسط تعریف کنیم، نه کلاس‌های پیاده ساز آن

در کد زیر نحوه‌ی تعریف واسط را برای کلاس و تعریف اشیاء از نوع واسط را میبینیم: 

    public interface IMyInterface
    {
        void DoWork();
    }

    public class MyImplementation1 : IMyInterface
    {
        public void DoWork()
        {
            var implementationName = this.GetType().ToString();
            Console.WriteLine("DoWork from " + implementationName);
        }
    }
    public class MyImplementation2 : IMyInterface
    {
        public void DoWork()
        {
            var implementationName = this.GetType().ToString();
            Console.WriteLine("DoWork from " + implementationName);
        }
    }

    public class Context
    {
        IMyInterface myInterface;

        public void Print() 
        {
            myInterface = new MyImplementation1();
            myInterface.DoWork();

            myInterface = new MyImplementation2();
            myInterface.DoWork();
        }
    }


اصل سوم: Favor composition over inheritance

"ترکیب را بر توارث ترجیح بده"

رابطه "دارد" (has a ) انعطاف بیشتری نسبت به ارث بری یا "از نوع ... هست" ( is a ) دارد. برای مثال فرض کنید کلاس Enemy رفتار Movable را دارد و این رفتار در طول بازی بر حسب موقعیتی تغییر میکند. اگر این رفتار را با توارث مدل کنیم، یعنی Enemy از نوع Movable باشد، آنگاه برای هر نوع رفتار Movable (هر نوع پیاده سازی) باید یک نوع Enemy داشته باشیم و تصور کنید بعضی از این پیاده سازی‌ها در کلاس Player یکسان باشد. آنگاه کد باید دوباره تکرار شود. حال تصور کنید این موقعیت را با ترکیب مدل کنیم. آنگاه کلاس Enemy یک شیء از جنس Movable خواهد داشت و در زمان نیاز میتواند نوع این رفتار را با نمونه گیری از کلاس‌های پیاده ساز آن، تغییر دهد. در واقع با اینکار اصل اول را رعایت کرده ایم و بخش ثابت را از بخش متغیر جدا نموده ایم.

در زیر مدلسازی با توارث را میبینیم: 

public interface Movable
    {
        void Move();
    }
    public class EnemyBase : Movable
    {
        // Enemy properties goes here
        protected int x, y;
        public virtual void Move()
        {
            x += 2;
            y += 2;
        }
    }
    public class EnemyWithMoveType2 : EnemyBase
    {
        // override the move method
        public override void Move()
        {
            x += 4;
            y += 4;
        }
    }
    public class EnemyWithMoveType3 : EnemyBase
    {
        // override the move method
        public override void Move()
        {
            x += 6;
            y += 6;
        }
    }
    public class PlayerBase : Movable
    {
        // Player properties goes here
        protected int x, y;
        public  virtual void Move()
        {
            // same code as EnemyBase move method
            x += 2;
            y += 2;
        }
    }
    public class PlayerWithMoveType2 : PlayerBase
    {
        // override the move method
        public override void Move()
        {
            // same code as EnemyWithMoveType2 move method
            x += 4;
            y += 4;
        }
    }
    public class PlayerWithMoveType3 : PlayerBase
    {
        // override the move method
        public override void Move()
        {
            // same code as EnemyWithMoveType3 move method
            x += 6;
            y += 6;
        }
    }  

در ادامه نیز مدلسازی با ترکیب را میبینیم: 

     public interface IMovable
    {
        void Move(ref int x, ref int y);
    }
    public class EnemyBase
    {
        // Enemy properties goes here
        protected int x, y;
        IMovable moveBehavior;
        public void SetMoveBehavior(IMovable _moveBehavior) { moveBehavior = _moveBehavior; }
        public void Move()
        {
            moveBehavior.Move(ref x,ref y);
        }
    }
    public class PlayerBase
    {
        // Player properties goes here
        protected int x, y;
        IMovable moveBehavior;
        public void SetMoveBehavior(IMovable _moveBehavior) { moveBehavior = _moveBehavior; }
        public void Move()
        {
            moveBehavior.Move(ref x, ref y);
        }
    }
    public class MoveBehavior1
    {
        public void Move(ref int x, ref int y)
        {
            x += 2;
            y += 2;
        }
    }
    public class MoveBehavior2 : IMovable
    {
        public void Move(ref int x, ref int y)
        {
            x += 4;
            y += 4;
        }
    }
    public class MoveBehavior3 : IMovable
    {
        public void Move(ref int x, ref int y)
        { 
            x += 6;
            y += 6;
        }
    }  

همانطور که میبینید، با فراخوانی تابع SetMoveBehavior میتوان رفتار را در زمان اجرا تغییر داد.

در مقاله‌ی بعدی به ادامه‌ی اصول خواهم پرداخت. از شنیدن نظرات و سوالات شما خرسند خواهم شد.

مطالب
آشنایی با الگوی IOC یا Inversion of Control (واگذاری مسئولیت)

کلاس Kid را با تعریف زیر در نظر بگیرید. هدف از آن نگهداری اطلاعات فرزندان یک شخص خاص می‌باشد:

namespace IOCBeginnerGuide
{
class Kid
{
private int _age;
private string _name;

public Kid(int age, string name)
{
_age = age;
_name = name;
}

public override string ToString()
{
return "KID's Age: " + _age + ", Kid's Name: " + _name;
}
}
}

اکنون کلاس والد را با توجه به اینکه در حین ایجاد این شیء، فرزندان او نیز باید ایجاد شوند؛ در نظر بگیرید:
using System;

namespace IOCBeginnerGuide
{
class Parent
{
private int _age;
private string _name;
private Kid _obj;

public Parent(int personAge, string personName, int kidsAge, string kidsName)
{
_obj = new Kid(kidsAge, kidsName);
_age = personAge;
_name = personName;
}

public override string ToString()
{
Console.WriteLine(_obj);
return "ParentAge: " + _age + ", ParentName: " + _name;
}
}
}

و نهایتا مثالی از استفاده از آن توسط یک کلاینت:

using System;

namespace IOCBeginnerGuide
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Parent p = new Parent(35, "Dev", 6, "Len");
Console.WriteLine(p);

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

که خروجی برنامه در این حالت مساوی سطرهای زیر می‌باشد:

KID's Age: 6, Kid's Name: Len
ParentAge: 35, ParentName: Dev

مثال فوق نمونه‌ای از الگوی طراحی ترکیب یا composition می‌باشد که به آن Object Dependency یا Object Coupling نیز گفته می‌شود. در این حالت ایجاد شیء والد وابسته است به ایجاد شیء فرزند.

مشکلات این روش:
1- با توجه به وابستگی شدید والد به فرزند، اگر نمونه سازی از شیء فرزند در سازنده‌ی کلاس والد با موفقیت روبرو نشود، ایجاد نمونه‌ی والد با شکست مواجه خواهد شد.
2- با از بین رفتن شیء والد، فرزندان او نیز از بین خواهند رفت.
3- هر تغییری در کلاس فرزند، نیاز به تغییر در کلاس والد نیز دارد (اصطلاحا به آن Dangling Reference هم گفته می‌شود. این کلاس آویزان آن کلاس است!).

چگونه این مشکلات را برطرف کنیم؟
بهتر است کار وهله سازی از کلاس Kid به یک شیء، متد یا حتی فریم ورک دیگری واگذار شود. به این واگذاری مسئولیت، delegation و یا inversion of control - IOC نیز گفته می‌شود.

بنابراین IOC می‌گوید که:
1- کلاس اصلی (یا همان Parent) نباید به صورت مستقیم وابسته به کلاس‌های دیگر باشد.
2- رابطه‌ی بین کلاس‌ها باید بر مبنای تعریف کلاس‌های abstract باشد (و یا استفاده از interface ها).

تزریق وابستگی یا Dependency injection
برای پیاده سازی IOC از روش تزریق وابستگی یا dependency injection استفاده می‌شود که می‌تواند بر اساس constructor injection ، setter injection و یا interface-based injection باشد و به صورت خلاصه پیاده سازی یک شیء را از مرحله‌ی ساخت وهله‌ای از آن مجزا و ایزوله می‌سازد.

مزایای تزریق وابستگی‌ها:
1- گره خوردگی اشیاء را حذف می‌کند.
2- اشیاء و برنامه را انعطاف پذیرتر کرده و اعمال تغییرات به آن‌ها ساده‌تر می‌شود.

روش‌های متفاوت تزریق وابستگی به شرح زیر هستند:

تزریق سازنده یا constructor injection :
در این روش ارجاعی از شیء مورد استفاده، توسط سازنده‌ی کلاس استفاده کننده از آن دریافت می‌شود. برای نمونه در مثال فوق از آنجائیکه کلاس والد به کلاس فرزندان وابسته است، یک ارجاع از شیء Kid به سازنده‌ی کلاس Parent باید ارسال شود.
اکنون بر این اساس تعاریف، کلاس‌های ما به شکل زیر تغییر خواهند کرد:

//IBuisnessLogic.cs
namespace IOCBeginnerGuide
{
public interface IBuisnessLogic
{
}
}

//Kid.cs
namespace IOCBeginnerGuide
{
class Kid : IBuisnessLogic
{
private int _age;
private string _name;

public Kid(int age, string name)
{
_age = age;
_name = name;
}

public override string ToString()
{
return "KID's Age: " + _age + ", Kid's Name: " + _name;
}
}
}

//Parent.cs
using System;

namespace IOCBeginnerGuide
{
class Parent
{
private int _age;
private string _name;
private IBuisnessLogic _refKids;

public Parent(int personAge, string personName, IBuisnessLogic obj)
{
_age = personAge;
_name = personName;
_refKids = obj;
}

public override string ToString()
{
Console.WriteLine(_refKids);
return "ParentAge: " + _age + ", ParentName: " + _name;
}
}
}

//CIOC.cs
using System;

namespace IOCBeginnerGuide
{
class CIOC
{
Parent _p;

public void FactoryMethod()
{
IBuisnessLogic objKid = new Kid(12, "Ren");
_p = new Parent(42, "David", objKid);
}

public override string ToString()
{
Console.WriteLine(_p);
return "Displaying using Constructor Injection";
}
}
}

//Program.cs
using System;

namespace IOCBeginnerGuide
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
CIOC obj = new CIOC();
obj.FactoryMethod();
Console.WriteLine(obj);

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

توضیحات:
ابتدا اینترفیس IBuisnessLogic ایجاد خواهد شد. تنها متدهای این اینترفیس در اختیار کلاس Parent قرار خواهند گرفت.
از آنجائیکه کلاس Kid توسط کلاس Parent استفاده خواهد شد، نیاز است تا این کلاس نیز اینترفیس IBuisnessLogic را پیاده سازی کند.
اکنون سازنده‌ی کلاس Parent بجای ارجاع مستقیم به شیء Kid ، از طریق اینترفیس IBuisnessLogic با آن ارتباط برقرار خواهد کرد.
در کلاس CIOC کار پیاده سازی واگذاری مسئولیت وهله سازی از اشیاء مورد نظر صورت گرفته است. این وهله سازی در متدی به نام Factory انجام خواهد شد.
و در نهایت کلاینت ما تنها با کلاس IOC سرکار دارد.

معایب این روش:
- در این حالت کلاس business logic، نمی‌تواند دارای سازنده‌ی پیش فرض باشد.
- هنگامیکه وهله‌ای از کلاس ایجاد شد دیگر نمی‌توان وابستگی‌ها را تغییر داد (چون از سازنده‌ی کلاس جهت ارسال مقادیر مورد نظر استفاده شده است).

تزریق تنظیم کننده یا Setter injection
این روش از خاصیت‌ها جهت تزریق وابستگی‌ها بجای تزریق آن‌ها به سازنده‌ی کلاس استفاده می‌کند. در این حالت کلاس Parent می‌تواند دارای سازنده‌ی پیش فرض نیز باشد.

مزایای این روش:
- از روش تزریق سازنده بسیار انعطاف پذیرتر است.
- در این حالت بدون ایجاد وهله‌ای می‌توان وابستگی اشیاء را تغییر داد (چون سر و کار آن با سازنده‌ی کلاس نیست).
- بدون نیاز به تغییری در سازنده‌ی یک کلاس می‌توان وابستگی اشیاء را تغییر داد.
- تنظیم کننده‌ها دارای نامی با معناتر و با مفهوم‌تر از سازنده‌ی یک کلاس می‌باشند.

نحوه‌ی پیاده سازی آن:
در اینجا مراحل ساخت Interface و همچنین کلاس Kid با روش قبل تفاوتی ندارند. همچنین کلاینت نهایی استفاده کننده از IOC نیز مانند روش قبل است. تنها کلاس‌های IOC و Parent باید اندکی تغییر کنند:

//Parent.cs
using System;

namespace IOCBeginnerGuide
{
class Parent
{
private int _age;
private string _name;

public Parent(int personAge, string personName)
{
_age = personAge;
_name = personName;
}

public IBuisnessLogic RefKID {set; get;}

public override string ToString()
{
Console.WriteLine(RefKID);
return "ParentAge: " + _age + ", ParentName: " + _name;
}
}
}

//CIOC.cs
using System;

namespace IOCBeginnerGuide
{
class CIOC
{
Parent _p;

public void FactoryMethod()
{
IBuisnessLogic objKid = new Kid(12, "Ren");
_p = new Parent(42, "David");
_p.RefKID = objKid;
}

public override string ToString()
{
Console.WriteLine(_p);
return "Displaying using Setter Injection";
}
}
}

همانطور که ملاحظه می‌کنید در این روش یک خاصیت جدید به نام RefKID به کلاس Parent اضافه شده است که از هر لحاظ نسبت به روش تزریق سازنده با مفهوم‌تر و خود توضیح دهنده‌تر است. سپس کلاس IOC جهت استفاده از این خاصیت اندکی تغییر کرده است.

ماخذ

مطالب
اصول طراحی شی‌ء گرا: OO Design Principles - قسمت دوم

اصل چهارم: Starve for loosely coupled designs

"به دنبال طراحی با اتصال سست بین اجزا باش"

اتصال بین اجزای برنامه نویسی باعث سخت‌تر شدن مدیریت تغییرات می‌شود؛ چرا که با تغییر یک بخش، بخش‌های متصل نیز دچار مشکل خواهند شد. اتصال‌ها از لحاظ نوع قدرت متفاوتند و اساسا سیستمی بدون اتصال وجود ندارد. لذا باید به دنبال یک طراحی با کمترین میزان قدرت اتصال یا همان سست اتصال باشیم.

تا به اینجا، اصل‌های دوم و سوم ما را در کاهش وابستگی و اتصال قوی کمک کرده‌اند. استفاده از واسط‌ها، باعث کاهش وابستگی به نوع پیاده سازی می‌شود. استفاده از ترکیب نیز به نوعی باعث از بین رفتن وابستگی قوی بین کلاس‌های فرزند و کلاس والد می‌شود و با روشی دیگر (استفاده از شیء در برگرفته شده برای پیاده سازی وظیفه‌ی تغییر کننده) وظایف را در کلاس‌ها پیاده سازی میکند. در زیر نمونه‌ی اتصال قوی و نتیجه‌ی آن را می‌بینیم: 

public class StrongCoupledConcreteA
    {
        public string GenerateString(string s) { return s + " from" + this.GetType().ToString(); }
    }

    public class StrongCoupledConcreteB
    {
        public void GenerateString(ref string s) { s += " from" + this.GetType().ToString(); }
    }

    public class Printer
    {
        bool condition;
        public Printer(bool cond)
        {
            condition = cond;
        }

        public void SetCondition(bool value) { condition = value; }

        public void Print()
        {
            string result;
            string input = " this message is";
            if (condition)
            {
                var stringGenerator = new StrongCoupledConcreteA();
                result = stringGenerator.GenerateString(input);
            }
            else
            {
                var stringGenerator = new StrongCoupledConcreteB();
                result = input;
                stringGenerator.GenerateString(ref result);
            }
            Console.WriteLine(result);
        }

    }
    public class Context
    {
        Printer printer;
        public void DoWork()
        {
            printer = new Printer(true);
            printer.Print();

            printer.SetCondition(false);
            printer.Print();
        }

    }

حال کد بازنویسی شده را با آن مقایسه کنید:

public interface IStringGenerator
        {
            string GenerateString(string s);
        }
        public class LooslyCoupledConcreteA : IStringGenerator
        {
            public string GenerateString(string s)
            {
                return s + " from " + this.GetType().ToString();
            }
        }
        public class LooslyCoupledConcreteB : IStringGenerator
        {
            public string GenerateString(string s)
            {
                return s + " from " + this.GetType().ToString();
            }
        }

           public class Printer
           {
               bool condition;
               public Printer(bool cond)
               {
                   condition = cond;
               }

               public void SetCondition(bool value) { condition = value; }

               public void Print()
               {
                   string result;
                   string input = " this message is";
                   IStringGenerator generator;
                   if (condition)
                   {
                       generator = new LooslyCoupledConcreteA();
                   }
                   else
                   {
                       generator = new LooslyCoupledConcreteB();
                   }
                   
                   result = generator.GenerateString(input);
                   Console.WriteLine(result);

               }

           }

با کمی دقت مشاهده میکنیم که در کلاس‌های strongly coupled با اینکه هدف هر دو کلاس تولید یک رشته است، ولی عدم وجود پروتکل باعث شده است نحوه‌ی گرفتن ورودی و برگرداندن خروجی متفاوت شود و در نتیجه نیازمند به اضافه کردن پیچیدگی در کلاس فراخوانی کننده‌ی آن‌ها می‌شویم. این در حالی است که در روش loosely coupled با ایجاد یک پروتکل (واسط IStringGenerator ) این پیچیدگی از بین رفته است. در اینجا نوع اتصال (وابستگی) از جنس اتصال (وابستگی) قوی به تعریف (prototype) و شاید به نوعی نحوه‌ی پیاده سازی متد می‌باشد.


SOLID Principles *

پنج اصل بعدی به اصول SOLID معروف هستند.

S: Single Responsibility

O: Open/Closed

L: Liskov’s Substitution

I: Interface Segregation

D: Dependency Injection


اصل پنجم: Single responsibility

"به دنبال ماژول‌های تک مسئولیتی باش"

در این قسمت مقصود از مسئولیت، «دلیلی است که کلاس باید تغییر کند» بدین معنا که اگر کلاسی با چند دلیل متفاوت مجبور به تغییر شود، آن کلاس چند مسئولیتی است. کلاس‌های چند مسئولیتی عموما کد حجیمی دارند؛ نام آنها تعریف دقیقی را از مسئولیتشان ارائه نمی‌دهد و با عنوانی بسیار کلی نامگذاری میشوند و اشکال زدایی آنها بسیار طاقت فرساست. از طرفی، چند مسئولیتی بودن یک کلاس، باعث از بین رفتن مزایای توارث می‌شود. مثلا فرض کنید دو مسئولیت A,B در واسطی بیان می‌شوند که به یکدیگر مرتبط نبوده و مستقلند. برای  مسئولیت A دو پیاده سازی و برای مسئولیت B،   سه پیاده سازی در نظر گرفته شده است و جمعا برای پشتیبانی از تمامی حالات باید شش کلاس پیاده ساز، در نظر گرفته شود که  توارث را سخت و بی معنی میکند زیرا قابلیت استفاده مجدد را از توارث سلب کرده است. با این وجود عملا رعایت همچین نکته‌ای در دنیای واقعی کار سختی است.

مثال زیر این مشکل را بیان می‌دارد: 

// single responsibility principle - bad example

    interface IEmail
    {
        void SetSender(string sender);
        void SetReceiver(string receiver);
        void SetContent(string content);
    }

    class Email : IEmail
    {
        public void SetSender(string sender)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
        public void SetReceiver(string receiver)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public void SetContent(string content)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

در این مثال کلاس Email دارای دو مسئولیت (دلیل برای تغییر) است: الف- نحوه مقداردهی فرستنده و گیرنده براساس پروتکل‌های مختلف مانند IMAP, POP3 ، بدین معنا که با تغییر پروتکل نیاز به تغییر پیاده سازی خواهیم شد. ب- تعریف محتوای پیام، بدین معنا که برای پشتیبانی از محتوای html, xml   نیاز به تغییر کلاس Email داریم.

با تغییر طراحی خواهیم داشت: 

// single responsibility principle - good example
    public interface IMessage
    {
        void SetSender(string sender);
        void SetReceiver(string receiver);
        void SetContent(IContent content);
    }

    public interface IContent
    {
        string GetAsString(); // used for serialization
    }

    public class Email : IMessage
    {        
        public void SetSender(string sender)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public void SetReceiver(string receiver)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public void SetContent(IContent content)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

در اینجا واسط IContent مسئولیت پشتیبانی از xml, html را خواهد داشت و نیازی به تغییر کلاس Email برای پشتیبانی از این فرمت‌های محتوای پیام را نخواهیم داشت.


اصل ششم: Open for extension, close for modification :  Open/Closed Principle

"پذیرای توسعه و بازدارنده از تغییر هر آنچه که هست، باش"

ا ین اصل می‌گوید طراحی باید به گونه‌ای باشد که با اضافه شدن یک ویژگی، کد‌های قبلی تغییری نکنند و فقط کدهای جدید برای پیاده سازی ویژگی جدید نوشته شوند.  برای درک بهتر به مثال زیر توجه کنید:

public class AreaCalculator
        {
            public double Area(object[] shapes)
            {
                double area = 0;

                foreach (var shape in shapes)
                {

                    if (shape is Square)
                    {
                        Square square = (Square)shape;
                        area += Math.Sqrt(square.Height);
                    }

                    if (shape is Triangle)
                    {
                        Triangle triangle = (Triangle)shape;
                        double TotalHalf = (triangle.FirstSide + triangle.SecondSide + triangle.ThirdSide) / 2;
                        area += Math.Sqrt(TotalHalf * (TotalHalf - triangle.FirstSide) *
                        (TotalHalf - triangle.SecondSide) * (TotalHalf - triangle.ThirdSide));
                    }

                    if (shape is Circle)
                    {
                        Circle circle = (Circle)shape;
                        area += circle.Radius * circle.Radius * Math.PI;
                    }

                }
                return area;
            }
        }
        public class Square
        {
            public double Height { get; set; }
        }
        public class Circle
        {
            public double Radius { get; set; }
        }
        public class Triangle
        {
            public double FirstSide { get; set; }
            public double SecondSide { get; set; }
            public double ThirdSide { get; set; }
        }

در اینجا کلاس AreaCalculator برای محاسبه مساحت تمام اشیاء ورودی، مساحت تک تک اشیاء را محاسبه میکند و نتیجه را برمی‌گرداند. در این مثال با اضافه شدن شکل هندسی جدید، باید کد این کلاس تغییر کند که با اصل Open/Closed مغایر است. برای بهبود این کد طراحی زیر پیشنهاد شده است:

public class AreaCalculator
{
    public double Area(Shape[] shapes)
    {
        double area = 0;

        foreach (var shape in shapes)
        {
            area += shape.Area();
        }

        return area;
    }
}
public abstract class Shape
{
    public abstract double Area();
}
public class Square : Shape
{
    public double Height { get { return _height; } }
    private double _height;

    public Square(double Height)
    {
        _height = Height;
    }

    public override double Area()
    {
        return Math.Sqrt(_height);
    }
}
public class Circle : Shape
{
    public double Radius { get { return _radius; } }

    private double _radius;

    public Circle(double Radius)
    {
        _radius = Radius;
    }

    public override double Area()
    {
        return _radius * _radius * Math.PI;
    }
}
public class Triangle : Shape
{
    public double FirstSide { get { return _firstSide; } }
    public double SecondSide { get { return _secondSide; } }
    public double ThirdSide { get { return _thirdSide; } }

    private double _firstSide;
    private double _secondSide;
    private double _thirdSide;

    public Triangle(double FirstSide, double SecondSide, double ThirdSide)
    {
        _firstSide = FirstSide;
        _secondSide = SecondSide;
        _thirdSide = ThirdSide;
    }

    public override double Area()
    {
        double TotalHalf = (_firstSide + _secondSide + _thirdSide) / 2;
        return Math.Sqrt(TotalHalf * (TotalHalf - _firstSide) * (TotalHalf - _secondSide) * (TotalHalf - _thirdSide));
    }
}

در این طراحی، پیچیدگی محاسبه مساحت هر شکل به کلاس آن شکل منتقل شده است و با اضافه شدن شکل جدید نیازی به تغییر کلاس AreaCalculator نداریم.

در مقاله‌ی بعدی به سه اصل دیگر اصول SOLID خواهم پرداخت.

مطالب
بررسی چند نکته در مورد ارث بری کلاس‌ها در #C
مقدمه
وراثت، بین کلاس‌های والد (Parent) و فرزند (Child) ارتباط ایجاد می‌کند. در این مطلب، با یک مثال ساده، نکات مختلفی را بررسی خواهیم کرد.

در ابتدا کلاس‌هایی را با نام parent و child، به شکل زیر ایجاد می‌کنیم:
public class Parent
{
  public Parent()
  {
            Console.WriteLine("Parent Constructor");
  }
  public void Print()
  {
            Console.WriteLine("Parent Print");
  }
} public class Child : Parent { public Child() { Console.WriteLine("Child Constructor"); } public void Print() { Console.WriteLine("Child Print"); } }
با کامپایل کد فوق، هشدار (نه خطا) زیر توسط ویژوال استودیو صادر خواهد شد:

هشدارفوق این نکته را تذکر می‌دهد که متد Print تعریف شده در کلاس Child، پیاده سازی متد Print را در کلاس والد، مخفی (Hide) می‌کند. به همین خاطر پیشنهاد می‌کند که اگر واقعا قصد چنین کاری را داریم (نادیده گرفتن پیاده سازی print کلاس والد) از کلمه کلیدی (keyword) new استفاده کنیم. بدین شکل:
 public new void Print()
  {
     Console.WriteLine("Child Print");
  }
حال با نمونه سازی کلاس‌های فوق، رفتار سازنده و متد Print را بررسی می‌کنیم:
Console.WriteLine("====Parent====");
Parent parent = new Parent();
parent.Print();

Console.WriteLine("====Child====");
Child child = new Child();
child.Print();

Console.WriteLine("====Parent Via Child====");
Parent pc = new Child();
pc.Print();
در قسمت اول نمونه سازی از والد، نکته خاصی وجود ندارد. در ابتدا سازنده و سپس فراخوانی متد Print اتفاق خواهد افتاد.
در قسمت دوم نمونه سازی از فرزند، ابتدا سازنده والد و سپس سازنده فرزند فراخوانی خواهند.
در بخش سوم، یک نمونه فرزند را از نوع والد، ایجاد کرد‌هایم .( () Parent pc=new Child). در این بخش ابتدا سازنده والد و بعد از آن سازنده فرزند، فراخوانی می‌شود و با فراخوانی متد Print، متد والد اجرا خواهد شد.


استفاده از Virtual  و Override
اگر بدنبال این باشیم که در قسمت سوم متد Print فرزند فراخوانی شود، مفاهیم virtual و override به کمک ما خواهند آمد:
  public class Parent
{
  public Parent()
  {
Console.WriteLine("Parent Constructor");
  }

  public virtual void  Print()
  {
Console.WriteLine("Parent Print");
  }
}

public class Child : Parent
{
  public Child()
  {
Console.WriteLine("Child Constructor");
  }

  public override void Print()
  {
Console.WriteLine("Child Print");
  }
}
با تعریف متد از نوع virtual، امکان تحریف رفتار پیش فرض متد را توسط فرزند‌ها، مهیا خواهیم کرد. فرزندان نیز با override کردن متد والد، پیاده سازی خود را اعمال می‌کنند.
اگر خروجی کد بالا را با قسمت قبل مقایسه کنید، متوجه خواهید شد که در قسمت سوم فرزند، رفتار متد والد را تحریف/بازنویسی (override) کرده است ( پیاده سازی فرزند اجرا شده است).


سازنده‌های استاتیک (Static Constructor)
سازنده‌های استاتیک برای مقدار دهی به داده‌های استاتیک و یا انجام عملیاتی که تنها قرار است یکبار انجام شوند مورد استفاده قرار میگیرند. این سازنده‌ها بصورت اتوماتیک قبل از ساخت نمونه و مقداردهی اعضای استاتیک و قبل از سازنده‌های غیر استاتیک اجرا می‌شوند.
   public class Parent
{
  static Parent()
  {
Console.WriteLine("Parent static Constructor");
  }
  public Parent()
  {
Console.WriteLine("Parent Constructor");
  }

  public virtual void  Print()
  {
Console.WriteLine("Parent Print");
  }
}

public class Child : Parent
{
  static Child()
  {
Console.WriteLine("Child static Constructor");
  }
  public Child()
  {
Console.WriteLine("Child Constructor");
  }

  public override void Print()
  {
Console.WriteLine("Child Print");
  }
در بخش سوم در ابتدا سازنده استاتیک فرزند و سپس سازنده استاتیک والد فراخوانی خواهند شد و ترتیب اجرای سایر متد‌ها و سازنده‌ها مثل قبل است.




  جمع بندی
* اگر نمونه‌ای از یک فرزند را ایجاد کنیم، ابتدا سازنده‌ی والد فراخوانی خواهد شد و پس از آن سازنده‌ی کلاس فرزند.
* اگر قصد تحریف رفتار متد والد را در فرزندان داریم، می‌توانیم این متد‌ها را در کلاس والد بصورت virtual تعریف کنیم.
مطالب
آموزش LightInject IoC Container - قسمت 1
LightInject در حال حاضر یکی از قدرتمند‌ترین IoC Container‌‌ها است که از لحاظ سرعت و کارآیی در بالاترین جایگاه در میان IoC Container‌‌های موجود قرار دارد. جهت بررسی کارایی IoC Container‌ها می‌توانید به این لینک مراجعه کنید . LightInject یک IoC Container فوق العاده سبک وزن می‌باشد که تمامی قابلیت‌های متداولی که از یک Service Container انتظار می‌رود را شامل می‌شود. تنها شامل یک فایل .cs می‌باشد که تمامی کدهای آن در همین یک فایل نوشته شده‌اند. در پروژه‌های کوچک تا بزرگ بدون از دست دادن کارآیی، با بالاترین سرعت ممکن عمل تزریق وابستگی را انجام می‌دهد. در این مجموعه مقالات به بررسی کامل این IoC Container می‌پردازیم و تمامی قابلیت‌های آن را آموزش می‌دهیم.

نحوه نصب و راه اندازی LightInject
در پنجره Package Manager Console می‌توانید با نوشتن دستور ذیل، نسخه باینری آن را نصب کنید که به فایل .dll آن Reference میدهد.

PM> Install-Package LightInject
 همچنین می‌توانید توسط دستور ذیل فایل .cs آن را به پروژه اضافه نمایید. 

PM> Install-Package LightInject.Source

 آماده سازی پروژه نمونه 
قبل از شروع کار با LightInject، یک پروژه Windows Forms Application را با ساختار کلاس‌های ذیل ایجاد نمایید. (در مقالات بعدی و پس از آموزش کامل LightInject نحوه استفاده از آن را در ASP.NET MVC نیز آموزش می‌دهیم)
    public class PersonModel
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
        public string Family { get; set; }
        public DateTime Birth { get; set; }
    }

    public interface IRepository<T> where T:class
    {
        void Insert(T entity);
        IEnumerable<T> FindAll();
    }

    public interface IPersonRepository:IRepository<PersonModel>
    {
    }

    public class PersonRepository:IPersonRepository
    {
        public void Insert(PersonModel entity)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public IEnumerable<PersonModel> FindAll()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

    public interface IPersonService
    {
        void Insert(PersonModel entity);
        IEnumerable<PersonModel> FindAll();
    }

    public class PersonService:IPersonService
    {
        private readonly IPersonRepository _personRepository;

        public PersonService(IPersonRepository personRepository)
        {
            _personRepository = personRepository;
        }

        public void Insert(PersonModel entity)
        {
            _personRepository.Insert(entity);
        }

        public IEnumerable<PersonModel> FindAll()
        {
            return _personRepository.FindAll();
        }
    }
توضیحات
PersonModel: ساختار داده ای جدول Person در سمت Application، که در لایه Domain Model ایجاد می‌گردد.
توجه: جهت سهولت تست و تسریع کدنویسی از لایه بندی و از کلاس‌های ViewModel استفاده نکردیم.
IRepository: یک Interface عمومی برای تمامی Interface‌های مربوط به Repository که عملیات مربوط به پایگاه داده مثل بروزرسانی و واکشی اطلاعات را انجام می‌دهند.
IPersonRepository: واسط بین لایه Service و لایه Repository می‌باشد.
PersonRepository: پیاده سازی واقعی عملیات مربوط به پایگاه داده برای PersonModel می‌باشد. به کلاسهایی که حاوی پیاده سازی واقعی کد می‌باشند Concrete Class می‌گویند.
IPersonService: واسط بین رابط کاربری و لایه سرویس می‌باشد. رابط کاربری به جای دسترسی مستقیم به PersonService از IPersonService استفاده می‌کند.
PersonService: دریافت درخواست‌های رابط کاربری و بررسی قوانین تجاری، سپس ارسال درخواست به لایه Repository در صورت صحت درخواست، و در نهایت ارسال پاسخ دریافتی به رابط کاربری. در واقع واسطی بین Repository و UI می‌باشد.
پس از ایجاد ساختار فوق کد مربوط به Form1 را بصورت زیر تغییر دهید.
public partial class Form1 : Form
    {
        private readonly IPersonService _personService;
        public Form1(IPersonService personService)
        {
            _personService = personService;
            InitializeComponent();
        }
    }
توضیحات
در کد فوق به منظور ارتباط با سرویس از IPersonService استفاده نمودیم که به عنوان پارامتر ورودی برای سازنده Form1 تعریف شده است. حتما با Dependency Inversion و انواع Dependency Injection آشنا هستید که به سراغ مطالعه این مقاله آمدید و علت این نوع کدنویسی را هم می‌دانید. بنابراین توضیح بیشتری در این مورد نمی‌دهم.
حال اگر برنامه را اجرا کنید در Program.cs با خطای عدم وجود سازنده بدون پارامتر برای Form1 مواجه می‌شوید که کد آن را باید به صورت زیر تغییر می‌دهیم.
        static void Main()
        {
            Application.EnableVisualStyles();
            Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
            var container = new ServiceContainer();
            container.Register<IPersonService, PersonService>();
            container.Register<IPersonRepository, PersonRepository>();
            Application.Run(new Form1(container.GetInstance<IPersonService>()));
        }
توضیحات
کلاس ServiceContainer وظیفه‌ی Register کردن یک کلاس را برای یک Interface دارد. زمانی که می‌خواهیم Form1 را نمونه سازی نماییم و Application را راه اندازی کنیم، باید نمونه ای را از جنس IPersonService ایجاد نموده و به سازنده‌ی Form1 ارسال نماییم. با رعایت اصل DIP، نمونه سازی واقعی یک کلاس لایه دیگر، نباید در داخل کلاس‌های لایه جاری انجام شود. برای این منظور از شیء container استفاده نمودیم و توسط متد GetInstance، نمونه‌ای از جنس IPersonService را ایجاد نموده و به Form1 پاس دادیم. حال container از کجا متوجه می‌شود که چه کلاسی را برای IPersonService نمونه سازی نماید؟
در خطوط قبلی توسط متد Register، کلاس PersonService را برای IPersonService ثبت نمودیم. container نیز برای نمونه سازی به کلاس هایی که برایش Register نمودیم مراجعه می‌نماید و نمونه سازی را انجام می‌دهد. جهت استفاده از PersonService به پارامتر ورودی IPersonRepository برای سازنده‌ی آن نیاز داریم که کلاس PersonRepository را برای IPersonRepository ثبت کردیم.
حال اگر برنامه را اجرا کنید، به درستی اجرا خواهد شد. برنامه را متوقف کنید و به کد موجود در Program.cs مراجعه نموده و دو خط مربوط به Register را Comment نمایید. سپس برنامه را اجرا کنید و خطای تولید شده را ببینید. این خطا بیان می‌کند که امکان نمونه سازی برای IPersonService را ندارد. چون قبلا هیچ کلاسی را برای آن Register نکرده ایم.
Named Services
در برخی مواقع، بیش از یک کلاس وجود دارند که ممکن است از یک Interface ارث بری نمایند. در این حالت و در زمان Register، باید به ServiceContainer بگوییم که کدام کلاس را باید نمونه سازی نماید. برای بررسی این موضوع، کلاسهای زیر را به ساختار پروژه اضافه نمایید.
    public class WorkerModel:PersonModel
    {
        public ManagerModel Manager { get; set; }
    }

    public class ManagerModel:PersonModel
    {
        public IEnumerable<WorkerModel> Workers { get; set; }
    }

    public class WorkerRepository:IPersonRepository
    {
        public void Insert(PersonModel entity)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public IEnumerable<PersonModel> FindAll()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

    public class ManagerRepository:IPersonRepository
    {
        public void Insert(PersonModel entity)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public IEnumerable<PersonModel> FindAll()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

    public class WorkerService:IPersonService
    {
        private readonly IPersonRepository _personRepository;

        public WorkerService(IPersonRepository personRepository)
        {
            _personRepository = personRepository;
        }

        public void Insert(PersonModel entity)
        {
            var worker = entity as WorkerModel;
            _personRepository.Insert(worker);
        }

        public IEnumerable<PersonModel> FindAll()
        {
            return _personRepository.FindAll();
        }
    }

    public class ManagerService:IPersonService
    {
        private readonly IPersonRepository _personRepository;

        public ManagerService(IPersonRepository personRepository)
        {
            _personRepository = personRepository;
        }

        public void Insert(PersonModel entity)
        {
            var manager = entity as ManagerModel;
            _personRepository.Insert(manager);
        }

        public IEnumerable<PersonModel> FindAll()
        {
            return _personRepository.FindAll();
        }
    }
توضیحات
دو کلاس Manager و Worker به همراه سرویس‌ها و Repository هایشان اضافه شده اند که از IPersonService و IPersonRepository مشتق شده اند.
حال کد کلاس Program را به صورت زیر تغییر می‌دهیم
...
 var container = new ServiceContainer();
            container.Register<IPersonService, PersonService>();
            container.Register<IPersonService, WorkerService>();
            container.Register<IPersonRepository, PersonRepository>();
            container.Register<IPersonRepository, WorkerRepository>();
            Application.Run(new Form1(container.GetInstance<IPersonService>()));
توضیحات
در کد فوق، چون WorkerService بعد از PersonService ثبت یا Register شده است، LightInject در زمان ارسال پارامتر به Form1، نمونه ای از کلاس WorkerService را ایجاد میکند. اما اگر بخواهیم از کلاس PersonService نمونه سازی نماید باید کد را به صورت زیر تغییر دهیم.
...
            container.Register<IPersonService, PersonService>("PersonService");
            container.Register<IPersonService, WorkerService>();
            container.Register<IPersonRepository, PersonRepository>();
            container.Register<IPersonRepository, WorkerRepository>();
            Application.Run(new Form1(container.GetInstance<IPersonService>("PersonService")));
همانطور که مشاهده می‌نمایید، در زمان Register نامی را به آن اختصاص دادیم که در زمان نمونه سازی از این نام استفاده شده است.
اگر در زمان ثبت، نامی را به نمونه‌ی مورد نظر اختصاص داده باشیم، و فقط یک Register برای آن Interface معرفی نموده باشیم، در زمان نمونه سازی، LightInject آن نمونه را به عنوان سرویس پیش فرض در نظر می‌گیرد.
  container.Register<IPersonService, PersonService>("PersonService");
  Application.Run(new Form1(container.GetInstance<IPersonService>()));
در کد فوق، چون برای IPersonService فقط یک کلاس برای نمونه سازی معرفی شده است، با فراخوانی متد GetInstance، حتی بدون ذکر نام، نمونه ای را از کلاس PersonService ایجاد می‌کند.
IEnumerable<T>
زمانی که چند کلاس را که از یک Interface مشتق شده اند، با هم Register می‌نمایید، LightInject این قابلیت را دارد که این کلاس‌های Register شده را در قالب یک لیست شمارشی برگردانید.
            container.Register<IPersonService, PersonService>();
            container.Register<IPersonService, WorkerService>("WorkerService");
            var personList = container.GetInstance<IEnumerable<IPersonService>>();
در کد فوق لیستی با دو آیتم ایجاد می‌شود که یک آیتم از نوع PersonService و دیگری از نوع WorkerService می‌باشد. همچنین از کد زیر نیز می‌توانید استفاده کنید:
            container.Register<IPersonService, PersonService>();
            container.Register<IPersonService, WorkerService>("WorkerService");
            var personList = container.GetAllInstances<IPersonService>();
به جای متد GetInstance از متد GetAllInstances استفاده شده است.
LightInject از Collection‌های زیر نیز پشتیبانی می‌نماید:
  • Array
  • ICollection<T>
  • IList<T>
  • IReadOnlyCollection<T>
  • IReadOnlyList<T>
Values
توسط LightInject می‌توانید مقادیر ثابت را نیز تعریف کنید
            container.RegisterInstance<string>("SomeValue");
            var value = container.GetInstance<string>();
متغیر value با رشته "SomeValue" مقداردهی می‌گردد. اگر چندین ثابت رشته ای داشته باشید می‌توانید نام جداگانه ای را به هر کدام اختصاص دهید و در زمان فراخوانی مقدار به آن نام اشاره کنید.
            container.RegisterInstance<string>("SomeValue","String1");
            container.RegisterInstance<string>("OtherValue","String2");
            var value = container.GetInstance<string>("String2");
متغیر value با رشته "OtherValue" مقداردهی می‌گردد.
مطالب
اصول طراحی شی گرا SOLID - #بخش اول اصل SRP
مخاطب چه کسی است؟
این مقاله برای کسانی در نظر گرفته شده است که حداقل پیش زمینه ای در مورد برنامه نویسی شی گرا داشته باشند.کسانی که تفاوت بین کلاس‌ها و اشیاء را میدانند و میتوانند در مورد ارکان پایه ای برنامه نویسی شی گرایی نظیر : کپسوله سازی (Encapsulation) ، کلاس‌های انتزاعی (Abstraction) ، چند ریختی (Polymorphism ) ، ارث بری (Inheritance) و... صحبت کنند.

مقدمه :
در جهان شی گرا ما فقط اشیاء را میبینیم که با یکدیگر در ارتباط هستند.کلاس ها، شی ها، ارث بری، کپسوله سازی ، کلاس‌های انتزاعی و ... کلماتی هستند که ما هر روز در حرفه‌ی خودمان بارها آنها را میشنویم.
در دنیای مدرن نرم افزار، بدون شک هر توسعه دهنده‌ی نرم افزار ،یکی از انواع زبان‌های شی گرا را برای استفاده انتخاب میکند. اما آیا او واقعا میداند که برنامه نویسی شی گرا به چه معنی است؟ آیا او واقعا از قدرت شی گرایی استفاده میکند؟
در این مقاله تصمیم گرفته ایم پای خود را فراتر از ارکان پایه ای برنامه نویسی شی گرا قرار دهیم و  بیشتر در مورد طراحی شی گرا صحبت کنیم.
طراحی شی گرا :
طراحی شی گرا یک فرایند از برنامه ریزی یک سیستم نرم افزاری است که در آن اشیاء برای حل مشکلات خاص با یکدیگر در ارتباط هستند. در حقیقت یک طراحی شی گرای مناسب ، کار توسعه دهنده را آسان میکند و یک طراحی نامناسب تبدیل به یک فاجعه برای او میشود.
هر کسی چگونه شروع میکند؟

وقتی کسانی شروع به ایجاد معماری نرم افزار میکنند، نشان میدهند که اهداف خوبی در سر دارند.آنها سعی میکنند از تجارب خود برای ساخت یک طراحی زیبا و تمیز استفاده کنند.  
 
اما با گذشت زمان، نرم افزار کارایی خود را از دست میدهد و بلااستفاده میشود. با هر درخواست ایجاد ویژگی جدید در نرم افزار ، به تدریج نرم افزار شکل خود را از دست میدهد و درنهایت ساده‌ترین تغییرات در نرم افزار موجب تلاش و دقت زیاد، زمان طولانی و مهمتر از همه بالا رفتن تعداد باگها در نرم افزار میشود.
چه کسی مقصر است؟
"تغییرات" یک قسمت جدایی ناپذیر از جهان نرم افزار هستند بنابراین ما نمتوانیم "تغییر" را مقصر بدانیم و در حقیقت این طراحی ما است که مشکل دارد.
یکی از بزرگترین دلایل مخرب کننده‌ی نرم افزار، تعریف وابستگی‌های ناخواسته و بیخود در قسمت‌های مختلف سیستم است. در این گونه طراحی‌ها ، هر قسمت از سیستم وابسته به چندین قسمت دیگر است ، بنابراین تغییر یک قسمت، بر روی قسمت‌های دیگر نیز تاثیر میگذارد و باعث این چنین مشکلاتی میشود. ولی در صورتی که ما قادر به مدیریت این وابستگی باشیم در آینده خواهیم توانست از این سیستم نرم افزاری به آسانی نگهداری کنیم.
 مثال: 

راه حل : اصول ، الگوهای طراحی و معماری نرم افزار
معماری نرم افزار به عنوان مثال MVC, MVP, 3-Tire به ما میگویند که پروژه‌ها از از چه ساختاری استفاده میکنند.
الگوهای طراحی یک سری راه حل‌های قابل استفاده‌ی مجدد را برای مسائلی که به طور معمول اتفاق می‌افتند، فراهم میکند. یا به عبارتی دیگر الگوهای طراحی راه کارهایی را به ما معرفی میکنند که میتوانند برای حل مشکلات کد نویسی بارها مورد استفاده قرار بگیرند.
اصول به ما میگوید اینها را انجام بده تا به آن دست پیدا کنی واینکه چطور انجامش میدهی به خودت بستگی دارد. هر کس یک سری اصول را در زندگی خود تعریف میکند مانند : "من هرگز دروغ نمیگویم" یا "من هرگز سیگار نمیکشم" و از این قبیل. او با دنبال کردن این اصول زندگی آسانی را برای خودش ایجاد میکند. به همین شکل، طراحی شی گرا هم مملو است از اصولی که به ما اجازه میدهد تا با طراحی مناسب مشکلاتمان را مدیریت کنیم.
آقای رابرت مارتین(Robert Martin) این موارد را به صورت زیر طبقه بندی کرده است :
1- اصول طراحی کلاس‌ها که SOLID نامیده می‌شوند.
2- اصول انسجام بسته بندی
3- اصول اتصال بسته بندی
در این مقاله ما در مورد اصول SOLID به همراه مثال‌های کاربردی صحبت خواهیم کرد.
SOLID مخففی از 5 اصول معرفی شده توسط آقای مارتین است:
S -> Single responsibility Principle
O-> Open Close Principle
L-> Liskov substitution principle
I -> Interface Segregation principle
D-> Dependency Inversion principle
اصل 1) S - SRP - Single responsibility Principle 
به کد زیر توجه کنید :
public class Employee
{
    public string EmployeeName { get; set; }
    public int EmployeeNo { get; set; }

    public void Insert(Employee e) 
    {
        //Database Logic written here
    }
    public void GenerateReport(Employee e)
    {
        //Set report formatting
    }
}
در کد بالا هر زمان تغییری در یک قسمت از کد ایجاد شود این احتمال وجود دارد که قسمت دیگری از آن مورد تاثیر این تغییر قرار بگیرد و به مشکل برخورد کنید. دلیل نیز مشخص است : هر دو در یک خانه‌ی مشابه و دارای یک والد یکسان هستند.
برای مثال با تغییر یک پراپرتی ممکن است متدهای هم خانه که از آن استفاده میکنند با مشکل مواجه شوند و باید این تغییرات را نیز در آنها انجام داد. در هر صورت خیلی مشکل است که همه چیز را کنترل کنیم.  بنابراین تنها تغییر موجب دوبرابر شدن عملیات تست میشود و شاید بیشتر.
اصل SRP برای رفع این مشکل میگوید "هر ماژول نرم افزاری میبایست تنها یک دلیل برای تغییر داشته باشد".
(منظور از ماژول نرم افزاری همان کلاس‌ها ، توابع و ... است و عبارت "دلیل برای تغییر" همان مسئولیت است.) به عبارتی هر شی باید یک مسئولیت بیشتر بر عهده نداشته باشد.  هدف این قانون جدا سازی مسئولیت­های چسبیده به هم است. به عنوان مثال کلاسی که هم مسئول ذخیره سازی و هم مسئول ارتباط با واسط کاربر است، این اصل را نقض می­کند و باید به دو کلاس مجزا تقسیم شود.  
 برای رسیدن به این منظور میتوانیم مثال بالا را به صورت 3 کلاس مختلف ایجاد کنیم :
1- Employee  : که حاوی خاصیت‌ها است.
2- EmployeeDB : عملیات دیتابیسی نظیر درج رکورد و واکشی رکوردها از دیتابیس را انجام میدهد.
3- EmployeeReport : وظایف مربوط به ایجاد گزارش‌ها را انجام میدهد.
کد حاصل :
public class Employee
{
    public string EmployeeName { get; set; }
    public int EmployeeNo { get; set; }
}

public class EmployeeDB
{
    public void Insert(Employee e) 
    {
        //Database Logic written here
    }
    public Employee Select() 
    {
        //Database Logic written here
    }
}

public class EmployeeReport
{
    public void GenerateReport(Employee e)
    {
        //Set report formatting
    }
}
این روش برای متد‌ها نیز صدق میکند به طوری که هر متد باید مسئولیت واحدی داشته باشد.
برای مثال قطعه کد زیر اصل SRP را نقض میکند :
//Method with multiple responsibilities – violating SRP
public void Insert(Employee e)
{     
    string StrConnectionString = "";       
    SqlConnection objCon = new SqlConnection(StrConnectionString); 
    SqlParameter[] SomeParameters=null;//Create Parameter array from values
    SqlCommand objCommand = new SqlCommand("InertQuery", objCon);
    objCommand.Parameters.AddRange(SomeParameters);
    ObjCommand.ExecuteNonQuery();
}
این متد وظایف مختلفی را انجام میدهد مانند اتصال به دیتابیس ، ایجاد پارامتر‌ها برای مقادیر، ایجاد کوئری و در نهایت اجرای آن بر روی دیتابیس.
اما با توجه به اصل SRP میتوان آن را به صورت زیر بازنویسی کرد :
//Method with single responsibility – follow SRP
public void Insert(Employee e)
{            
    SqlConnection objCon = GetConnection();
    SqlParameter[] SomeParameters=GetParameters();
    SqlCommand ObjCommand = GetCommand(objCon,"InertQuery",SomeParameters);
    ObjCommand.ExecuteNonQuery();
}

private SqlCommand GetCommand(SqlConnection objCon, string InsertQuery, SqlParameter[] SomeParameters)
{
    SqlCommand objCommand = new SqlCommand(InsertQuery, objCon);
    objCommand.Parameters.AddRange(SomeParameters);
    return objCommand;
}

private SqlParameter[] GetParaeters()
{
    //Create Paramter array from values
}

private SqlConnection GetConnection()
{
    string StrConnectionString = "";
    return new SqlConnection(StrConnectionString);
}
مطالب
درخت‌ها و گراف‌ها قسمت سوم
همانطور که در قسمت قبلی گفتیم، در این قسمت قرار است به پیاده سازی درخت جست و جوی دو دویی مرتب شده بپردازیم. در مطلب قبلی اشاره کردیم که ما متدهای افزودن، جستجو و حذف را قرار است به درخت اضافه کنیم و برای هر یک از این متدها توضیحاتی را ارائه خواهیم کرد. به این نکته دقت داشته باشید درختی که قصد پیاده سازی آن را داریم یک درخت متوازن نیست و ممکن است در بعضی شرایط کارآیی مطلوبی نداشته باشد.
همانند مثال‌ها و پیاده سازی‌های قبلی، دو کلاس داریم که یکی برای ساختار گره است <BinaryTreeNode<T و دیگری برای ساختار درخت اصلی <BinaryTree<T.
کلاس BinaryTreeNode که در پایین نوشته شده‌است بعدا داخل کلاس BinaryTree قرار خواهد گرفت:
internal class BinaryTreeNode<T> :
    IComparable<BinaryTreeNode<T>> where T : IComparable<T>
{
    // مقدار گره
    internal T value;
 
    // شامل گره پدر
    internal BinaryTreeNode<T> parent;
 
    // شامل گره سمت چپ
    internal BinaryTreeNode<T> leftChild;
 
    // شامل گره سمت راست
    internal BinaryTreeNode<T> rightChild;
 
    /// <summary>سازنده</summary>
    /// <param name="value">مقدار گره ریشه</param>
    public BinaryTreeNode(T value)
    {
        if (value == null)
        {
            // از آن جا که نال قابل مقایسه نیست اجازه افزودن را از آن سلب می‌کنیم
            throw new ArgumentNullException(
                "Cannot insert null value!");
        }
 
        this.value = value;
        this.parent = null;
        this.leftChild = null;
        this.rightChild = null;
    }
 
    public override string ToString()
    {
        return this.value.ToString();
    }
 
    public override int GetHashCode()
    {
        return this.value.GetHashCode();
    }
 
    public override bool Equals(object obj)
    {
        BinaryTreeNode<T> other = (BinaryTreeNode<T>)obj;
        return this.CompareTo(other) == 0;
    }
 
    public int CompareTo(BinaryTreeNode<T> other)
    {
        return this.value.CompareTo(other.value);
    }
}
تکلیف کدهای اولیه که کامنت دارند روشن است و قبلا چندین بار بررسی کردیم ولی کدها و متدهای جدیدتری نیز نوشته شده‌اند که آن‌ها را بررسی می‌کنیم:
ما در مورد این درخت می‌گوییم که همه چیز آن مرتب شده است و گره‌ها به ترتیب چیده شده اند و اینکار تنها با مقایسه کردن گره‌های درخت امکان پذیر است. این مقایسه برای برنامه نویسان از طریق یک ذخیره در یک ساختمان داده خاص یا اینکه آن را به یک نوع Type قابل مقایسه ارسال کنند امکان پذیر است. در سی شارپ نوع قابل مقایسه با کلمه‌های کلیدی زیر امکان پذیر است:
T : IComparable<T>
در اینجا T می‌تواند هر نوع داده‌ای مانند Byte و int و ... باشد؛ ولی علامت : این محدودیت را اعمال می‌کند که کلاس باید از اینترفیس IComparable ارث بری کرده باشد. این اینترفیس برای پیاده‌سازی تنها شامل تعریف یک متد است به نام (CompareTo(T obj که عمل مقایسه داخل آن انجام می‌گردد و در صورت بزرگ بودن شیء جاری از آرگومان داده شده، نتیجه‌ی برگردانده شده، مقداری مثبت، در حالت برابر بودن، مقدار 0 و کوچکتر بودن مقدارمنفی خواهد بود. شکل تعریف این اینترفیس تقریبا چنین چیزی باید باشد:
public interface IComparable<T>
{
    int CompareTo(T other);
}
نوشتن عبارت بالا در جلوی کلاس، به ما این اطمینان را می‌بخشد که که نوع یا کلاسی که به آن پاس می‌شود، یک نوع قابل مقایسه است و از طرف دیگر چون می‌خواهیم گره‌هایمان نوعی قابل مقایسه باشند <IComparable<T را هم برای آن ارث بری می‌کنیم.
همچنین چند متد دیگر را نیز override کرده‌ایم که اصلی‌ترین آن‌ها GetHashCode و Equal است. موقعی که متد CompareTo مقدار 0 بر می‌گرداند مقدار برگشتی Equals هم باید True باشد.
... و یک نکته مفید برای خاطرسپاری اینکه موقعیکه دو شیء با یکدیگر برابر باشند، کد هش تولید شده آن‌ها نیز با هم برابر هستند. به عبارتی اشیاء یکسان کد هش یکسانی دارند. این رفتار سبب می‌شود که که بتوانید مشکلات زیادی را که در رابطه با مقایسه کردن پیش می‌آید، حل نمایید. 

پیاده سازی کلاس اصلی BinarySearchTree
مهمترین نکته در کلاس زیر این مورد است که ما اصرار داشتیم، T باید از اینترفیس IComparable مشتق شده باشد. بر این حسب ما می‌توانیم با نوع داده‌هایی چون int یا string کار کنیم، چون قابل مقایسه هستند ولی نمی‌توانیم با  []int یا streamreader کار کنیم چرا که قابل مقایسه نیستند.
public class BinarySearchTree<T>    where T : IComparable<T>
{
    /// کلاسی که بالا تعریف کردیم
    internal class BinaryTreeNode<T> :
        IComparable<BinaryTreeNode<T>> where T : IComparable<T>
    {
        // …
    }
 
    /// <summary>
    /// ریشه درخت
    /// </summary>
    private BinaryTreeNode<T> root;
 
    /// <summary>
    /// سازنده کلاس
    /// </summary>
    public BinarySearchTree()
    {
        this.root = null;
    }
 
//پیاده سازی متدها مربوط به افزودن و حذف و جست و جو
}
در کد بالا ما کلاس اطلاعات گره را به کلاس اضافه می‌کنیم و یه سازنده و یک سری خصوصیت رابه آن اضافه کرده ایم.در این مرحله گام به گام هر یک از سه متد افزودن ، جست و جو و حذف را بررسی می‌کنیم و جزئیات آن را توضیح می‌دهیم.

افزودن یک عنصر جدید
افزودن یک عنصر جدید در این درخت مرتب شده، مشابه درخت‌های قبلی نیست و این افزودن باید طوری باشد که مرتب بودن درخت حفظ گردد. در این الگوریتم برای اضافه شدن عنصری جدید، دستور العمل چنین است: اگر درخت خالی بود عنصر را به عنوان ریشه اضافه کن؛ در غیر این صورت مراحل زیر را نجام بده:
  • اگر عنصر جدید کوچکتر از ریشه است، با یک تابع بازگشتی عنصر جدید را به زیر درخت چپ اضافه کن.
  • اگر عنصر جدید بزرگتر از ریشه است، با یک تابع بازگشتی عنصر جدید را به زیر درخت راست اضافه کن.
  • اگر عنصر جدید برابر ریشه هست، هیچ کاری نکن و خارج شو.

پیاده سازی الگوریتم بالا در کلاس اصلی:
public void Insert(T value)
{
    this.root = Insert(value, null, root);
}
 
/// <summary>
/// متدی برای افزودن عنصر به درخت
/// </summary>
/// <param name="value">مقدار جدید</param>
/// <param name="parentNode">والد گره جدید</param>
/// <param name="node">گره فعلی که همان ریشه است</param>
/// <returns>گره افزوده شده</returns>
private BinaryTreeNode<T> Insert(T value,
        BinaryTreeNode<T> parentNode, BinaryTreeNode<T> node)
{
    if (node == null)
    {
        node = new BinaryTreeNode<T>(value);
        node.parent = parentNode;
    }
    else
    {
        int compareTo = value.CompareTo(node.value);
        if (compareTo < 0)
        {
            node.leftChild =
                Insert(value, node, node.leftChild);
        }
        else if (compareTo > 0)
        {
            node.rightChild =
                Insert(value, node, node.rightChild);
        }
    }
 
    return node;
}
متد درج سه آرگومان دارد، یکی مقدار گره جدید است؛ دوم گره والد که با هر بار صدا زدن تابع بازگشتی، گره والد تغییر خواهد کرد و به گره‌های پایین‌تر خواهد رسید و سوم گره فعلی که با هر بار پاس شدن به تابع بازگشتی، گره ریشه‌ی آن زیر درخت است.
در مقاله قبلی اگر به یاد داشته باشید گفتیم که جستجو چگونه انجام می‌شود و برای نمونه به دنبال یک عنصر هم گشتیم و جستجوی یک عنصر در این درخت بسیار آسان است. ما این کد را بدون تابع بازگشتی و تنها با یک حلقه while پیاده خواهیم کرد. هر چند مشکلی با پیاده سازی آن به صورت بازگشتی وجود ندارد.
الگوریتم از ریشه بدین صورت آغاز می‌گردد و به ترتیب انجام می‌شود:
  • اگر عنصر جدید برابر با گره فعلی باشد، همان گره را بازگشت بده.
  • اگر عنصر جدید کوچکتر از گره فعلی است، گره سمت چپ را بردار و عملیات را از ابتدا آغاز کن (در کد زیر به ابتدای حلقه برو).
  • اگر عنصر جدید بزرگتر از گره فعلی است، گره سمت راست را بردار و عملیات را از ابتدا آغاز  کن.
در انتها اگر الگوریتم، گره را پیدا کند، گره پیدا شده را باز می‌گرداند؛ ولی اگر گره را پیدا نکند، یا درخت خالی باشد، مقدار برگشتی نال خواهد بود.

حذف یک عنصر
حذف کردن در این درخت نسبت به درخت دودودیی معمولی پیچیده‌تر است. اولین گام این عمل، جستجوی گره مدنظر است. وقتی گره‌ایی را مدنظر داشته باشیم، سه بررسی زیر انجام می‌گیرد:
  • اگر گره برگ هست و والد هیچ گره‌ای نیست، به راحتی گره مد نظر را حذف می‌کنیم و ارتباط گره والد با این گره را نال می‌کنیم.
  • اگر گره تنها یک فرزند دارد (هیچ فرقی نمی‌کند چپ یا راست) گره مدنظر حذف و فرزندش را جایگزینش می‌کنیم.
  • اگر گره دو فرزند دارد، کوچکترین گره در زیر درخت سمت راست را پیدا کرده و با گره مدنظر جابجا می‌کنیم. سپس یکی از دو عملیات بالا را روی گره انجام می‌دهیم.
اجازه دهید عملیات بالا را به طور عملی بررسی کنیم. در درخت زیر ما می‌خواهیم گره 11 را حذف کنیم. پس کوچکترین گره سمت راست، یعنی 13 را پیدا می‌کنیم و با گره 11 جابجا می‌کنیم.

بعد از جابجایی، یکی از دو عملیات اول بالا را روی گره 11 اعمال می‌کنیم و در این حالت گره 11 که یک گره برگ است، خیلی راحت حذف و ارتباطش را با والد، با یک نال جایگزین می‌کنیم.

/// عنصر مورد نظر را جست و جوی می‌کند و اگر مخالف نال بود گره برگشتی را به تابع حذف ارسال می‌کند
public void Remove(T value)
{
    BinaryTreeNode<T> nodeToDelete = Find(value);
    if (nodeToDelete != null)
    {
        Remove(nodeToDelete);
    }
}
 
private void Remove(BinaryTreeNode<T> node)
{
    //بررسی می‌کند که آیا دو فرزند دارد یا خیر
    // این خط باید اول همه باشد که مرحله یک و دو بعد از آن اجرا شود
    if (node.leftChild != null && node.rightChild != null)
    {
        BinaryTreeNode<T> replacement = node.rightChild;
        while (replacement.leftChild != null)
        {
            replacement = replacement.leftChild;
        }
        node.value = replacement.value;
        node = replacement;
    }
 
    // مرحله یک و دو اینجا بررسی میشه
    BinaryTreeNode<T> theChild = node.leftChild != null ?
            node.leftChild : node.rightChild;
 
    // اگر حداقل یک فرزند داشته باشد
    if (theChild != null)
    {
        theChild.parent = node.parent;
 
        // بررسی می‌کند گره ریشه است یا خیر
        if (node.parent == null)
        {
            root = theChild;
        }
        else
        {
            // جایگزینی عنصر با زیر درخت فرزندش
            if (node.parent.leftChild == node)
            {
                node.parent.leftChild = theChild;
            }
            else
            {
                node.parent.rightChild = theChild;
            }
        }
    }
    else
    {
        // کنترل وضعیت موقعی که عنصر ریشه است
        if (node.parent == null)
        {
            root = null;
        }
        else
        {
            // اگر گره برگ است آن را حذف کن
            if (node.parent.leftChild == node)
            {
                node.parent.leftChild = null;
            }
            else
            {
                node.parent.rightChild = null;
            }
        }
    }
}

در کد بالا ابتدا جستجو انجام می‌شود و اگر جواب غیر نال بود، گره برگشتی را به تابع حذف ارسال می‌کنیم. در تابع حذف اول از همه برسی می‌کنیم که آیا گره ما دو فرزند دارد یا خیر که اگر دو فرزنده بود، ابتدا گره‌ها را تعویض و سپس یکی از مراحل یک یا دو را که در بالاتر ذکر کردیم، انجام دهیم.


دو فرزندی

اگر گره ما دو فرزند داشته باشد، گره سمت راست را گرفته و از آن گره آن قدر به سمت چپ حرکت می‌کنیم تا به برگ یا گره تک فرزنده که صد در صد فرزندش سمت راست است، برسیم و سپس این دو گره را با هم تعویض می‌کنیم.


تک فرزندی

در مرحله بعد بررسی می‌کنیم که آیا گره یک فرزند دارد یا خیر؛ شرط بدین صورت است که اگر فرزند چپ داشت آن را در theChild قرار می‌دهیم، در غیر این صورت فرزند راست را قرار می‌دهیم. در خط بعدی باید چک کرد که theChild نال است یا خیر. اگر نال باشد به این معنی است که غیر از فرزند چپ، حتی فرزند راست هم نداشته، پس گره، یک برگ است ولی اگر مخالف نال باشد پس حداقل یک گره داشته است.

اگر نتیجه نال نباشد باید این گره حذف و گره فرزند ارتباطش را با والد گره حذفی برقرار کند. در صورتیکه گره حذفی ریشه باشد و والدی نداشته باشد، این نکته باید رعایت شود که گره فرزند بری متغیر root که در سطح کلاس تعریف شده است، نیز قابل شناسایی باشد.

در صورتی که خود گره ریشه نباشد و والد داشته باشد، غیر از اینکه فرزند باید با والد ارتباط داشته باشد، والد هم باید از طریق دو خاصیت فرزند چپ و راست با فرزند ارتباط برقرار کند. پس ابتدا برسی می‌کنیم که گره حذفی کدامین فرزند بوده: چپ یا راست؟ سپس فرزند گره حذفی در آن خاصیت جایگزین خواهد شد و دیگر هیچ نوع اشاره‌ای به گره حذفی نیست و از درخت حذف شده است.


بدون فرزند (برگ)

حال اگر گره ما برگ باشد مرحله دوم، کد داخل else اجرا خواهد شد و بررسی می‌کند این گره در والد فرزند چپ است یا راست و به این ترتیب با نال کردن آن فرزند در والد ارتباط قطع شده و گره از درخت حذف می‌شود.


پیمایش درخت به روش DFS یا LVR یا In-Order

public void PrintTreeDFS()
{
    PrintTreeDFS(this.root);
    Console.WriteLine();
}
 

private void PrintTreeDFS(BinaryTreeNode<T> node)
{
    if (node != null)
    {
        PrintTreeDFS(node.leftChild);
        Console.Write(node.value + " ");
        PrintTreeDFS(node.rightChild);
    }
}


در مقاله بعدی درخت دودویی متوازن را که پیچیده‌تر از این درخت است و از کارآیی بهتری برخوردار هست، بررسی می‌کنیم.

مطالب
اصول طراحی شی گرا SOLID - #بخش چهارم اصل ISP

اصل 4) I – ISP– Interface Segregation principle
مقایسه با دنیای واقعی:

بیایید فکر کنیم شما یک کامپیوتر دسکتاپ جدید خریداری کرده اید.شما یک زوج پورت USP، چند پورت سریال، یک پورت VGA و ...  را پیدا میکنید. اگر شما بدنه‌ی کیس خود را باز کنید، تعدادی اسلات بر روی مادربرد خود که برای اتصال قطعات مختلف با یکدیگر هستند را مشاهده خواهید کرد که عمدتا مهندسان سخت افزار در زمان منتاژ از آنها استفاده میکنند.
این اسلات‌ها تا زمانی که بدنه کیس را باز نکنید قابل مشاهده نخواهند بود. به طور خلاصه تنها رابطه‌های مورد نیازی که برای شما ساخته شده اند، قابل مشاهده خواهند بود.
و فرض کنید شما به یک توپ فوتبال نیاز دارید. به یک فروشگاه وسایل ورزشی میروید و فروشنده شروع به نشان دادن انواع توپ ها، کفش ها،لباس  و گرم کن‌های ورزشی،لباس شنا و کاراته ،زانوبند و ... کرده است. در نهایت ممکن است شما چیزی را خریداری کنید که اصلا مورد نیازتان نبوده است یا حتی ممکن است فراموش کنیم که ما چرا اینجا هستیم.!
ارائه مشکل:
ما میخواهیم یک سیستم مدیریت گزارشات را توسعه بدهیم. اولین کاری که انجام می‌دهیم ایجاد یک لایه منطقی که توسط سه UI مختلف دیگر مورد استفاده قرار میگیرد.
1- EmployeeUI : نمایش گزارش‌های مربوط با کارمند وارد شده‌ی جاری در سایت.
2- ManagerUI  : نمایش گزارش‌های مربوط به خود و تیمی که به او تعلق دارد.
3- AdminUI : نمایش گزارش‌های مربوط به کارمندان، مربوط به تیم و مربوط به شرکت مانند گزارش سود و زیان و ...
public interface IReportBAL
{
    void GeneratePFReport();
    void GenerateESICReport();

    void GenerateResourcePerformanceReport();
    void GenerateProjectSchedule();

    void GenerateProfitReport();
}
public class ReportBAL : IReportBAL
{    
    public void GeneratePFReport()
    {/*...............*/}

    public void GenerateESICReport()
    {/*...............*/}

    public void GenerateResourcePerformanceReport()
    {/*...............*/}

    public void GenerateProjectSchedule()
    {/*...............*/}

    public void GenerateProfitReport()
    {/*...............*/}
}
public class EmployeeUI
{
    public void DisplayUI()
    {
        IReportBAL objBal = new ReportBAL();
        objBal.GenerateESICReport();
        objBal.GeneratePFReport();
    }
}
public class ManagerUI
{
    public void DisplayUI()
    {
        IReportBAL objBal = new ReportBAL();
        objBal.GenerateESICReport();
        objBal.GeneratePFReport();
        objBal.GenerateResourcePerformanceReport ();
        objBal.GenerateProjectSchedule ();
    }
}
public class AdminUI
{
    public void DisplayUI()
    {
        IReportBAL objBal = new ReportBAL();
        objBal.GenerateESICReport();
        objBal.GeneratePFReport();
        objBal.GenerateResourcePerformanceReport();
        objBal.GenerateProjectSchedule();
        objBal.GenerateProfitReport();
    }
}
حال زمانی که توسعه دهنده در هر UI عبارت objBal را تایپ کند، در لیست بازشوی آن (intellisense )  به صورت زیر نمایش داده خواهد شد : 

اما مشکل چیست؟ مشکل این است شخصی که روی لایه‌ی EmployeeUI کار میکند به تمام متدها‌ها به خوبی دسترسی دارد و این متدهای غیرضروری ممکن است باعث سردرگمی او شود.
این مشکل به این دلیل اتفاق می‌افتد که وقتی کلاسی یک واسط را پیاده سازی می‌کند، باید همه متدهای آن را نیز پیاده سازی کند. حالا اگر خیلی از این متدها توسط این کلاس استفاده نشود، می‌گوییم که این کلاس از مشکل واسط چاق رنج می‌برد.
اصل ISP  میگوید : " کلاینت‌ها نباید وابسته به متدهایی باشند که آنها را پیاده سازی نمی‌کنند. "
برای رسیدن به این امر در مثال بالا باید آن واسط را به واسط‌های کوچکتر تقسیم کرد. این تقسیم بندی باید بر اساس استفاده کنندگان از واسط‌ها صورت گیرد.
ویرایش مثال بالا با در نظر گرفتن اصل ISP  :
public interface IEmployeeReportBAL
{
    void GeneratePFReport();
    void GenerateESICReport();
}
public interface IManagerReportBAL : IEmployeeReportBAL
{
    void GenerateResourcePerformanceReport();
    void GenerateProjectSchedule();
}
public interface IAdminReportBAL : IManagerReportBAL
{
    void GenerateProfitReport();
}
public class ReportBAL : IAdminReportBAL 
{    
    public void GeneratePFReport()
    {/*...............*/}

    public void GenerateESICReport()
    {/*...............*/}

    public void GenerateResourcePerformanceReport()
    {/*...............*/}

    public void GenerateProjectSchedule()
    {/*...............*/}

    public void GenerateProfitReport()
    {/*...............*/}
}
وضعیت نمایش :
public class EmployeeUI
{
    public void DisplayUI()
    {
        IEmployeeReportBAL objBal = new ReportBAL();
        objBal.GenerateESICReport();
        objBal.GeneratePFReport();
    }
}
  



public class ManagerUI
{
    public void DisplayUI()
    {
        IManagerReportBAL  objBal = new ReportBAL();
        objBal.GenerateESICReport();
        objBal.GeneratePFReport();
        objBal.GenerateResourcePerformanceReport ();
        objBal.GenerateProjectSchedule ();
    }
}
 




public class AdminUI
{
    public void DisplayUI()
    {
        IAdminReportBAL  objBal = new ReportBAL();
        objBal.GenerateESICReport();
        objBal.GeneratePFReport();
        objBal.GenerateResourcePerformanceReport();
        objBal.GenerateProjectSchedule();
        objBal.GenerateProfitReport();
    }
}





  DIP   : در قسمت بعدی آخرین اصل را بررسی خواهیم کرد  
مطالب
اصول طراحی شیء گرا: OO Design Principles - قسمت چهارم

همانطور که قول داده بودم، به اصول GRASP می‌پردازیم.

اصول GRASP-General Responsibility Assignment Software Principles

این اصول به بررسی نحوه تقسیم وظایف بین کلاس‌ها و مشارکت اشیاء برای به انجام رساندن یک مسئولیت می‌پردازند. اینکه هر کلاس در ساختار نرم افزار چه وظیفه‌ای دارد و چگونه با کلاس‌های دیگر مشارکت میکند تا یک عملکرد به سیستم اضافه گردد. این اصول به چند بخش تقسیم می­شوند:

  • کنترلر ( Controller )
  • ایجاد کننده ( Creator )
  • انسجام قوی ( High Cohesion )
  • واسطه گری ( Indirection )
  • دانای اطلاعات ( Information Expert )
  • اتصال ضعیف ( Low Coupling )
  • چند ریختی ( Polymorphism )
  • حفاظت از تاثیر تغییرات ( Protected Variations )
  • مصنوع خالص ( Pure Fabrication )

 

Controller

این الگو بیان می‌کند که مسئولیت پاسخ به رویداد‌های (Events ) یک سناریوی محدود مانند یک مورد کاربردی ( Use Case ) باید به عهده یک کلاس غیر UI باشد. کنترلر باید کارهایی را که نیاز است در پاسخ رویداد انجام شود، به دیگران بسپرد و نتایج را طبق درخواست رویداد بازگرداند. در اصل، کنترلر دریافت کننده رویداد، راهنمای مسیر پردازش برای پاسخ به رویداد و در نهایت برگرداننده پاسخ به سمت مبداء رویداد است. در زیر مثالی را می‌بینیم که رویداد اتفاق افتاده توسط واسط گرافیکی به سمت یک handler (که متدی است با ورودیِ فرستنده و آرگمانهای مورد نیاز) در کنترلر فرستاده میشود. این روش event handling، در نمونه‌های وب فرم و ویندوز فرم دیده میشود. به صورتی خود کلاس‌های .Net وظیفه Event Raising از سمت UI با کلیک روی دکمه را انجام میدهد: 

 public class UserController
 {        
        protected void OnClickCreate(object sender, EventArgs e)
        {
           // call validation services
           // call create user services
        }
 }


در مثال بعد عملیات مربوط به User در یک WebApiController پاسخ داده میشود. در اینجا به جای استفاده از Event Raising برای کنترل کردن رویداد، از فراخوانی یک متد در کنترلر توسط درخواست HttpPost انجام میگیرد. در اینجا نیاز است که در سمت کلاینت درخواستی را ارسال کنیم:

    public class UserWebApiController
    {
        [HttpPost]
        public HttpResponseMessage Create(UserViewModel user)
        {
            // call validation services
            // call create user services
        }
    }



Creator :

  این اصل میگوید شیء ای میتواند یک شیء دیگر را بسازد ( instantiate ) که: (اگر کلاس B بخواهد کلاس A را instantiate کند)

  • کلاس B شیء از کلاس A را در خود داشته باشد؛
  • یا اطلاعات کافی برای instantiate کردن از A را داشته باشد؛
  • یا به صورت نزدیک با A در ارتباط باشد؛
  • یا بخواهد شیء A را ذخیره کند.

از آنجایی که این اصل بدیهی به نظر میرسد، با مثال نقض، درک بهتری را نسبت به آن میتوان پیدا کرد:

    // سازنده
    public class B
    {
        public static A CreateA(string name, string lastName, string job)
        {
            return new A() {
                Name =name,
                LastName = lastName,
                Job = job
            };
        }
    }
    // ایجاد شونده
    public class A
    {
        public string Name { get; set; }
        public string LastName { get; set; }
        public string Job { get; set; }
    }

    public class Context
    {
        public void Main()
        {
            var name = "Rasoul";
            var lastName = "Abbasi";
            var job = "Developer";            
            var obj = B.CreateA(name, lastName, job);
        }
    }


و اما چرا این مثال، اصل Creator را نقض میکند. در مثال میبینید که کلاس B، یک شیء از نوع A را در متد Main کلاس Context ایجاد میکند. کلاس B فقط یک متد برای تولید A دارد و در عملیات تولید A هیچ منطق خاصی را پیاده سازی نمیکند.کلاس B شیء ای را از کلاس A ، در خود ندارد، با آن ارتباط نزدیک ندارد و آنرا ذخیره نمیکند. با اینکه کلاس B اطلاعات کافی را برای تولید A از ورودی میگیرد، ولی این کلاس Context است که اطلاعات کافی را ارسال مینماید. اگر در کلاس B منطقی اضافه بر instance گیریِ ساده وجود داشت (مانند بررسی صحت و اعتبار سنجی)، میتوانستیم بگوییم کلاس B از یک مجموعه عملیات instance گیری با خبر است که کلاس Context  نباید از آن خبر داشته باشد. لذا اکنون هیچ دلیلی وجود ندارد که وظیفه تولید A را در Context انجام ندهیم و این مسئولیت را به کلاس B منتقل کنیم. این مورد ممکن است در ذهن شما با الگوی Factory تناقض داشته باشد. ولی نکته اصلی در الگو Factory انجام عملیات instance گیری با توجه به منطق برنامه است؛ یعنی وظیفه‌ای که کلاس Context نباید از آن خبر داشته باشد را به کلاس Factory منتقل میکنیم. در غیر اینصورت ایجاد کلاس Factory بی معنا خواهد بود (مگر به عنوان افزایش انعطاف پذیری معماری که بتوان به راحتی نوع پیاده سازی یک واسط را تغییر داد).


High Cohesion :

این اصل اشاره به یکی از اصول اساسی طراحی نرم افزار دارد. انسجام واحد‌های نرم افزاری باعث افزایش خوانایی، سهولت اشکال زدایی، قابلیت نگهداری و کاهش تاثیر زنجیره‌ای تغییرات میشود. طبق این اصل، مسئولیتهای هر واحد باید مرتبط باشد. لذا اجزایی کوچک با مسئولیتهای منسجم و متمرکز بهتر از اجزایی بزرگ با مسئولیت‌های پراکنده است. اگر واحد‌های سازنده نرم افزار انسجام ضعیفی داشته باشند، درک همکاری‌ها، استفاده مجدد آنها، نگه داری نرم افزار و پاسخ به تغییرات سخت‌تر خواهد شد.

در مثال زیر نقض این اصل را مشاهده میکنیم:

    class Controller
    {
        public void CreateProduct(string name, int categoryId) { }
        public void EditProduct(int id, string name) { }
        public void DeleteProduct(int id) { }
        public void CreateCategory(string name) { }
        public void EditCategory(int id, string name) { }
        public void DeleteCategory(int id) { }
    }  

همانطور که میبینید، کلاس کنترلر ما، مسئولیت مدیریت Product و Category را بر عهده دارد. بزرگ شدن این کلاس، باعث سخت‌تر شدن خواندن کد و رفع اشکال میگردد. با جداسازی کنترلر مربوط به Product از Category میتوان انسجام را بالا برد.


Indirection :

 این اصل بیان میکند که با تعریف یک واسط بین دو مولفه نرم افزاری میتوان میزان اتصال نرم افزار را کاهش داد. بدین ترتیب وظیفه هماهنگی ارتباط دو مؤلفه، به عهده این واسط خواهد بود و نیازی نیست داده‌های ورودی و خروجی دو مؤلفه، هماهنگ باشند. در اینجا واسط، از وابستگی بین دو مؤلفه با پنهان کردن ضوابط هر مؤلفه از دیگری و ایجاد وابستگی ضعیف خود با دو مؤلفه، باعث کاهش اتصال کلی طراحی میگردد.

الگوهای Adapter و Delegate و همچنین نقش کنترلر در الگوی معماری MVC از این اصل پیروی میکنند. 

    class SenderA
    {
        public Mediator mediator { get; }
        public SenderA() { mediator = new Mediator(); }
        public void Send(string message, string reciever) { mediator.Send(message, reciever); }
    }
    class SenderB
    {
        public Mediator mediator { get; }
        public SenderB() { mediator = new Mediator(); }
        public void Send(string message) { }
    }

    public class RecieverA
    {
        public void DoAction(string message)
        {
            // انجام عملیات بر اساس پیغام دریافت شده
            switch (message)
            {
                case "create":
                    break;
                case "delete":
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
    public class RecieverB
    {
        public void DoAction(string message)
        {
            // انجام عملیات بر اساس پیغام دریافت شده
            switch (message)
            {
                case "edit":
                    break;
                case "rollback":
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
    class Mediator
    {
        internal void Send(string message, string reciever)
        {
            switch (reciever)
            {
                case "A":
                    var recieverObjA = new RecieverA();
                    recieverObjA.DoAction(message);
                    break;
                case "B":
                    var recieverObjB = new RecieverB();
                    recieverObjB.DoAction(message);
                    break;

                default:
                    break;
            }
        }
    }
    class IndirectionContext
    {
        public void Main()
        {
            var senderA = new SenderA();
            senderA.Send("rollback", "B");
            var senderB = new SenderA();
            senderB.Send("create", "A");

        }
    }

در این مثال کلاس Mediator به عنوان واسط ارتباطی بین کلاس‌های Sender و Receiver قرار گرفته و نقش تحویل پیغام را دارد.

در مقاله بعدی، به بررسی سایر اصول GRASP خواهم پرداخت.