Rust یک زبان برنامه نویسی سیستمی است که برای ارائهی عملکرد و کنترل یک زبان سطح پایین و در عین حال ارائه high-level abstractions و تضمین safety، طراحی شدهاست. این یک زبان منبع باز است که در ابتدا توسط موزیلا توسعه داده شد و اکنون توسط جامعهی بزرگی از توسعه دهندگان نگهداری میشود.
سینتکس Rust شبیه به ++C است. زبان برنامه نویسی Rust با ارائه memory safety, thread safety, and zero-cost abstractions باعث میشود کمتر مستعد خطاهای برنامه نویسی رایج باشد. فلسفهی این زبان، "Fearless Concurrency" است؛ به این معنا که طراحی شدهاست تا توسعه دهندگان را قادر به نوشتن کدهای همزمان، بدون ترس از ایجاد خطاهای مرتبط با حافظه کند.
چرا باید از Rust استفاده کنیم؟
دلیل اصلی محبوبیت Rust در بین توسعه دهندگان، ویژگیهای منحصر به فرد آن است؛ از جمله:
Memory Safety: ایمنی حافظه، ویژگی اصلی Rust است. Rust از سیستم ownership و borrowing برای اطمینان از تخصیص و آزادسازی صحیح حافظه استفاده میکند. سیستم ownership، مالکیت منابع را ردیابی میکند؛ در حالیکه سیستم borrowing دسترسی به منابع را برای جلوگیری از چندین مرجع تغییرپذیر، محدود میکند. این باعث میشود، کد Rust قابل اعتمادتر باشد و کمتر مستعد خطاهای مربوط به حافظه، مانند عدم ارجاع اشارهگر تهی و سرریز بافر باشد.
Thread Safety: مدیریت thread safety را از طریق ownership و borrowing انجام میدهد. سیستم ownership تضمین میکند که فقط یک رشته میتواند در یک زمان، مالک یک منبع باشد و از data races جلوگیری میکند. سیستم borrowing دسترسی به منابع را محدود میکند تا از چندین مرجع قابل تغییر جلوگیری کند که میتوانند باعث data races شوند.
Zero-Cost Abstractions: در بسیاری از زبانهای برنامهنویسی، استفاده از abstractions مانند higher-order functions ، closures یا generics میتواند هزینهی عملکردی داشته باشد. این مورد به این دلیل است که abstractions باید به کد ماشین ترجمه شود تا بتواند بر روی CPU اجرا شود. با این حال، سیستم abstractions بدون هزینهی Rust تضمین میکند که هیچ هزینهی عملکردی با استفاده از این انتزاعها وجود ندارد.
نتیجه گیری
Rust یک زبان برنامه نویسی برای سیستمهای مدرن است که memory safety, thread safety, and zero-cost abstractions را فراهم میکند. ویژگیها و مزایای منحصر به فرد Rust نسبت به سایر زبانهای برنامه نویسی، آن را به گزینهای عالی برای ساخت سیستمهای با کارآیی بالا، ایمن و همزمان تبدیل کردهاست. syntax، پشتیبانی از پلتفرمهای مختلف و جامعهی رو به رشد Rust، آن را به زبانی ایدهآل، برای توسعه دهندگانی که میخواهند نرم افزاری قوی و قابل اعتماد بسازند، تبدیل کردهاست.
ASP.NET MVC #1
خیلی از ما با کابوس پروژه ای که هیچ تجربه ای در انجام آن نداریم روبرو شده ایم. نبودن تجربه موثر منجر به خطاهای تکراری و غیر قابل پیش بینی شده و تلاش و وقت ما را به هدر میدهد. مشتریان از کیفیت پایین، هزینه بالا و تحویل دیر هنگام محصول ناراضی هستند و توسعه دهندگان از اضافه کارهای بیشتر که منجر به نرم افزار ضعیتتر میگردد، ناخشنود.
همین که با شکستی مواجه میشویم از تکرار چنین پروژه هایی اجتناب میکنیم. ترس ما باعث میشود تا فرآیندی بسازیم که فعالیتهای ما را محدود نموده و ایجاد آرتیفکتها[۱] را الزامی کند. در پروژه جدید از چیزهایی که در پروژههای قبلی به خوبی کار کردهاند، استفاده میکنیم. انتظار ما این است که آنها برای پروژه جدید نیز به همان خوبی کار کند.
اما پروژهها آنقدر ساده نیستند که تعدادی محدودیت و آرتیفکت ما را از خطاها ایمن سازند. با بروز خطاهای جدید ما آنها را شناسایی و رفع میکنیم. برای اینکه در آینده با این خطاها روبرو نشویم آنها را در محدودیتها و آرتیفکتهای جدیدی قرار میدهیم. بعد از انجام پروژههای زیاد با فرآیندهای حجیم و پر زحمتی روبرو هستیم که توانایی تیم را کم کرده و باعث کاهش کیفیت تولید میشوند.
فرآیندهای بزرگ و حجیم میتواند مشکلات زیادی را ایجاد کند. متاسفانه این مشکلات باعث میشود که خیلی از افراد فکر کنند که علت مشکلات، نبود فرآیندهای کافی است. بنابراین فرآیندها را حجیمتر و پیچیدهتر میکنند. این مسئله منجر به تورم فرآیندها میگردد که در محدوده سال ۲۰۰۰ گریبان بسیاری از شرکتهای نرم افزاری را گرفت.
اتحاد چابک
در وضعیتی که تیمهای نرم افزاری در بسیاری از شرکتها خود را در مردابی از فرآیندهای زیاد شونده میدیدند، تعدادی از خبرههای این صنعت که خود را اتحاد چابک[۲] نامیدند در اویل سال ۲۰۰۱ یکدیگر را ملاقات کرده و ارزش هایی را معرفی کردند تا تیمهای نرم افزاری سریعتر نرم افزار را توسعه داده و زودتر به تغییرات پاسخ دهند. چند ماه بعد، این گروه ارزشهایی تعریف شده را تحت مانیفست اتحاد چابک در سایت http://agilemanifesto.org منتشر کردند.
مانیفست اتحاد چابک
ما با توسعه نرم افزار و کمک به دیگران در انجام آن، در حال کشف راههای بهتری برای توسعه نرم افزار هستیم. از این کار به ارزشهای زیر میرسیم :
۱- افراد و تعاملات بالاتر از فرآیندها و ابزارها
۲- نرم افزار کار کننده بالاتر از مستندات جامع
۳- مشارکت مشتری بالاتر از قرارداد کاری
۴- پاسخگویی به تغییرات بالاتر از پیروی از یک برنامه
با آنکه موارد سمت چپ ارزشمند هستند ولی ما برای موارد سمت راست ارزش بیشتری قائل هستیم.
افراد و تعاملات بالاتر از فرآیندها و ابزارها
افراد مهمترین نقش را در پیروزی یک پروژه دارند. یک فرآیند عالی بدون نیروی مناسب منجر به شکست میگردد و بر عکس افراد قوی تحت فرآیند ضعیت ناکارآمد خواهند بود.
یک نیروی قوی لازم نیست که برنامه نویسی عالی باشد، بلکه کافیست که یک برنامه نویسی معمولی با قابلیت همکاری مناسب با سایر اعضای تیم باشد. کار کردن با دیگران، تعامل درست و سازنده با سایر اعضای تیم خیلی مهمتر از این که یک برنامه نویس با هوش باشد. برنامه نویسان معمولی که تعامل درستی با یکدیگر دارند به مراتب موفقتر هستند از تعداد برنامه نویسی عالی که قدرت تعامل مناسب با یکدیگر را ندارند.
در انتخاب ابزارها آنقدر وقت نگذارید که کار اصلی و تیم را فراموش کنید. به عنوان مثال میتوانید در شروع به جای بانک اطلاعاتی از فایل استفاده کنید، به جای ابزار کنترل کد گرانقیمت از برنامه رایگان کد باز استفاده کنید. باید به هیچ ابزاری عادت نکنید و صرفا به آنها به عنوان امکانی جهت تسهیل فرآیندها نگاه کنید.
نرم افزار کار کننده بالاتر از مستندات جامع
نرم افزار بدون مستندات، فاجعه است. کد برنامه ابزار مناسبی برای تشریح سیستم نرم افزاری نیست. تیم باید مستندات قابل فهم مشتری بسازد تا ابعاد سیستم از تجزیه تحلیل تا طراحی و پیاده سازی آن را تشریح نماید.
با این حال، مستندات زیاد از مستندات کم بدتر است. ساخت مستندات زیاد نیاز به وقت زیادی دارد و وقت بیشتری را میگیرد تا آن را با کد برنامه به روز نمایید. اگر آنها با یکدیگر به روز نباشند باعث درک اشتباه از سیستم میشوند.
بهتر است که همیشه مستندات کم حجمی از منطق و ساختار برنامه داشته باشید و آن را به روز نماید. البته آنها باید کوتاه و برجسته باشند. کوتاه به این معنی که ۱۰ تا ۲۰ صفحه بیشتر نباشد و برجسته به این معنی که طراحی کلی و ساختار سطح بالای سیستم را بیان نماید.
اگر فقط مستندات کوتاه از ساختار و منطق سیستم داشته باشیم چگونه میتوانیم اعضای جدید تیم را آموزش دهیم؟ پاسخ کار نزدیک شدن به آنها است. ما دانش خود را با نشستن در کنار آنها و کمک کردن به آنها انتقال میدهیم. ما آنها را بخشی از تیم میکنیم و با تعامل نزدیک و رو در رو به آنها آموزش میدهیم.
مشارکت مشتری بالاتر از قرارداد کاری
نرم افزار نمیتواند مثل یک جنس سفارش داده شود. شما نمیتوانید یک توصیف از نرم افزاری که میخواهید را بنویسید و آنگاه فردی آن را بسازد و در یک زمان معین با قیمت مشخص به شما تحویل دهد. بارها و بارها این شیوه با شکست مواجه شده است.
این قابل تصور است که مدیران شرکت به اعضای تیم توسعه بگویند که نیازهای آنها چیست، سپس اعضای تیم بروند و بعد از مدتی برگردند و یک سیستمی که نیازهای آنها را برآورده میکند، بسازند. اما این تعامل به کیفیت پایین نرم افزار و در نهایت شکست آن میانجامد. پروژههای موفق بر اساس دریافت بازخورد مشتری در بازههای زمانی کوتاه و مداوم است. به جای وابستگی به قرارداد یا دستور کار، مشتری به طور تنگاتنگ با تیم توسعه کار کرده و مرتبا اعمال نظر میکند.
قراردادی که مشخص کننده نیازمندیها، زمانبندی و قیمت پروژه است، اساسا نقص دارد. بهترین قرارداد این است که تیم توسعه و مشتری با یکدیگر کار کنند.
پاسخگویی به تغییرات بالاتر از پیروی از یک برنامه
توانایی پاسخ به تغییرات اغلب تعیین کننده موفقیت یا شکست یک پروژه نرم افزاری است. وقتی که طرحی را میریزیم باید مطمئن شویم که به اندازه کافی انعطاف پذیر است و آمادگی پذیرش تغییرات در سطح بیزنس و تکنولوژی را دارد.
مسیر یک پروژه نرم افزاری نمیتواند برای بازه زمانی طولانی برنامه ریزی شود. اولا احتمالا محیط تغییر میکند و باعث تغییر در نیازمندیها میشود. ثانیا همین که سیستم شروع به کار کند مشتریان نیازمندیهای خود را تغییر میدهند. بنابراین اگر بدانیم که نیازها چیست و مطمئن شویم که تغییر نمیکنند، قادر به برآورد مناسب خواهیم بود، که این شرایط بعید است.
یک استراتژی خوب برای برنامه ریزی این است که یک برنامه ریزی دقیق برای یک هفته بعد داشته باشیم و یک برنامه ریزی کلی برای سه ماه بعد.
اصول چابک
۱- بالاترین اولویت ما عبارت است از راضی کردن مشتری با تحویل سریع و مداوم نرم افزار با ارزش. تحویل نرم افزار با کارکردهای کم در زود هنگام بسیار مهم است چون هم مشتری چشم اندازی از محصول نهایی خواهد داشت و هم مسیر کمتر به بیراهه میرود.
۲- خوش آمدگویی به تغییرات حتی در انتهای توسعه. اعضای تیم چابک، تغییرات را چیز خوبی میبینند زیرا تغییرات به این معنی است که تیم بیشتر یاد گرفته است که چه چیزی مشتری را راضی میکند.
۳- تحویل نرم افزار قابل استفاده از چند هفته تا چند ماه با تقدم بر تحویل در دوره زمانی کوتاهتر. ما مجموعه از مستندات و طرحها را به مشتری نمیدهیم.
۴- افراد مسلط به بیزنس و توسعه دهندگان باید روزانه با یکدیگر روی پروژه کار کنند. یک پروژه نرم افزاری نیاز به هدایت مداوم دارد.
۵- ساخت پروژه را بر توان افراد با انگیزه بگذارید و به آنها محیط و ابزار را داده و اعتماد کنید. مهمترین فاکتور موفقیت افراد هستند، هر چیز دیگر مانند فرآیند، محیط و مدیریت فاکتورهای بعدی محسوب میشوند که اگر تاثیر بدی روی افراد میگذارند، باید تغییر کنند.
۶- بهترین و موثرترین روش کسب اطلاعات در تیم توسعه، ارتباط چهره به چهره است. در تیم چابک افراد با یکدیگر صحبت میکنند. نامه نگاری و مستند سازی فقط زمانی که نیاز است باید صورت گیرد.
۷- نرم افزار کار کننده معیار اصلی پیشرفت است. پروژههای چابک با نرم افزاری که در حال حاضر نیازهای مشتری را پاسخ میدهد، سنجیده میشوند. میزان مستندات، حجم کدهای زیر ساخت و هر چیز دیگری غیره از نرم افزار کار کننده معیار پیشرفت نرم افزار نیستند.
۸- فرآیندهای چابک توسعه با آهنگ ثابت را ترویج میدهد. حامیان، توسعه دهندگان و کاربران باید یک آهنگ توسعه ثابت را حفظ کنند که بیشتر شبیه به دو ماراتون است یا دوی ۱۰۰ متر. آنها با سرعتی کار میکنند که بالاترین کیفیت را ارائه دهند.
۹- توجه مداوم به برتری تکنیکی و طراحی خوب منجر به چابکی میگردد. کیفیت بالاتر کلیدی برای سرعت بالا است. راه سریعتر رفتن این است که نرم افزار تا جایی که ممکن است پاک و قوی نگهداریم. بنابراین همه اعضای تیم چابک تلاش میکنند که با کیفیتترین کار ممکن را انجام دهند. آنها هر آشفتگی را به محض ایجاد برطرف میکنند.
۱۰- سادگی هنر بیشینه کردن مقدار کاری که لازم نیست انجام شود، است. تیم چابک همیشه سادهترین مسیر که با هدف آنها سازگار است را در پیش میگیرند. آنها وقت زیادی روی مشکلاتی که ممکن است فردا رخ دهد، نمیگذارند. آنها کار امروز را با کیفیت انجام داده و مطمئن میشوند که تغییر آن در صورت بروز مشکلات در فردا، آسان خواهد بود.
۱۱- بهترین معماری و طراحی از تیمهای خود سازمان ده بیرون میآید. مدیران، مسئولیتها را به یک فردی خاصی در تیم نمیدهند بلکه بر عکس با تیم به صورت یک نیروی واحد برخورد میکنند. خود تیم تصمیم میگیرد که هر مسئولیت را چه کسی انجام دهد. تیم چابک با هم روی کل جنبههای پروژه کار میکنند. یعنی یک فرد خاص مسئول معماری، برنامه نویسی، تست و غیره نیستند. تیم، مسئولیتها را به اشتراک گذاشته و هر فرد بر کل کار تاثیر دارد.
۱۲- در بازهای زمانی مناسب تیم در مییابد که چگونه میتواند کاراتر باشد و رفتار خود را متناسب با آن تغییر دهد. تیم میداند که محیط دائما در حال تغییر است، بنابراین خود را با محیط تغییر میدهد تا چابک بماند.
ضرورت توسعه چابک
امروزه صنعت نرم افزار دارای سابقه بدی در تحویل به موقع و با کیفیت نرم افزار است. گزارشات بسیاری تایید میکنند که بیش از ۸۰ درصد از پروژههای نرم افزاری با شکست مواجه میشوند؛ در سال ۲۰۰۵ موسسه IEEE برآورد زده است که بیش از ۶۰ بیلیون دلار صرف پروژههای نرم افزاری شکست خورده شده است. عجب فاجعهای؟
شش دلیل اصلی شکست پروژههای نرم افزاری
وقتی که از مدیران و کارکنان سوال میشود که چرا پروژههای نرم افزاری با شکست مواجه میشوند، آنها به موضوعات گسترده ای اشاره میکنند. اما شش دلیل زیر بارها و بارها تکرار شده است که به عنوان دلایل اصلی شکست نرم افزار معرفی میشوند:
۱- درگیر نشدن مشتری
۲- عدم درک درست نیازمندها
۳- زمان بندی غیر واقعی
۴- عدم پذیریش و مدیریت تغییرات
۵- کمبود تست نرم افزار
۶- فرآیندهای غیر منعطف و باد دار
چگونه چابکی این مشکلات را رفع میکند؟
با آنکه Agile برای هر مشکلی راه حل ندارد ولی برای مسائل فوق بدین صورت کمک میکند:
مشتری پادشاه است!
برای رفع مشکل عدم همکاری کاربر نهایی یا مشتری، Agile مشتری را عضوی از تیم توسعه میکند. به عنوان عضوی از تیم، مشتری با تیم توسعه کار میکند تا مطمئن شود که نیازمندها به درستی برآورده میشوند. مشتری همکاری میکند در شناسایی نیازمندیها، تایید میکند نتیجه نهایی را و حرف آخر را در اینکه کدام ویژگی به نرم افزار اضافه شود، حذف شود و یا تغییر کند، را میزند.
نیازمندیها به صورت تستهای پذیرش[۳] نوشته میشوند
برای مقابله با مشکل عدم درک درست نیازمندیها، Agile تاکید دارد که نیازمندیهای کسب شده باید به صورت ویژگیهایی تعریف شوند که بر اساس معیارهای مشخصی قابل پذیرش باشند. این معیارهای پذیرش برای نوشتن تستهای پذیرش به کار میروند. به این ترتیب قبل از اینکه کدی نوشته شود، ابتدا تست پذیرش نوشته میشود. این بدین معنی است که هر کسی باید اول فکر کند که چه میخواهد، قبل از اینکه از کسی بخواهد آن را انجام دهد. این راهکار فرایند کسب نیازمندیها را از بنیاد تغییر میدهد و به صورت چشم گیری کیفیت برآورد و زمان بندی را بهبود میدهد.
زمانبندی با مذاکره بین تیم توسعه و سفارش دهنده تنظیم میشود
برای حل مشکل زمان بندی غیر واقعی، Agile زمان بندی را به صورت یک فرآیند مشترک بین تیم توسعه و سفارش دهنده تعریف میکند. در شروع هر نسخه از نرم افزار، سفارش دهنده ویژگیهای مورد انتظار را به تیم توسعه میگوید. تیم توسعه تاریخ تحویل را بر اساس ویژگیها برآورد میزد و در اختیار سفارش دهنده قرار میدهد. این تعامل تا رسیدن به یک دیدگاه مشترک ادامه مییابد.
هیچ چیزی روی سنگ حک نشده است، مگر تاریخ تحویل
برای رفع مشکل ضعف در مدیریت تغییرات، Agile اصرار دارد که هر کسی باید تغییرات را بپذیرد و نسبت به آنها واقع بین باشد. یک اصل مهم Agile میگوید که هر چیزی میتواند تغییر کند مگر تاریخ تحویل! به عبارت دیگر همین که محصول به سمت تولید شدن حرکت میکند، مشتری (در تیم محصول) میتواند بر اساس اولویتها و ارزشهای خود ویژگیهای محصول را کم یا زیاد کرده و یا تغییر دهد. به هر حال او باید واقع بین باشد. اگر او یک ویژگی جدید اضافه کنید، باید تاریخ تحویل را تغییر دهد. به این ترتیب همیشه تاریخ تحویل رعایت میگردد.
تستها قبل از کد نوشته میشوند و کاملا خودکار هستند
برای رفع مشکل کمبود تست، Agile تاکید میکند که ابتدا باید تستها نوشته شوند و همواره ارزیابی گردند. هر برنامه نویس باید اول تست را بنویسد، سپس کد لازم برای پاس شدن آن را. همین که کد تغییر میکند باید تستها دوباره اجرا شوند. در این راهکار، هر برنامه نویس مسئول تستهای خود است تا درستی برنامه از ابتدا تضمین گردد.
مدیریت پروژه یک فعالیت جداگانه نیست
برای رفع مشکل فرآیندهای غیر منعطف و باددار، Agile مدیریت پروژه را درون فرآیند توسعه میگنجاند. وظایف مدیریت پروژه بین اعضای تیم توسعه تقسیم میشود. برای مثال هر ۷ نفر در تیم توسعه نرم افزار (متدلوژی اسکرام) زمان تحویل را با مذاکره تعیین میکنند. همچنین کد برنامه به صورت خودکار اطلاعات وضعیت پروژه را تولید میکند. به عنوان مثال نمودار burndown ، تستهای انجام نشده، پاس شده و رد شده به صورت خودکار تولید میشوند.
به کار گیری توسعه چابک
یکی از مشکلات توسعه چابک این است که شما اول باید به خوبی آن را درک کنید تا قادر به پیاده سازی درست آن باشید. این درک هم باید کلی باشد (مانند Scrum و XP) و هم جزئی (مانند TDD و جلسات روازنه). اما چگونه باید به این درک برسیم؟ کتابها و مقالات انگلیسی زیادی برای یادگیری توسعه چابک و پیاده سازی آن در سازمان وجود دارند، ولی متاسفانه منابع فارسی کمی در این زمینه است. هدف این کتاب رفع این کمبود و آموزش عملی توسعه چابک و ابزارهای پیاده سازی آن است.
برای این یک توسعه دهنده چابک شوید، باید به مهارتهای فردی و تیمی چابک برسید. در ادامه این مهارتها معرفی میشوند.
مهارتهای فردی
قبل از هر چیز شما باید یک برنامه نویس باشید و مقدمات برنامه نویسی مانند الگوریتم و فلوچارت، دستورات برنامه نویسی، کار با متغیرها، توابع و آرایهها را بلد باشید. پس از تسلط به مقدمات برنامه نویسی میتوانید مهارتهای برنامه نویسی چابک را فرا بگیرید که عبارتند از:
- برنامه نویسی شیءگرا
- توسعه تست محور
- الگوهای طراحی
در ادامه نحوه کسب این مهارتها بیان میشوند.
برنامه نویسی شیءگرا
اساس طراحی چابک بر تفکر شیءگرا استوار است. بنابراین تسلط به مفاهیم و طراحی شیءگرا ضروری است.
توسعه تست محور
مهمترین و انقلابیترین سبک برنامه نویسی از دهه گذشته تا به امروز، توسعه یا برنامه نویسی تست محور است. این سبک بسیاری از ارزشهای توسعه چابک را فراهم میکند و یادگیری آن برای هر توسعه دهنده چابک ضروری است.
الگوهای طراحی
الگوهای طراحی راه حلهای انتزاعی سطح بالا هستند. این الگوها بهترین تکنیکهای[۴] طراحی نرم افزار هستند و بسیاری از مشکلاتی که در طراحی نرم افزار رخ میدهند با استفاده از این الگوها قابل حل هستند.
مهارتهای تیمی
انجام پروژه نرم افزاری یک کار تیمی است. شما پس از یادگیری مهارتهای فردی باید خود را آماده حضور در تیم توسعه چابک کنید. برای این منظور باید با مهارت تیمی مانند آشنایی با گردشکار تولید نرم افزار، حضور موثر در جلسات، قبول مسئولیتها و غیره آشنا شوید.
اسکرام
تمامی مهارتهای تیمی توسعه چابک توسط اسکرام آموزش داده میشوند. اسکرام فریم ورکی برای توسعه چابک است که با تعریف فرآیندها، نقشها و آرتیفکتهای مشخص به تیمهای نرم افزاری کمک میکند تا چابک شوند.
[۱] Artifact : خروجی یک فرآیند است. مثلا خروجی طراحی شیءگرا، نمودارهای UML است.
[۲] Agile Alliance
[3] Acceptance Tests
EF Code First #1
در ادامه بحث ASP.NET MVC میشود به ابزاری به نام MVC Scaffolding اشاره کرد. کار این ابزار که توسط یکی از اعضای تیم ASP.NET MVC به نام استیو اندرسون تهیه شده، تولید کدهای اولیه یک برنامه کامل ASP.NET MVC از روی مدلهای شما میباشد. حجم بالایی از کدهای تکراری آغازین برنامه را میشود توسط این ابزار تولید و بعد سفارشی کرد. MVC Scaffolding حتی قابلیت تولید کد بر اساس الگوی Repository و یا نوشتن Unit tests مرتبط را نیز دارد. بدیهی است این ابزار جای یک برنامه نویس را نمیتواند پر کند اما کدهای آغازین یک سری کارهای متداول و تکراری را به خوبی میتواند پیاده سازی و ارائه دهد. زیر ساخت این ابزار، علاوه بر ASP.NET MVC، آشنایی با Entity framework code first است.
در طی سری ASP.NET MVC که در این سایت تا به اینجا مطالعه کردید من به شدت سعی کردم از ابزارگرایی پرهیز کنم. چون شخصی که نمیداند مسیریابی چیست، اطلاعات چگونه به یک کنترلر منتقل یا به یک View ارسال میشوند، قراردادهای پیش فرض فریم ورک چیست یا زیر ساخت امنیتی یا فیلترهای ASP.NET MVC کدامند، چطور میتواند از ابزار پیشرفته Code generator ایی استفاده کند، یا حتی در ادامه کدهای تولیدی آنرا سفارشی سازی کند؟ بنابراین برای استفاده از این ابزار و درک کدهای تولیدی آن، نیاز به یک پیشنیاز دیگر هم وجود دارد: «Entity framework code first»
امسال دو کتاب خوب در این زمینه منتشر شدهاند به نامهای:
Programming Entity Framework: DbContext, ISBN: 978-1-449-31296-1
Programming Entity Framework: Code First, ISBN: 978-1-449-31294-7
که هر دو به صورت اختصاصی به مقوله EF Code first پرداختهاند.
در طی روزهای بعدی EF Code first را با هم مرور خواهیم کرد و البته این مرور مستقل است از نوع فناوری میزبان آن؛ میخواهد یک برنامه کنسول باشد یا WPF یا یک سرویس ویندوز NT و یا ... یک برنامه وب.
البته از دیدگاه مایکروسافت، M در MVC به معنای EF Code first است. به همین جهت MVC3 به صورت پیش فرض ارجاعی را به اسمبلیهای آن دارد و یا حتی به روز رسانی که برای آن ارائه داده نیز در جهت تکمیل همین بحث است.
مروری سریع بر تاریخچه Entity framework code first
ویژوال استودیو 2010 و دات نت 4، به همراه EF 4.0 ارائه شدند. با این نگارش امکان استفاده از حالتهای طراحی database first و model first مهیا است. پس از آن، به روز رسانیهای EF خارج از نوبت و به صورت منظم، هر از چندگاهی ارائه میشوند و در زمان نگارش این مطلب، آخرین نگارش پایدار در دسترس آن 4.3.1 میباشد. از زمان EF 4.1 به بعد، نوع جدیدی از مدل سازی به نام Code first به این فریم ورک اضافه شد و در نگارشهای بعدی آن، مباحث DB migration جهت ساده سازی تطابق اطلاعات مدلها با بانک اطلاعاتی، اضافه گردیدند. در روش Code first، کار با طراحی کلاسها که در اینجا مدل دادهها نامیده میشوند، شروع گردیده و سپس بر اساس این اطلاعات، تولید یک بانک اطلاعاتی جدید و یا استفاده از نمونهای موجود میسر میگردد.
پیشتر در روش database first ابتدا یک بانک اطلاعاتی موجود، مهندسی معکوس میشد و از روی آن فایل XML ایی با پسوند EDMX تولید میگشت. سپس به کمک entity data model designer ویژوال استودیو، این فایل نمایش داده شده و یا امکان اعمال تغییرات بر روی آن میسر میشد. همچنین در روش دیگری به نام model first نیز کار از entity data model designer جهت طراحی موجودیتها آغاز میگشت.
اما با روش Code first دیگر در ابتدای امر مدل فیزیکی و یک بانک اطلاعاتی وجود خارجی ندارد. در اینجا EF تعاریف کلاسهای شما را بررسی کرده و بر اساس آن، اطلاعات نگاشتهای خواص کلاسها به جداول و فیلدهای بانک اطلاعاتی را تشکیل میدهد. البته عموما تعاریف ساده کلاسها بر این منظور کافی نیستند. به همین جهت از یک سری متادیتا به نام ویژگیها یا اصطلاحا data annotations مهیا در فضای نام System.ComponentModel.DataAnnotations برای افزودن اطلاعات لازم مانند نام فیلدها، جداول و یا تعاریف روابط ویژه نیز استفاده میگردد. به علاوه در روش Code first یک API جدید به نام Fluent API نیز جهت تعاریف این ویژگیها و روابط، با کدنویسی مستقیم نیز درنظر گرفته شده است. نهایتا از این اطلاعات جهت نگاشت کلاسها به بانک اطلاعاتی و یا برای تولید ساختار یک بانک اطلاعاتی خالی جدید نیز میتوان کمک گرفت.
مزایای EF Code first
- مطلوب برنامه نویسها! : برنامه نویسهایی که مدتی تجربه کار با ابزارهای طراح را داشته باشند به خوبی میدانند این نوع ابزارها عموما demo-ware هستند. چندجا کلیک میکنید، دوبار Next، سه بار OK و ... به نظر میرسد کار تمام شده. اما واقعیت این است که عمری را باید صرف نگهداری و یا پیاده سازی جزئیاتی کرد که انجام آنها با کدنویسی مستقیم بسیار سریعتر، سادهتر و با کنترل بیشتری قابل انجام است.
- سرعت: برای کار با EF Code first نیازی نیست در ابتدای کار بانک اطلاعاتی خاصی وجود داشته باشد. کلاسهای خود را طراحی و شروع به کدنویسی کنید.
- سادگی: در اینجا دیگر از فایلهای EDMX خبری نیست و نیازی نیست مرتبا آنها را به روز کرده یا نگهداری کرد. تمام کارها را با کدنویسی و کنترل بیشتری میتوان انجام داد. به علاوه کنترل کاملی بر روی کد نهایی تهیه شده نیز وجود دارد و توسط ابزارهای تولید کد، ایجاد نمیشوند.
- طراحی بهتر بانک اطلاعاتی نهایی: اگر طرح دقیقی از مدلهای برنامه داشته باشیم، میتوان آنها را به المانهای کوچک و مشخصی، تقسیم و refactor کرد. همین مساله در نهایت مباحث database normalization را به نحوی مطلوب و با سرعت بیشتری میسر میکند.
- امکان استفاده مجدد از طراحی کلاسهای انجام شده در سایر ORMهای دیگر. چون طراحی مدلهای برنامه به بانک اطلاعاتی خاصی گره نمیخورند و همچنین الزاما هم قرار نیست جزئیات کاری EF در آنها لحاظ شود، این کلاسها در صورت نیاز در سایر پروژهها نیز به سادگی قابل استفاده هستند.
- ردیابی سادهتر تغییرات: روش اصولی کار با پروژههای نرم افزاری همواره شامل استفاده از یک ابزار سورس کنترل مانند SVN، Git، مرکوریال و امثال آن است. به این ترتیب ردیابی تغییرات انجام شده به سادگی توسط این ابزارها میسر میشوند.
- سادهتر شدن طراحیهای پیچیدهتر: برای مثال پیاده سازی ارث بری، ایجاد کلاسهای خود ارجاع دهنده و امثال آن با کدنویسی سادهتر است.
دریافت آخرین نگارش EF
برای دریافت و نصب آخرین نگارش EF نیاز است از NuGet استفاده شود و این مزایا را به همراه دارد:
به کمک NuGet امکان با خبر شدن از به روز رسانی جدید صورت گرفته به صورت خودکار درنظر گرفته شده است و همچنین کار دریافت بستههای مرتبط و به روز رسانی ارجاعات نیز در این حالت خودکار است. به علاوه توسط NuGet امکان دسترسی به کتابخانههایی که مثلا در گوگلکد قرار دارند و به صورت معمول امکان دریافت آنها برای ما میسر نیست، نیز بدون مشکل فراهم است (برای نمونه ELMAH، که اصل آن از گوگلکد قابل دریافت است؛ اما بسته نیوگت آن نیز در دسترس میباشد).
پس از نصب NuGet، تنها کافی است بر روی گره References در Solution explorer ویژوال استودیو، کلیک راست کرده و به کمک NuGet آخرین نگارش EF را نصب کرد. در گالری آنلاین آن، عموما EF اولین گزینه است (به علت تعداد بالای دریافت آن).
حین استفاده از NuGet جهت نصب Ef، ابتدا ارجاعاتی به اسمبلیهای زیر به برنامه اضافه خواهند شد:
System.ComponentModel.DataAnnotations.dll
System.Data.Entity.dll
EntityFramework.dll
بدیهی است بدون استفاده از NuGet، تمام این کارها را باید دستی انجام داد.
سپس در پوشهای به نام packages، فایلهای مرتبط با EF قرار خواهند گرفت که شامل اسمبلی آن به همراه ابزارهای DB Migration است. همچنین فایل packages.config که شامل تعاریف اسمبلیهای نصب شده است به پروژه اضافه میشود. NuGet به کمک این فایل و شماره نگارش درج شده در آن، شما را از به روز رسانیهای بعدی مطلع خواهد ساخت:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<packages>
<package id="EntityFramework" version="4.3.1" />
</packages>
همچنین اگر به فایل app.config یا web.config برنامه نیز مراجعه کنید، یک سری تنظیمات ابتدایی اتصال به بانک اطلاعاتی در آن ذکر شده است:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<configuration>
<configSections>
<!-- For more information on Entity Framework configuration, visit http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkID=237468 -->
<section name="entityFramework" type="System.Data.Entity.Internal.ConfigFile.EntityFrameworkSection, EntityFramework, Version=4.3.1.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" />
</configSections>
<entityFramework>
<defaultConnectionFactory type="System.Data.Entity.Infrastructure.SqlConnectionFactory, EntityFramework">
<parameters>
<parameter value="Data Source=(localdb)\v11.0; Integrated Security=True; MultipleActiveResultSets=True" />
</parameters>
</defaultConnectionFactory>
</entityFramework>
</configuration>
همانطور که ملاحظه میکنید بانک اطلاعاتی پیش فرضی که در اینجا ذکر شده است، LocalDB میباشد. این بانک اطلاعاتی را از این آدرس نیز میتوانید دریافت کنید.
البته ضرورتی هم به استفاده از آن نیست و از سایر نگارشهای SQL Server نیز میتوان استفاده کرد ولی خوب ... مزیت استفاده از آن برای کاربر نهایی این است که «نیازی به یک مهندس برای نصب، راه اندازی و نگهداری ندارد». تنها مشکل آن این است که از ویندوز XP پشتیبانی نمیکند. البته SQL Server CE 4.0 این محدودیت را ندارد.
ضمن اینکه باید درنظر داشت EF به فناوری میزبان خاصی گره نخورده است و مثالهایی که در اینجا بررسی میشوند صرفا تعدادی برنامه کنسول معمولی هستند و نکات عنوان شده در آنها در تمام فناوریهای میزبان موجود به یک نحو کاربرد دارند.
قراردادهای پیش فرض EF Code first
عنوان شد که اطلاعات کلاسهای ساده تشکیل دهنده مدلهای برنامه، برای تعریف جداول و فیلدهای یک بانک اطلاعات و همچنین مشخص سازی روابط بین آنها کافی نیستند و مرسوم است برای پر کردن این خلاء از یک سری متادیتا و یا Fluent API مهیا نیز استفاده گردد. اما در EF Code first یک سری قرار داد توکار نیز وجود دارند که مطلع بودن از آنها سبب خواهد شد تا حجم کدنویسی و تنظیمات جانبی این فریم ورک به حداقل برسند. برای نمونه مدلهای معروف بلاگ و مطالب آنرا درنظر بگیرید:
namespace EF_Sample01.Models
{
public class Post
{
public int Id { set; get; }
public string Title { set; get; }
public string Content { set; get; }
public virtual Blog Blog { set; get; }
}
}
using System.Collections.Generic;
namespace EF_Sample01.Models
{
public class Blog
{
public int Id { set; get; }
public string Title { set; get; }
public string AuthorName { set; get; }
public IList<Post> Posts { set; get; }
}
}
یکی از قراردادهای EF Code first این است که کلاسهای مدل شما را جهت یافتن خاصیتی به نام Id یا ClassId مانند BlogId، جستجو میکند و از آن به عنوان primary key و فیلد identity جدول بانک اطلاعاتی استفاده خواهد کرد.
همچنین در کلاس Blog، خاصیت لیستی از Posts و در کلاس Post خاصیت virtual ایی به نام Blog وجود دارند. به این ترتیب روابط بین دو کلاس و ایجاد کلید خارجی متناظر با آنرا به صورت خودکار انجام خواهد داد.
نهایتا از این اطلاعات جهت تشکیل database schema یا ساختار بانک اطلاعاتی استفاده میگردد.
اگر به فضاهای نام دو کلاس فوق دقت کرده باشید، به کلمه Models ختم شدهاند. به این معنا که در پوشهای به همین نام در پروژه جاری قرار دارند. یا مرسوم است کلاسهای مدل را در یک پروژه class library مجزا به نام DomainClasses نیز قرار دهند. این پروژه نیازی به ارجاعات اسمبلیهای EF ندارد و تنها به اسمبلی System.ComponentModel.DataAnnotations.dll نیاز خواهد داشت.
EF Code first چگونه کلاسهای مورد نظر را انتخاب میکند؟
ممکن است دهها و صدها کلاس در یک پروژه وجود داشته باشند. EF Code first چگونه از بین این کلاسها تشخیص خواهد داد که باید از کدامیک استفاده کند؟ اینجا است که مفهوم جدیدی به نام DbContext معرفی شده است. برای تعریف آن یک کلاس دیگر را به پروژه برای مثال به نام Context اضافه کنید. همچنین مرسوم است که این کلاس را در پروژه class library دیگری به نام DataLayer اضافه میکنند. این پروژه نیاز به ارجاعی به اسمبلیهای EF خواهد داشت. در ادامه کلاس جدید اضافه شده باید از کلاس DbContext مشتق شود:
using System.Data.Entity;
using EF_Sample01.Models;
namespace EF_Sample01
{
public class Context : DbContext
{
public DbSet<Blog> Blogs { set; get; }
public DbSet<Post> Posts { set; get; }
}
}
سپس در اینجا به کمک نوع جنریکی به نام DbSet، کلاسهای دومین برنامه را معرفی میکنیم. به این ترتیب، EF Code first ابتدا به دنبال کلاسی مشتق شده از DbContext خواهد گشت. پس از یافتن آن، خواصی از نوع DbSet را بررسی کرده و نوعهای متناظر با آنرا به عنوان کلاسهای دومین درنظر میگیرد و از سایر کلاسهای برنامه صرفنظر خواهد کرد. این کل کاری است که باید انجام شود.
اگر دقت کرده باشید، نام کلاسهای موجودیتها، مفرد هستند و نام خواص تعریف شده به کمک DbSet، جمع میباشند که نهایتا متناظر خواهند بود با نام جداول بانک اطلاعاتی تشکیل شده.
تشکیل خودکار بانک اطلاعاتی و افزودن اطلاعات به جداول
تا اینجا بدون تهیه یک بانک اطلاعاتی نیز میتوان از کلاس Context تهیه شده استفاده کرد و کار کدنویسی را آغاز نمود. بدیهی است جهت اجرای نهایی کدها، نیاز به یک بانک اطلاعاتی خواهد بود. اگر تنظیمات پیش فرض فایل کانفیگ برنامه را تغییر ندهیم، از همان defaultConnectionFactory یاده شده استفاده خواهد کرد. در این حالت نام بانک اطلاعاتی به صورت خودکار تنظیم شده و مساوی «EF_Sample01.Context» خواهد بود.
برای سفارشی سازی آن نیاز است فایل app.config یا web.config برنامه را اندکی ویرایش نمود:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<configuration>
<configSections>
...
</configSections>
<connectionStrings>
<clear/>
<add name="Context"
connectionString="Data Source=(local);Initial Catalog=testdb2012;Integrated Security = true"
providerName="System.Data.SqlClient"
/>
</connectionStrings>
...
</configuration>
در اینجا به بانک اطلاعاتی testdb2012 در وهله پیش فرض SQL Server نصب شده، اشاره شده است. فقط باید دقت داشت که تگ configSections باید در ابتدای فایل قرار گیرد و مابقی تنظیمات پس از آن.
یا اگر علاقمند باشید که از SQL Server CE استفاده کنید، تنظیمات رشته اتصالی را به نحو زیر مقدار دهی نمائید:
<connectionStrings>
<add name="MyContextName"
connectionString="Data Source=|DataDirectory|\Store.sdf"
providerName="System.Data.SqlServerCe.4.0" />
</connectionStrings>
در هر دو حالت، name باید به نام کلاس مشتق شده از DbContext اشاره کند که در مثال جاری همان Context است.
یا اگر علاقمند بودید که این قرارداد توکار را تغییر داده و نام رشته اتصالی را با کدنویسی تعیین کنید، میتوان به نحو زیر عمل کرد:
public class Context : DbContext
{
public Context()
: base("ConnectionStringName")
{
}
البته ضرورتی ندارد این بانک اطلاعاتی از پیش موجود باشد. در اولین بار اجرای کدهای زیر، به صورت خودکار بانک اطلاعاتی و جداول Blogs و Posts و روابط بین آنها تشکیل میگردد:
using EF_Sample01.Models;
namespace EF_Sample01
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
using (var db = new Context())
{
db.Blogs.Add(new Blog { AuthorName = "Vahid", Title = ".NET Tips" });
db.SaveChanges();
}
}
}
}
در این تصویر چند نکته حائز اهمیت هستند:
الف) نام پیش فرض بانک اطلاعاتی که به آن اشاره شد (اگر تنظیمات رشته اتصالی قید نگردد).
ب) تشکیل خودکار primary key از روی خواصی به نام Id
ج) تشکیل خودکار روابط بین جداول و ایجاد کلید خارجی (به کمک خاصیت virtual تعریف شده)
د) تشکیل جدول سیستمی به نام dbo.__MigrationHistory که از آن برای نگهداری سابقه به روز رسانیهای ساختار جداول کمک گرفته خواهد شد.
ه) نوع و طول فیلدهای متنی، nvarchar از نوع max است.
تمام اینها بر اساس پیش فرضها و قراردادهای توکار EF Code first انجام شده است.
در کدهای تعریف شده نیز، ابتدا یک وهله از شیء Context ایجاد شده و سپس به کمک آن میتوان به جدول Blogs اطلاعاتی را افزود و در آخر ذخیره نمود. استفاده از using هم دراینجا نباید فراموش شود، زیرا اگر استثنایی در این بین رخ دهد، کار پاکسازی منابع و بستن اتصال گشوده شده به بانک اطلاعاتی به صورت خودکار انجام خواهد شد.
در ادامه اگر بخواهیم مطلبی را به Blog ثبت شده اضافه کنیم، خواهیم داشت:
using EF_Sample01.Models;
namespace EF_Sample01
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//addBlog();
addPost();
}
private static void addPost()
{
using (var db = new Context())
{
var blog = db.Blogs.Find(1);
db.Posts.Add(new Post
{
Blog = blog,
Content = "data",
Title = "EF"
});
db.SaveChanges();
}
}
private static void addBlog()
{
using (var db = new Context())
{
db.Blogs.Add(new Blog { AuthorName = "Vahid", Title = ".NET Tips" });
db.SaveChanges();
}
}
}
}
متد db.Blogs.Find، بر اساس primary key بلاگ ثبت شده، یک وهله از آنرا یافته و سپس از آن جهت تشکیل شیء Post و افزودن آن به جدول Posts استفاده میشود. متد Find ابتدا Contxet جاری را جهت یافتن شیءایی با id مساوی یک جستجو میکند (اصطلاحا به آن first level cache هم گفته میشود). اگر موفق به یافتن آن شد، بدون صدور کوئری اضافهای به بانک اطلاعاتی از اطلاعات همان شیء استفاده خواهد کرد. در غیراینصورت نیاز خواهد داشت تا ابتدا کوئری لازم را به بانک اطلاعاتی ارسال کرده و اطلاعات شیء Blog متناظر با id=1 را دریافت کند. همچنین اگر نیاز داشتیم تا تنها با سطح اول کش کار کنیم، در EF Code first میتوان از خاصیتی به نام Local نیز استفاده کرد. برای مثال خاصیت db.Blogs.Local بیانگر اطلاعات موجود در سطح اول کش میباشد.
نهایتا کوئری Insert تولید شده توسط آن به شکل زیر خواهد بود (لاگ شده توسط برنامه SQL Server Profiler):
exec sp_executesql N'insert [dbo].[Posts]([Title], [Content], [Blog_Id])
values (@0, @1, @2)
select [Id]
from [dbo].[Posts]
where @@ROWCOUNT > 0 and [Id] = scope_identity()',
N'@0 nvarchar(max) ,@1 nvarchar(max) ,@2 int',
@0=N'EF',
@1=N'data',
@2=1
این نوع کوئرهای پارامتری چندین مزیت مهم را به همراه دارند:
الف) به صورت خودکار تشکیل میشوند. تمام کوئریهای پشت صحنه EF پارامتری هستند و نیازی نیست مرتبا مزایای این امر را گوشزد کرد و باز هم عدهای با جمع زدن رشتهها نسبت به نوشتن کوئریهای نا امن SQL اقدام کنند.
ب) کوئرهای پارامتری در مقابل حملات تزریق اس کیوال مقاوم هستند.
ج) SQL Server با کوئریهای پارامتری همانند رویههای ذخیره شده رفتار میکند. یعنی query execution plan محاسبه شده آنها را کش خواهد کرد. همین امر سبب بالا رفتن کارآیی برنامه در فراخوانیهای بعدی میگردد. الگوی کلی مشخص است. فقط پارامترهای آن تغییر میکنند.
د) مصرف حافظه SQL Server کاهش مییابد. چون SQL Server مجبور نیست به ازای هر کوئری اصطلاحا Ad Hoc رسیده یکبار execution plan متفاوت آنها را محاسبه و سپس کش کند. این مورد مشکل مهم تمام برنامههایی است که از کوئریهای پارامتری استفاده نمیکنند؛ تا حدی که گاهی تصور میکنند شاید SQL Server دچار نشتی حافظه شده، اما مشکل جای دیگری است.
مشکل! ساختار بانک اطلاعاتی تشکیل شده مطلوب کار ما نیست.
تا همینجا با حداقل کدنویسی و تنظیمات مرتبط با آن، پیشرفت خوبی داشتهایم؛ اما نتیجه حاصل آنچنان مطلوب نیست و نیاز به سفارشی سازی دارد. برای مثال طول فیلدها را نیاز داریم به مقدار دیگری تنظیم کنیم، تعدادی از فیلدها باید به صورت not null تعریف شوند یا نام پیش فرض بانک اطلاعاتی باید مشخص گردد و مواردی از این دست. با این موارد در قسمتهای بعدی بیشتر آشنا خواهیم شد.
نکته : برای فهم بهتر مطالب آشنایی اولیه با مفاهیم WCF الزامی است.
ابتدا مدل زیر را در نظر بگیرید:
[DataContract] public class Book { [DataMember] public int Code { get; set; } [DataMember] public string Name { get; set; } }
[ServiceContract] public interface ISampleService { [OperationContract] IEnumerable<Book> GetAll(); [OperationContract] void Save( Book book ); }
public class SampleService : ISampleService { public List<Book> ListOfBook { get; private set; } public SampleService() { ListOfBook = new List<Book>(); } public IEnumerable<Book> GetAll() { ListOfBook.AddRange( new Book[] { new Book(){Code=1 , Name="Book1"}, new Book(){Code=2 , Name="Book2"}, } ); return ListOfBook; } public void Save( Book book ) { ListOfBook.Add( book ); } }
حالا یک پروژه Console Application بسازید و از روش AddServiceReference سرویس مورد نظر را به Client اضافه کنید. برنامه را تست کنید. بدون هیچ مشکلی کار میکند.
حالا اگر در نسخه بعدی سیستم مجبور شویم به مدل Book یک خاصیت دیگر به نام Author را نیز اضافه کنیم و امکان Update کردن سرویس در سمت کلاینت وجود نداشته باشد چه اتفاقی خواهد افتاد.
به صورت زیر:
[DataContract] public class Book { [DataMember] public int Code { get; set; } [DataMember] public string Name { get; set; } [DataMember] public string Author { get; set; } }
نکته : برای Value Typeها مقادیر پیش فرض و برای Reference Typeها مقدار Null.
اگر برای DataMemberAttribute خاصیت IsRequired را برابر true کنیم از این پس برای هر درخواستی که مقدار Author آن مقدار نداشته باشد یک Protocol Exception پرتاب میشود. به صورت زیر:
[DataMember( IsRequired = true )] public string Author { get; set; }
روش دیگر این است که Desrialize کردن مدل را تغییر دهیم. بدین معنی که هر گاه مقدار Author برابر Null بود یک مقدار پیش فرض برای آن در نظر بگیریم. این کار با نوشتن یک متد و قراردادن OnDeserializingAttribute به راحتی امکان پذیر است. کلاس Book به صورت زیر تغییر میکند.
[DataContract] public class Book { [DataMember] public int Code { get; set; } [DataMember] public string Name { get; set; } [DataMember( IsRequired = true )] public string Author { get; set; } [OnDeserializing] private void OnDeserializing( StreamingContext context ) { if ( string.IsNullOrEmpty( Author ) ) { Author = "Masoud Pakdel"; } } }
روش بعدی استفاده از اینترفیس IExtensibleDataObject است. بعد از اینکه کلاس Book این اینترفیس را پیاده سازی کرد مشکل Versioning Round Trip حل میشود. به این صورت که سرویس یا کلاینتی که نسخه قدیمی را میشناسد اگر نسخه جدید را دریافت کند خصوصیاتی را که نمیشناسد مثل Author در خاصیت ExtensionData ذخیره میشود و هنگامی که کلاس Book برای سرویس یا کلاینتی که نسخه جدید را میشناسد DataContractSerializer اطلاعات مورد نظر را از خصوصیت ExtensionData بیرون میکشد و کلاس Book جدید را باز سازی میکند. بررسی کلاس ExtensionData توسط خود DataContractSreializer انجام میشود و نیاز به هیچ گونه ای کد نویسی ندارد.
[DataContract] public class Book : IExtensibleDataObject { [DataMember] public int Code { get; set; } [DataMember] public string Name { get; set; } [DataMember] public string Author { get; set; } public virtual ExtensionDataObject ExtensionData { get { return _extensionData; } set { _extensionData = value; } } private ExtensionDataObject _extensionData; }
public IEnumerable<Book> GetAll() { ListOfBook.AddRange( new Book[] { new Book(){Code=1 , Name="Book1", Author="Masoud Pakdel"}, new Book(){Code=2 , Name="Book2" }, } ); return ListOfBook; }
همان طور که میبینید این نسخه از کلاینت هیچ گونه اطلاعی از وجود یک خاصیت به نام Author ندارد ولی از طریق ExtensionData متوجه میشود یک خاصیت به نام Author به مدل سمت سرور اضافه شده است.
اما در صورتی که قصد داشته باشیم که یک سرویس خاص از همان نسخه قدیمی کلاس Book استفاده کند و نیاز به نسخه جدید آن نداشته باشد میتوانیم این کار را از طریق مقدار دهی True به خاصیت IgnoreExtensionDataObject در ServiceBehaviorAttribute انجام داد. بدین شکل
[ServiceBehavior( IgnoreExtensionDataObject = true )] public class SampleService : ISampleService
منابع :
آموزش MEF#1
MEF به عنوان بخشی از 4 NET. و Silverlight 4 معرفی شد. MEF یک راه حل ساده برای مشکل توسعه در حال اجرای برنامهها ارائه میکند.تا قبل از این تکنولوژی ، هر برنامهای که میخواست یک مدل Plugin را پشتیبانی کنه لازم بود که خودش زیر ساختها را از ابتدا ایجاد کنه . این Pluginها اغلب برای برنامههای خاصی بودند و نمیتوانستند در پیاده سازیهای چندگانه دوباره استفاده شوند. ولی MEF در راستای حل این مشکلات ، روش استانداردی رو برای میزبانی برنامههای کاربردی پیاده کرده است.
برای فهم بهتر مفاهیم یک مثال ساده رو با MEF پیاده سازی میکنم.
ابتدا یک پروژه از نوع Console Application ایجاد کنید . بعد با استفاده از Add Reference یک ارجاع به System.ComponentModel.Composition بدید. سپس یک Interface به نام IViewModel را به صورت زیر ایجاد کنید:
public interface IViewModel { string Name { get; set; } }
یک خاصیت به نام Name برای دسترسی به نام ViewModel ایجاد میکنیم.
سپس 2 تا ViewModel دیگه ایجاد میکنیم که IViewModel را پیاده سازی کنند. به صورت زیر:
ViewModelFirst:
[Export( typeof( IViewModel ) )] public class ViewModelFirst : IViewModel { public ViewModelFirst() { this.Name = "ViewModelFirst"; } public string Name { get { return _name; } set { _name = value; } } private string _name; }
ViewModelSecond:
[Export( typeof( IViewModel ) )] public class ViewModelSecond : IViewModel { public ViewModelSecond() { this.Name = "ViewModelSecond"; } public string Name { get { return _name; } set { _name = value; } } private string _name; }
Export Attribute استفاده شده در بالای کلاسهای ViewModel به این معنی است که این کلاسها اینترفیس IViewModel رو Export کردند تا در جای مناسب بتونیم این ViewModel ها Import کنیم.(Import , Export از مفاهیم اصلی در MEF هستند)
حالا نوبت به پیاده سازی کلاس Plugin میرسه.
public class PluginManager { public PluginManager() { } public IList<IViewModel> ViewModels { get { return _viewModels; } private set { _viewModels = value; } } [ImportMany( typeof( IViewModel ) )] private IList<IViewModel> _viewModels = new List<IViewModel>(); public void SetupManager() { AggregateCatalog aggregateCatalog = new AggregateCatalog(); CompositionContainer container = new CompositionContainer( aggregateCatalog ); CompositionBatch batch = new CompositionBatch(); batch.AddPart( this ); aggregateCatalog.Catalogs.Add( new AssemblyCatalog( Assembly.GetExecutingAssembly() ) ); container.Compose( batch ); }
کلاس PluginManager برای شناسایی و استفاده از کلاس هایی که صفتهای Export رو دارند نوشته شده(دقیقا شبیه یک UnityContainer در Microsoft Unity Application Block یا IKernel در Ninject) عمل میکنه با این تفاوت که نیازی به Register با Bind کردن ندارند)
ابتدا بک لیست از کلاس هایی که IViewModel رو Export کردند داریم.
بعد در متد SetupManager ابتدا یک AggregateCatalog نیاز داریم تا بتونیم Composition Partها رو بهش اضافه کنیم. به کد زیر توجه کنید:
aggregateCatalog.Catalogs.Add( new AssemblyCatalog( Assembly.GetExecutingAssembly() ) );
تو این قطعه کد من یک Assembly Catalog رو که به Assembly جاری برنامه اشاره میکنه به AggregateCatalog اضافه کردم.
متد (batch.AddPart(this در واقع به این معنی است که به MEF گفته میشود این کلاس ممکن است شامل Export هایی باشد که به یک یا چند Import وابستگی دارند.
متد (AddExport(this در CompositionBatch به این معنی است که این کلاس ممکن است شامل Exportهایی باشد که به Import وابستگی ندارند.
حالا برای مشاهده نتایج کد زیر را در کلاس Program اضافه میکنیم:
static void Main( string[] args ) { PluginManager plugin = new PluginManager(); Console.WriteLine( string.Format( "Number Of ViewModels Before Plugin Setup Is [ {0} ]", plugin.ViewModels.Count ) ); Console.WriteLine( Environment.NewLine ); plugin.SetupManager(); Console.WriteLine( string.Format( "Number Of ViewModels After Plugin Setup Is [ {0} ]", plugin.ViewModels.Count ) ); Console.ReadLine(); }
در کلاس بالا ابتدا تعداد کلاسهای موجود در لیست ViewModels رو قبل از Setup کردن Plugin نمایش داده سپس بعد از Setup کردن Plugin دوباره تعداد کلاسهای موجود در لیست ViewModel رو مشاهده میکنیم.که خروجی به شکل زیر تولید خواهد شد.
متد SetupManager در کلاس Plugin (با توجه به AggregateCatalog) که در این برنامه فقط Assembly جاری رو بهش اضافه کردیم تمام کلاس هایی رو که نوع IViewModel رو Export کردند پیدا کرده و در لیست اضافه میکنه(این کار رو با توجه به ImportMany Attribute) انجام میده. در پستهای بعدی روش استفاده از MEF رو در Prism یا WAF توضیح میدم.
سازندههای ایستا (static)
همانطور که میدانید در هنگام ساخت کلاسها وجود یک سازنده الزامی و واجب است، حتی در زمانی که شما برای کلاستان سازندهای تعریف نکنید یک سازنده پیشفرض برای کلاس، توسط دات نت و زبان صورت میگیرد.
اما چند نکته درباره سازندههای ایستا وجود دارد:
• سازنده ایستا هیچگونه صفتی (public, private, protected, internal,… ) را نمیپذیرد.
• سازنده استاتیک نمیتواند پارامتر ورودی بپذیرد.
• سازنده استاتیک را نمیتوان به صورت مستقیم فراخوانی کرد.
• برنامه نویس و کاربر هیچ کنترلی بر زمان فراخوانی این نوع سازنده ندارد.
کاربرد این نوع سازندهها بیشتر در زمانهایی میباشد که برنامه نویس بخواهد قبل از استفاده کلاس یک سری پیش نیازها بررسی شود و یا یک سری تنظمیات ایجاد شود یا تخصیص حافظهای صورت بگیرد. البته فقط یک بار نیاز است این ملزومات برطرف یا بررسی گردد. زیرا سازندههای استاتیک قبل از فراخوانی سازنده معمولی در هنگام ساخت اولین شیء از کلاس فراخوانی میشوند و دیگر فراخوانی نمیشوند
class test { static string fname, lname; static test() { console.write("first name:"); fname = console.readline(); console.write("last name:"); lname = console.readline(); console.writeline("thank you"); } public test() { //some other code } }
ابتدا از طریق فرمت protocol buffer، فایلهای خود را که قرار است انتقال داده شوند، مینویسیم.
سپس بصورت خودکار برای زبان برنامه نویسی مطبوع خود آن را generate میکنیم.
کدهای تولید شده بصورت خودکار و کاملا آماده هستند و ضمن اینکه encode/decode شدن بصورت خودکار توسط فریم ورک انجام شده و قابلیت تعامل بین زبانهای مختلف برنامه نویسی یا سرویسهای مختلف برقرار است.
نکته:
- بعضی از دیتابیسها از فرمت protocol buffers پشتیبانی میکنند.
- اکثر فریم ورکهای RPC شامل gRPC از پروتکل بافر برای تبادل دیتا استفاده میکنند.
- گوگل برای تمام سرویسهای داخلی خود از آن استفاده میکند.
- بعضی از پروژههای خیلی بزرگ مثل etcd از پروتکل بافر برای تبادل دیتا استفاده میکنند.
- ما در این مقاله از ورژن 3 پروتکل بافر استفاده میکنیم.
نصب Code generator
برای اینکه بتوانیم از طریق فایلهایی که میسازیم کدهای generate شده را تولید کنیم، احتیاج به کامپایلر مربوطه را داریم.
اگر از MacOSX استفاده میکنید، به راحتی با استفاده از دستور زیر میتوانید آن را نصب کنید:
brew install protobuf
اگر هم از ویندوز استفاده میکنید، از این طریق میتوانید نسخهی مورد نظر را به راحتی دانلود و مورد استفاده قرار بدهید:
https://github.com/google/protobuf/releases https://github.com/google/protobuf/releases/download/v3.5.1/protoc-3.5.1-win32.zip
حالا میخواهیم اولین فایل خود را با این فرمت بسازیم.
اول از همه با هم نگاهی به ساختار فایل مربوطه میاندازیم:
همانطور که در تصویر فوق میبینید، همه چیز به سادگی مشخص است؛ ورژن 3 که آخرین ورژن پروتکل بافر میباشد، آیتمی به نام MyMessage با پراپرتیهایی مشخص شده از Type بخصوص، تعریف شدهاند، تگها هم باید به ترتیب وارد شده باشند.
حالا میخواهیم بصورت واقعی protocol buffer خود را طراحی کرده و سپس از روی آن کدهای مربوطه را generate نماییم؛ به نام sample.proto بصورت زیر:
syntax = "proto3"; package helloworld; service Greeter { rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {} } message HelloRequest { string name = 1; } message HelloReply { string message = 1; }
در فایل فوق علاوه بر تعریفهای اولیه، یک سرویس را هم اضافه کردهایم و همچنین متدی را با ورودی و خروجیهای مشخصی ایجاد کردهایم (امکانات پروتکل بافر خیلی بیشتر از این موارد است؛ از جمله فرمتهای آرایه و غیره را نیز پشتیبانی میکند، همچنین از روشی برای versioning استفاده میکند که obsolete کردن پراپرتیها و نسخه بندی را بسیار راحت میکند و ...). به سادگی قابلیت طراحی و پیاده سازی سرور و کلاینت مربوط به این آیتم ایجاد شده با استفاده از زبانهای برنامه نویسی مختلف فراهم میباشد. حال کافیاست که پروتکل بافر خود را با زبان دلخواه خود generate کنیم. در قسمت زیر برای زبانهای برنامه نویسی Go و #C، کدها را تولید میکنیم.
protoc sample.proto --go_out=plugins=grpc:.
protoc sample.proto --csharp_out=.
بعد از تولید شدن کدها با استفاده از زبان برنامه نویسی دلخواه خود میتوانید مشاهد کنید سرویس ها، تایپها و غیره همگی ساخته شدهاند و کاملا آمادهی استفاده هستند.
در مقالهی بعدی به آشنایی با gRPC میپردازیم و ضمن اینکه یک سرور با #C و یک کلاینت با زبان برنامه نویسی Go را نوشته که از طریق پروتکل بافر با هم به تبادل اطلاعات میپردازند!
آموزش زبان Rust
- زبان برنامه نویسی Rust چیست و چرا باید از آن استفاده کنیم؟
- نصب Rust و ایجاد یک پروژهی جدید
- متغیرها در زبان برنامه نویسی Rust
- انواع دادهها
- Constants and Statics در Rust
- Fuctions
- Control Flow
- Rust-Based CS Masterclass
- Memory Management در Rust از طریق Ownership
- مفهوم Borrowing در Rust
- Structs
- Implementation Blocks
- Enum