مثالی از هوشمندی JIT جهت تولید کد نهایی سریع‌تری نسبت به کامپایلر زبان C

مطالب پیشین مرتبط با لوسین را در اینجا می‌توانید پیگیری کنید. آخرین نگارش آن که تا این تاریخ، 4.8 بتا است، با ‌دات‌نت(Core) سازگار است و روش برپایی آغازین آن ... تغییرات قابل توجهی داشته‌است که خلاصه‌ی آن‌ها را در این مطلب بررسی خواهیم کرد.

1) بسته‌های جدید مورد نیاز

برای کار با لوسین جدید، نیاز است حداقل سه‌بسته‌ی زیر را نصب کنیم تا به امکانات پایه‌ای و کوئری گیری‌های پیشرفته‌ی آن دسترسی داشته باشیم:

<PackageReference Include="Lucene.Net" Version="4.8.0-beta00016"/>
<PackageReference Include="Lucene.Net.Analysis.Common" Version="4.8.0-beta00016"/>
<PackageReference Include="Lucene.Net.QueryParser" Version="4.8.0-beta00016"/>

2) تهیه نگاشت‌های لازم

فرض کنید شیء اصلی ما چنین ساختاری را دارد:

public class WhatsNewItemModel
{
    public required int Id { set; get; }

    public required string OriginalTitle { set; get; }
}

مرحله‌ی بعد کار با لوسین، تبدیل اشیاء سفارشی خود به شیء Document لوسین و برعکس است. به همین جهت به دو مپر برای این کارها نیاز است:

الف) نگاشت‌گر یک شیء سفارشی، به شیء Document

public static class LuceneDocumentMapper
{
    public static Document MapToLuceneDocument(this WhatsNewItemModel post)
    {
        ArgumentNullException.ThrowIfNull(post);

        return
        [
            new TextField(nameof(WhatsNewItemModel.OriginalTitle), post.OriginalTitle, Field.Store.YES),

            // Document StringField instances are sort of keywords, they are not analyzed, they indexed as is (in its original case).
            new StringField(nameof(WhatsNewItemModel.Id), post.Id.ToString(CultureInfo.InvariantCulture),
                Field.Store.YES),
        ];
    }
}

در اینجا یک متدالحاقی را تهیه کرده‌ایم تا شیءای از نوع WhatsNewItemModel ما را به یک شیء Document لوسین، تبدیل کند.

چند نکته در اینجا حائز اهمیت هستند:

- در نگارش جدید لوسین، با اشیاء TextField و StringField جدید سروکار داریم و شیء قدیمی Field نگارش‌های قبلی لوسین، منسوخ شده درنظر گرفته می‌شود.

- زمانی از شیء TextField استفاده می‌کنیم که قرار است توسط لوسین، تحلیل شده و در جستجوهای پیچیده استفاده شود.

- اگر فقط قرار است، مقداری را در این ایندکس ذخیره کنیم و قصد تحلیل آن‌ها را نداریم و حداکثر یک کوئری ساده‌ی یافتن اصل آن‌ها، مدنظر ما است، باید از اشیاء StringField برای معرفی و نگاشت آن‌ها استفاده کنیم (شبیه به کار با واژه‌های کلیدی).

- پرچم Field.Store.YES به این معنا است که اصل محتوای تحلیل شده نیز در ایندکس لوسین، درج شود. اگر این پرچم را به NO تنظیم کنیم، فقط تحلیل آن صورت گرفته و نتیجه‌ی آن ذخیره می‌شود، که برای جستجوها مفید است؛ اما مقدار این فیلد دیگر قابل بازیابی نخواهد بود.

ب) نگاشت‌گر یک شیء Document لوسین، به یک شیء سفارشی

در زمان کوئری گرفتن از لوسین، خروجی نهایی یک شیء Document آن است که باید به شیء سفارشی مدنظر ما نگاشت شود:

public static class LuceneDocumentMapper
{
    public static LuceneSearchResult MapToLuceneSearchResult(this Document document)
    {
        ArgumentNullException.ThrowIfNull(document);

        return new LuceneSearchResult
        {
            Id = document.Get(nameof(WhatsNewItemModel.Id), CultureInfo.InvariantCulture).ToInt(),
            OriginalTitle = document.Get(nameof(WhatsNewItemModel.OriginalTitle), CultureInfo.InvariantCulture)
        };
    }
}

نمونه‌ای از این نگاشت را در متد الحاقی فوق مشاهده می‌کنید که توسط متد Get شیء Document قابل انجام است. بدیهی است خروجی این متد، یک رشته‌است و در صورت نیاز باید توسط ما کار تبدیلات ثانویه آن‌ها انجام شود.

3) نیاز به یک تحلیل‌گر مناسب

لوسین برای تولید ایندکس‌های جستجوی تمام متنی خود، از یک سری Analyzer استفاده می‌کنید که اگر سری پیشین مطالب مرتبط را مطالعه کنید، به نمونه‌ی StandardAnalyzer آن خواهید رسید که هنوز هم معتبر و قابل استفاده‌است و یا می‌توان همانند سایت جاری، از یک LowerCaseHtmlStripAnalyzer استفاده کرد که این کارها را همزمان انجام می‌دهد:

الف) از یک لیست PersianStopwords.List برای حذف واژه‌های کم اهمیت زبان فارسی استفاده می‌کند. برای مثال ما نمی‌خواهیم که واژه‌ی «ما» را با اهمیت شمرده و ایندکس کند و امثال آن.

ب) LowerCaseFilter را به متون دریافتی اعمال می‌کند. این کار در پشت صحنه‌ی StandardAnalyzer توکار لوسین هم اعمال می‌شود. اگر با این موضوع آشنا نباشید، ممکن است در حین کوئری گرفتن، به نتیجه‌ای نرسید! چون متن ارسالی به لوسین را ابتدا باید lower-case کنید و سپس آن‌را کوئری بگیرید.

ج) HTMLStripCharFilter توکار لوسین هم به آن اعمال شده‌است. از این جهت که متن مقالات ما به همراه تگ‌های HTML ای هم هستند. این فیلتر کار حذف کردن آن‌ها را در حین تحلیل، انجام می‌دهد و دیگر نیازی نیست تا ما خودمان متن ارسالی به لوسین را تمیز کنیم.

نکته‌ی مهم: این تحلیل‌گر ویژه، فقط باید به فیلدهایی از نوع TextField اعمال شود. اگر آن‌را به StringField ها اعمال کنیم، دیگر قادر به کوئری گرفتن از آن‌ها نخواهیم بود! چون تحلیل‌گر StringFieldها باید از نوع توکار KeywordAnalyzer ثبت و معرفی شود. این نوع فیلدها، حالت واژه‌های کلیدی را دارند (به همان صورتی که هست ثبت می‌شوند) و قرارنیست که توسط لوسین تحلیل ویژه‌ای شوند. به همین جهت برای رسیدن به یک تحلیل‌گر ترکیبی که بتواند این دو نوع فیلد را با هم پوشش دهد و کار معرفی چندین نوع تحلیل‌گر را یکجا انجام دهد، نیاز به یک PerFieldAnalyzerWrapper جدید داریم:

_keywordAnalyzer = new KeywordAnalyzer();

        _lowerCaseHtmlStripAnalyzer = new LowerCaseHtmlStripAnalyzer(LuceneVersion);

        _analyzer = new PerFieldAnalyzerWrapper(_lowerCaseHtmlStripAnalyzer, new Dictionary<string, Analyzer>
        {
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.Id), _keywordAnalyzer
            }
        });

PerFieldAnalyzerWrapper در حقیقت برای تمام فیلدهایی که در قسمت دیکشنری فوق، ذکر نشده‌اند، از LowerCaseHtmlStripAnalyzer استفاده می‌کند. برای مابقی موارد از KeywordAnalyzer کمک خواهد گرفت.

4) روش صحیح راه اندازی reader و writer های ایندکس لوسین جدید

کار با لوسین به حدی سریع است که از کیفیت آن شگفت زده خواهید شد! اما ... به‌شرطی که بدانید دقیقا به چه صورتی باید نویسنده و خواننده‌ی ایندکس‌های آن‌را مدیریت کنید. اکثر مثال‌هایی را که بر روی اینترنت پیدا می‌کنید، به همراه متدهایی هستند که مدام در حال گشودن و dispose این نویسنده‌ها و خواننده‌های ایندکس هستند که ... این مثال‌ها، روش کار صحیح با لوسین نیستند! و به شدت آن‌‌را کند می‌کنند.

نکته‌ی مهمی که این مثال‌ها به آن توجهی نکرده‌اند، «thread-safe» بودن نویسنده و خواننده‌ی ایندکس لوسین است. یعنی می‌توان یک نمونه از این‌ها را در ابتدای کار برنامه ایجاد کرد و تا آخر کار برنامه، بدون نیاز به نمونه سازی مجدد و باز و بسته کردن آن‌ها، بارها مورد استفاده‌ی مجدد قرار داد و هیچ تداخلی هم ندارند و از قسمت‌های مختلف برنامه هم قابل دسترسی هستند.

به همین جهت باید یک سرویس مرکزی را برای اینکار تدارک دید که طول عمر آن، حتما Singleton باشد تا بتواند نویسنده و خواننده‌ی ایندکس لوسین را فقط یکبار نمونه سازی و ایجاد کرده و تا پایان کار برنامه، زنده نگه دارد (کدهای کامل این کلاس را در اینجا می‌توانید مطالعه کنید):

public class FullTextSearchService : IFullTextSearchService
{
    private const LuceneVersion LuceneVersion = Lucene.Net.Util.LuceneVersion.LUCENE_48;
    private readonly Analyzer _analyzer;

    private readonly IAppFoldersService _appFoldersService;
    private readonly FSDirectory _fsDirectory;

    //  IndexWriter instances are completely thread safe, meaning multiple threads can call any of its methods, concurrently.
    private readonly IndexWriter _indexWriter;

    private readonly KeywordAnalyzer _keywordAnalyzer;
    private readonly ILogger<FullTextSearchService> _logger;
    private readonly LowerCaseHtmlStripAnalyzer _lowerCaseHtmlStripAnalyzer;

    // Safely shares IndexSearcher instances across multiple threads, while periodically reopening.
    private readonly SearcherManager _searcherManager;

    private bool _isDisposed;

    public FullTextSearchService(IAppFoldersService appFoldersService, ILogger<FullTextSearchService> logger)
    {
        _appFoldersService = appFoldersService ?? throw new ArgumentNullException(nameof(appFoldersService));
        _logger = logger;

        _keywordAnalyzer = new KeywordAnalyzer();

        _lowerCaseHtmlStripAnalyzer = new LowerCaseHtmlStripAnalyzer(LuceneVersion);

        _analyzer = new PerFieldAnalyzerWrapper(_lowerCaseHtmlStripAnalyzer, new Dictionary<string, Analyzer>
        {
            // Document StringField instances are sort of keywords, they are not analyzed, they indexed as is (in its original case).
            // But StandardAnalyzer applies lower case filter to a query.
            // We can fix this by using KeywordAnalyzer with our query parser.
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.Id), _keywordAnalyzer
            },
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.DocumentTypeIdHash), _keywordAnalyzer
            },
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.DocumentContentHash), _keywordAnalyzer
            }
        });

        _fsDirectory = FSDirectory.Open(_appFoldersService.LuceneIndexFolderPath);

        _indexWriter = new IndexWriter(_fsDirectory, new IndexWriterConfig(LuceneVersion, _analyzer));
        _searcherManager = new SearcherManager(_indexWriter, applyAllDeletes: true, searcherFactory: null);
    }

این سرویس، یک سرویس Singleton است که نحوه‌ی آغاز و شروع به کار با اشیاء لوسین را در سازنده‌ی آن مشاهده می‌کنید.

توضیحات:

الف) در اینجا، روش نمونه سازی PerFieldAnalyzerWrapper را که پیشتر در مورد آن بحث شد، مشاهده می‌کنید.

ب) سپس یک IndexWriter، نمونه سازی می‌شود که از تحلیل‌گر ترکیبی ما استفاده می‌کند.

ج) در ادامه یک SearcherManager جدید را مشاهده می‌کنید که با IndexWriter برنامه هماهنگ است و هر زمانیکه سندی به لوسین اضافه می‌شود، قادر به کوئری گرفتن از آن هم خواهیم بود.

نکته‌ی مهم: طول عمر تمام این موارد، با طول عمر کلاس سرویس جاری، یکی است. یعنی تنها یکبار در طول عمر برنامه نمونه سازی شده و تا پایان کار آن، زنده نگه داشته می‌شوند.

5) روش افزودن یک سند به ایندکس لوسین و سپس به روز رسانی آن

اکنون با استفاده از نگاشت‌گرهایی که در ابتدای بحث تهیه کردیم و همچنین شیء IndexWriter فوق، به صورت زیر می‌توان یک شیء سفارشی خود را به ایندکس لوسین اضافه کنیم:

_indexWriter.AddDocument(post.MapToLuceneDocument());
_indexWriter.Flush(triggerMerge: true, applyAllDeletes: true);
_indexWriter.Commit();

و یا اگر خواستیم سند موجودی را به روز کنیم، روش کار به شکل زیر است:

_indexWriter.UpdateDocument(new Term(nameof(WhatsNewItemModel.Id), post.Id.ToString()),
                post.MapToLuceneDocument());

new Term، در حقیقت یک کوئری جدید را سبب می‌شود که توسط آن سندی یافت شده، در پشت صحنه حذف می‌شود و سپس سند جدیدی بجای آن درج خواهد شد. در اینجا باید دقت داشت که چون Id ثبت شده از نوع StringField است، نباید حالت lower-case آن‌را جستجو کرد و باید دقیقا به همان نحوی که ثبت شده، جستجو شود.

6) روش کار با searcherManager جدید لوسین

همانطور که عنوان شد، لوسین جدید به همراه یک searcherManager هم هست که کار آن، ارائه‌ی thread-safe دسترسی به خواننده‌ی ایندکس‌ لوسین است. نحوه‌ی عمومی کار با آن را در ادامه مشاهده می‌کنید:

private TResult DoSearch<TResult>(Func<IndexSearcher, TResult> action, TResult defaultValue)
    {
        _searcherManager.MaybeRefreshBlocking();
        var indexSearcher = _searcherManager.Acquire();

        try
        {
            return action(indexSearcher);
        }
        catch (FileNotFoundException)
        {
            // It's not indexed yet.
            return defaultValue;
        }
        finally
        {
            _searcherManager.Release(indexSearcher);
        }
    }

با استفاده از searcherManager، در طول مدت زمان کوتاهی، بر روی ایندکس قفل‌گذاری شده و یک indexSearcher امن، در اختیار متدهای استفاده کننده‌ی از آن قرار می‌گیرند و در پایان کار، این قفل رها می‌شود.

برای مثال یک نمونه روش استفاده از این indexSearcher امن، به صورت زیر است:

public int GetNumberOfDocuments() => DoSearch(indexSearcher => indexSearcher.IndexReader.NumDocs, defaultValue: 0);

مابقی مثال‌های آن‌را می‌توانید در کلاس FullTextSearchService مشاهده کنید که به همراه یافتن «مطالب مشابه»، جستجوهای صفحه بندی شده، جستجوهای مرتب شده‌ی بر اساس یک فیلد، امکان دسترسی به تمام اسناد ذخیره شده‌ی در ایندکس لوسین و امثال آن است که کلیات آن با قبل تفاوتی نکرده‌است و مطالب و نکات آن‌را پیشتر در مقالات سری لوسین بررسی کرده‌ایم. تنها تفاوت مهمی که در اینجا وجود دارد، نحوه‌ی برپایی و راه اندازی تحلیل‌گر، خواننده و نویسنده‌ی ایندکس آن است که در این مطلب بررسی شدند؛ وگرنه کلیات جستجوی پیشرفته‌ی آن، مانند قبل است و تفاوت خاصی نکرده‌است.

type [access-modifier] type-name [type-params] [access-modifier] ( parameter-list ) [ as identifier ] =
   [ class ]
     [ inherit base-type-name(base-constructor-args) ]
     [ let-bindings ]
     [ do-bindings ]
     member-list
      ...
   [ end ]

type [access-modifier] type-name1 ...
and [access-modifier] type-name2 ...
...

• public : دسترسی برای تمام فراخوان‌ها امکان پذیر است
• internal : دسترسی برای تمام فراخوان هایی که در همین assembly هستند امکان پذیر است
• private : دسترسی فقط برای فراخوان‌های موجود در همین ماژول امکان پذیر است

نکته : protected access modifier در #F پشتیبانی نمی‌شود.

مثالی از تعریف کلاس:

type Account(number : int, name : string) = class
    let mutable amount = 0m
   
end

let myAccount = new Account(123456, "Masoud")

type Account(number : int, name: string) = class
    let mutable amount = 0m
 
    member x.Number = number
    member x.Name= name
    member x.Amount = amount
 
    member x.Deposit(value) = amount <- amount + value
    member x.Withdraw(value) = amount <- amount - value
end

open System
 
type Account(number : int, name: string) = class
    let mutable amount = 0m
 
    member x.Number = number
    member x.Name= name
    member x.Amount = amount
 
    member x.Deposit(value) = amount <- amount + value
    member x.Withdraw(value) = amount <- amount - value
end



 let masoud= new Account(12345, "Masoud")
 let saeed = new Account(67890, "Saeed")
 
let transfer amount (source : Account) (target : Account) =
    source.Withdraw amount
    target.Deposit amount
 
let printAccount (x : Account) =
    printfn "x.Number: %i, x.Name: %s, x.Amount: %M" x.Number x.Name x.Amount
 
let main() =
    let printAccounts() =
        [masoud; saeed] |> Seq.iter printAccount
 
    printfn "\nInializing account"
    homer.Deposit 50M
    marge.Deposit 100M
    printAccounts()
 
    printfn "\nTransferring $30 from Masoud to Saeed"
    transfer 30M masoud saeed



    printAccounts()
 
    printfn "\nTransferring $75 from Saeed to Masoud"
    transfer 75M saeed masoud
    printAccounts()
 
main()

open System
open System.Net
 
type Stock(symbol : string) = class

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

open System

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

let obj1 = new MyType(1, 2)

Initializing MyType.
Initializing object 1 2 2 4 8 16

type SomeClass(prop : int) = class
    member x.Prop = prop
    static member SomeStaticMethod = "This is a static method"
end

let instance = new SomeClass(5);;
instance.SomeStaticMethod;; 

output:
stdin(81,1): error FS0191: property 'SomeStaticMethod' is static.

SomeClass.SomeStaticMethod;; (* invoking static method *)

 member alias.PropertyName
        with get() = some-value
        and set(value) = some-assignment

type MyClass() = class
   let mutable num = 0 
    member x.Num
        with get() = num
        and set(value) = num <- value
end;;

public int Num
{
   get{return num;}
   set{num=value;}
}

type MyClass() = class
    let mutable num = 0
 
    member x.Num
        with get() = num
        and set(value) =
            if value > 10 || value < 0 then
                raise (new Exception("Values must be between 0 and 10"))
            else
                num <- value
end

type type-name = 
   interface
       inherits-decl 
       member-defns 
   end

type IPrintable =
   abstract member Print : unit -> unit

type SomeClass1(x: int, y: float) =
   interface IPrintable with 
      member this.Print() = printfn "%d %f" x y

let instance = new SomeClass1(10,20)
instance.Print//فراخوانی این متد باعث ایجاد خطای کامپایلری می‌شود.

let instance = new SomeClass1(10,20) 
let instanceCast = instance :> IPrintable// استفاده از (<:)  برای عملیات تبدیل کلاس به اینترفیس
instanceCast.Print

type Interface1 =
    abstract member Method1 : int -> int

type Interface2 =
    abstract member Method2 : int -> int

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

type MyClass() =
    interface Interface3 with 
        member this.Method1(n) = 2 * n
        member this.Method2(n) = n + 100
        member this.Method3(n) = n / 10

let instance = new MyClass()
let instanceToCast = instance :> Interface3
instanceToCast.Method3 10

[<AbstractClass>]
type [ accessibility-modifier ] abstract-class-name =
    [ inherit base-class-or-interface-name ]
    [ abstract-member-declarations-and-member-definitions ]

    abstract member member-name : type-signature

[<AbstractClass>]
type Shape(x0 : float, y0 : float) =
    let mutable x, y = x0, y0
    let mutable rotAngle = 0.0

    abstract Area : float with get
    abstract Perimeter : float  with get
    abstract Name : string with get

type Square(x, y,SideLength) =
    inherit Shape(x, y)





   override this.Area = this.SideLength * this.SideLength
    override this.Perimeter = this.SideLength * 4.
    override this.Name = "Square"

type Circle(x, y, radius) =
    inherit Shape(x, y)



    let PI = 3.141592654
    member this.Radius = radius
    override this.Area = PI * this.Radius * this.Radius
    override this.Perimeter = 2. * PI * this.Radius

• structure‌ها از نوع مقداری هستند و این بدین معنی است مستقیما درون پشته ذخیره می‌شوند.
• ارجاع به structure‌ها از نوع ارجاع با مقدار است بر خلاف کلاس‌ها که از نوع ارجاع به منبع هستند.(^ )
• structure‌ها دارای خواص ارث بری نیستند.
  
• عموما از structure برای ذخیره مجموعه ای از داده‌ها با حجم و اندازه کم استفاده می‌شود.

ساختار کلی تعریف structure

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

//یا به صورت زیر

[ attributes ]
[<StructAttribute>]
type [accessibility-modifier] type-name =
   type-definition-elements

type Point3D =
   struct 
      val x: float
      val y: float
      val z: float
   end

type Point2D =
   struct 
      val X: float
      val Y: float
      new(x: float, y: float) = { X = x; Y = y }
   end

طی سال‌های مختلف برنامه‌نویسی و گاهی استفاده از زبان‌های مختلف ممکن است باعث شده باشد ما به طور ناخواسته به «دست‌خطی» غیر استاندارد دست یافته باشیم و به سیستمی که بیشتر برای خود ما آشنا باشد کد بزنیم. البته که چنین سیستمی به خودی خود بد نیست اما چون دیگران با آن آشنا نیستند میتواند خواندن و مرور کدها را با مشکل جدی مواجه کند. با رعایت بیشتر اصول و قواعد معرفی شده در هر زبان می‌توان تا جای ممکن کدهای خواناتر و قابل ارائه‌تری ارائه دهیم.

در این مطلب که نکاتی نه چندان ناآشنا ولی لازم جهت نام‌گذاری، استفاده از کلمه کلیدی var و همچنین اضافه شدن کلمات کلیدی جدیدی همچون record را در c# مرور کنیم. به طور مثال:

روش صحیح استفاده از var:

var var1 = "This is clearly a string";

روش غلط استفاده از var:

int var4 = ExampleClass.ResultSoFar();