مطالب
معرفی Async Parallel.ForEach در دات نت 6
عموما زمانیکه می‌خواهیم تمام وظایف مدنظر، به صورت موازی اجرا شوند، آن‌ها را Task.WhenAll می‌کنیم. برای مثال 10 هزار درخواست HTTP را به صورت وظایفی، WhenAll می‌کنیم و ... در این حالت ... سرور ریموت، IP شما را خواهد بست! چون کنترلی بر روی تعداد وظیفه‌ی در حالت اجرای موازی وجود ندارد و یک چنین عملی، شبیه به یک حمله‌ی DDOS عمل می‌کند! برای مدیریت بهتر یک چنین مواردی، در دات نت 6 متدهای Parallel.ForEachAsync ارائه شده‌اند تا دیگر نیازی به استفاده از راه‌حل‌های ثالثی که عموما آنچنان بهینه هم نیستند، نباشد.
public static Task ForEachAsync<TSource>(IEnumerable<TSource> source, Func<TSource, CancellationToken, ValueTask> body)
public static Task ForEachAsync<TSource>(IEnumerable<TSource> source, CancellationToken cancellationToken, Func<TSource, CancellationToken, ValueTask> body)
public static Task ForEachAsync<TSource>(IEnumerable<TSource> source, ParallelOptions parallelOptions, Func<TSource, CancellationToken, ValueTask> body)
public static Task ForEachAsync<TSource>(IAsyncEnumerable<TSource> source, Func<TSource, CancellationToken, ValueTask> body)
public static Task ForEachAsync<TSource>(IAsyncEnumerable<TSource> source, CancellationToken cancellationToken, Func<TSource, CancellationToken, ValueTask> body)
public static Task ForEachAsync<TSource>(IAsyncEnumerable<TSource> source, ParallelOptions parallelOptions, Func<TSource, CancellationToken, ValueTask> body)
این مجموعه متدها از ValueTaskها بجای Taskها استفاده می‌کند تا سربار ایجاد Taskها در حلقه‌ها کاهش یابد. همچنین در اینجا degree of parallelism به صورت پیش‌فرض به تعداد هسته‌های سی‌پی تنظیم شده‌است (Environment.ProcessorCount)؛ چون عموما توسعه دهنده‌ها نمی‌دانند که چه عددی را باید برای آن انتخاب کنند. هر چند امکان تنظیم دستی آن‌ها هم وجود دارد (یکی از مهم‌ترین مشکلات کار با WhenAll).

یک مثال: در اینجا می‌خواهیم به صورت موازی، مشخصات کاربرانی از Github را توسط HttpClient دریافت کنیم. هر بار هم فقط می‌خواهیم سه وظیفه اجرا شوند و نه بیشتر
using System.Net.Http.Headers;
using System.Net.Http.Json;
 
var userHandlers = new []  { "users/VahidN", "users/shanselman", "users/jaredpar", "users/davidfowl" };
 
using HttpClient client = new()
{
    BaseAddress = new Uri("https://api.github.com"),
};
client.DefaultRequestHeaders.UserAgent.Add(new ProductInfoHeaderValue("DotNet", "6"));
 
ParallelOptions parallelOptions = new() { MaxDegreeOfParallelism = 3 };
 
await Parallel.ForEachAsync(userHandlers, parallelOptions, async (uri, token) =>
{
    var user = await client.GetFromJsonAsync<GitHubUser>(uri, token); 
    Console.WriteLine($"Name: {user.Name}\nBio: {user.Bio}\n");
});
 
public class GitHubUser
{
    public string Name { get; set; }
    public string  Bio { get; set; }
}
در این مثال، نمونه‌ای از کارکرد متد جدید Parallel.ForEachAsync را مشاهده می‌کنید که اینبار، MaxDegreeOfParallelism آن قابل تنظیم است. یعنی با تنظیم فوق، هربار فقط سه وظیفه به صورت موازی اجرا خواهند شد. البته تنظیم آن به منهای یک، همان حالت WhenAll را سبب خواهد شد؛ یعنی محدودیتی وجود نخواهد داشت.
متد Parallel.ForEachAsync، آرایه‌ای را که باید بر روی آن کار کند، دریافت می‌کند. سپس تنظیمات اجرای موازی آن‌ها را هم مشخص می‌کنیم. در ادامه آن‌ها را در دسته‌های مشخصی، به صورت موازی بر اساس منطقی که مشخص می‌کنیم، اجرا خواهد کرد.


وضعیت امکان اجرای موازی متدهای async همزمان، تا پیش از دات نت 6

<List<T به همراه متد الحاقی ForEach است که می‌تواند یک <Action<T را بر روی المان‌های این لیست، اجرا کند و ... عموما زمانیکه به وظایف async می‌رسیم، به اشتباه مورد استفاده قرار می‌گیرد:
customers.ForEach(c => SendEmailAsync(c));
مثال فوق، با اجرای حلقه‌ی زیر تفاوتی ندارد:
foreach(var c in customers)
{
    SendEmailAsync(c); // the return task is ignored
}
یعنی یک عملیات async، بدون await فراخوانی شده‌است و تا پایان عملیات مدنظر، صبر نخواهد شد. حداقل مشکل آن این است که اگر در این بین استثنایی رخ دهد، هیچگاه متوجه آن نخواهید شد و حتی می‌تواند کل پروسه‌ی برنامه را خاتمه دهد. شاید عنوان کنید که می‌شود این مشکل را به صورت زیر حل کرد:
customers.ForEach(async c => await SendEmailAsync(c));
اما ... این روش هم تفاوتی با قبل ندارد. از این لحاظ که متد ForEach یک <Action<T را دریافت می‌کند که خروجی آن void است. یعنی در نهایت با راه حل دوم، فقط یک async void ایجاد می‌شود که باز هم قابلیت صبر کردن تا پایان عملیات را ندارد. نکته‌ی مهم اینجا است که اجرای موازی آن‌ها توسط متد Parallel.ForEach نیز دقیقا همین مشکل را دارد.
تنها راه حل پذیرفته‌ی شده‌ی چنین عمل async ای، فراخوانی آن‌ها به صورت متداول زیر و بدون استفاده از متد ForEach است:
foreach(var c in customers)
{
   await SendEmailAsync(c);
}
و یا Task.WhenAll کردن آن‌ها، با علم به این موضوع که MaxDegreeOfParallelism آن قابل کنترل نیست (حداقل به صورت استاندارد و بدون نیاز به کتابخانه‌های جانبی). برای مثال بجای نوشتن:
foreach(var o in orders)
{
    await ProcessOrderAsync(o);
}
می‌توان آن‌را به صورت زیر درآورد:
var tasks = orders.Select(o => ProcessOrderAsync(o)).ToList();
await Task.WhenAll(tasks);
در این حالت عملیات ProcessOrderAsync را تبدیل به لیستی از وظایف مدنظر کرده و به متد Task.WhenAll ارسال می‌کنیم تا به صورت موازی اجرا شوند. اما ... اگر 10 هزار Task وجود داشته باشند، کنترلی بر روی تعداد وظایف در حال اجرای موازی وجود نخواهد داشت و این مورد نه تنها سبب بالا رفتن کارآیی نخواهد شد، بلکه می‌تواند سرور را هم با اخلال پردازشی، به علت کمبود منابع در دسترس مواجه کند.

دات نت 6، هم کنترل MaxDegreeOfParallelism را میسر کرده‌است و هم اینکه اینبار نگارش async واقعی Parallel.ForEachAsync را ارائه داده‌است تا دیگر همانند حالت قبلی Parallel.ForEach، به async void‌ها و مشکلات مرتبط با آن‌ها نرسیم.
اشتراک‌ها
حذف parameter null-checking از C# 11

البته گفته شده ممکنه دوباره اضافه بشه

روش جایگزین‌ش:

public static void M(string myString)
{
    ArgumentNullException.ThrowIfNull(myString);
    // method 
}




حذف  parameter null-checking از C# 11
مطالب
پردازش‌های Async در Entity framework 6
اجرای Async اعمال نسبتا طولانی، در برنامه‌های مبتنی بر داده، عموما این مزایا را به همراه دارد:

الف) مقیاس پذیری سمت سرور

در اعمال سمت سرور متداول، تردهای متعددی جهت پردازش درخواست‌های کلاینت‌ها تدارک دیده می‌شوند. هر زمانیکه یکی از این تردها، یک عملیات blocking را انجام می‌دهد (مانند دسترسی به شبکه یا اعمال I/O)، ترد مرتبط با آن تا پایان کار این عملیات معطل خواهد شد. با بالا رفتن تعداد کاربران یک برنامه و در نتیجه بیشتر شدن تعداد درخواست‌هایی که سرور باید پردازش کند، تعداد تردهای معطل مانده نیز به همین ترتیب بیشتر خواهند شد. مشکل اصلی اینجا است که نمونه سازی تردها بسیار هزینه بر است (با اختصاص 1MB of virtual memory space) و منابع سرور محدود. با زیاد شدن تعداد تردهای معطل اعمال I/O یا شبکه، سرور مجبور خواهد شد بجای استفاده مجدد از تردهای موجود، تردهای جدیدی را ایجاد کند. همین مساله سبب بالا رفتن بیش از حد مصرف منابع و حافظه برنامه می‌گردد. یکی از روش‌های رفع این مشکل بدون نیاز به بهبودهای سخت افزاری، تبدیل اعمال blocking نامبرده شده به نمونه‌های non-blocking است. به این ترتیب ترد پردازش کننده‌ی این اعمال Async بلافاصله آزاد شده و سرور می‌تواند از آن جهت پردازش درخواست دیگری استفاده کند؛ بجای اینکه ترد جدیدی را وهله سازی نماید.

ب) بالا بردن پاسخ دهی کلاینت‌ها

کلاینت‌ها نیز اگر مدام درخواست‌های blocking را به سرور جهت دریافت پاسخی ارسال کنند، به زودی به یک رابط کاربری غیرپاسخگو خواهند رسید. برای رفع این مشکل نیز می‌توان از توانمندی‌های Async دات نت 4.5 جهت آزاد سازی ترد اصلی برنامه یا همان ترد UI استفاده کرد.

و ... تمام این‌ها یک شرط را دارند. نیاز است یک چنین API خاصی که اعمال Async واقعی را پشتیبانی می‌کنند، فراهم شده باشد. بنابراین صرفا وجود متد Task.Run، به معنای اجرای واقعی Async یک متد خاص نیست. برای این منظور ADO.NET 4.5 به همراه متدهای Async ویژه کار با بانک‌های اطلاعاتی است و پس از آن Entity framework 6 از این زیر ساخت استفاده کرده‌است که در ادامه جزئیات آن‌را بررسی خواهیم کرد.


پیشنیازها

برای کار با امکانات جدید Async موجود در EF 6 نیاز است از VS 2012 به بعد که به همراه کامپایلری است که واژه‌های کلیدی async و await را پشتیبانی می‌کند و همچنین دات نت 4.5 استفاده کرد. چون ADO.NET 4.5 اعمال async واقعی را پشتیبانی می‌کند، دات نت 4 در اینجا قابل استفاده نخواهد بود.


متدهای الحاقی جدید Async در EF 6.x

جهت متدهای الحاقی متداول EF مانند ToList، Max، Min و غیره، نمونه‌های Async آن‌ها نیز اضافه شده‌اند:
 QueryableExtensions:
AllAsync
AnyAsync
AverageAsync
ContainsAsync
CountAsync
FirstAsync
FirstOrDefaultAsync
ForEachAsync
LoadAsync
LongCountAsync
MaxAsync
MinAsync
SingleAsync
SingleOrDefaultAsync
SumAsync
ToArrayAsync
ToDictionaryAsync
ToListAsync

DbSet:
FindAsync

DbContext:
SaveChangesAsync

Database:
ExecuteSqlCommandAsync
بنابراین اولین قدم تبدیل کدهای قدیمی به Async، استفاده از متدهای الحاقی فوق است.


چند مثال


فرض کنید، مدل‌های برنامه، رابطه‌ی one-to-many ذیل را بین یک کاربر و مقالات او دارند:
    public class User
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }

        public virtual ICollection<BlogPost> BlogPosts { get; set; }
    }

    public class BlogPost
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Title { get; set; }
        public string Content { get; set; }

        [ForeignKey("UserId")]
        public virtual User User { get; set; }
        public int UserId { get; set; }
    }
همچنین Context برنامه نیز جهت در معرض دید قرار دادن این کلاس‌ها، به نحو ذیل تشکیل شده‌است:
    public class MyContext : DbContext
    {
        public DbSet<User> Users { get; set; }
        public DbSet<BlogPost> BlogPosts { get; set; }

        public MyContext()
            : base("Connection1")
        {
            this.Database.Log = sql => Console.Write(sql);
        }
    }
بر این اساس مثالی که دو رکورد را در جداول کاربران و مقالات به صورت async ثبت می‌کند، به نحو ذیل خواهد بود:
        private async Task<User> addUserAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
        {
            using (var context = new MyContext())
            {
                var user = context.Users.Add(new User
                {
                    Name = "Vahid"
                });
                context.BlogPosts.Add(new BlogPost
                {
                    Content = "Test",
                    Title = "Test",
                    User = user
                });
                await context.SaveChangesAsync(cancellationToken);
                return user;
            }
        }

چند نکته جهت یادآوری مباحث Async

- به امضای متد واژه‌ی کلیدی async اضافه شده‌است، زیرا در بدنه‌ی آن از کلمه‌ی کلیدی await استفاده کرده‌ایم (لازم و ملزوم هستند).
- به انتهای نام متد، کلمه‌ی Async اضافه شده‌است. این مورد ضروری نیست؛ اما به یک استاندارد و قرارداد تبدیل شده‌است.
- مدل Async دات نت 4.5 مبتنی بر Taskها است. به همین جهت اینبار خروجی‌های توابع نیاز است از نوع Task باشند و آرگومان جنریک آن‌ها، بیانگر نوع مقداری که باز می‌گردانند.
- تمام متدهای الحاقی جدیدی که نامبرده شدند، دارای پارامتر اختیاری لغو عملیات نیز هستند. این مورد را با مقدار دهی cancellationToken در کدهای فوق ملاحظه می‌کنید.
نمونه‌ای از نحوه‌ی مقدار دهی این پارامتر در ASP.NET MVC به صورت زیر می‌تواند باشد:
 [AsyncTimeout(8000)]
public async Task<ActionResult> Index(CancellationToken cancellationToken)
در اینجا به امضای اکشن متد جاری، async اضافه شده‌است و خروجی آن نیز به نوع Task تغییر یافته است. همچنین یک پارامتر cancellationToken نیز تعریف شده‌است. این پارامتر به صورت خودکار توسط ASP.NET MVC پس از زمانیکه توسط ویژگی AsyncTimeout تعیین شده‌است، تنظیم خواهد شد. به این ترتیب، اعمال async در حال اجرا به صورت خودکار لغو می‌شوند.
- برای اجرا و دریافت نتیجه‌ی متدهای Async دار EF، نیاز است از واژه‌ی کلیدی await استفاده گردد.

استفاده کننده نیز می‌تواند متد addUserAsync را به صورت زیر فراخوانی کند:
 var user = await addUserAsync();
Console.WriteLine("user id: {0}", user.Id);

شبیه به همین اعمال را نیز جهت به روز رسانی و یا حذف اطلاعات خواهیم داشت:
        private async Task<User> updateAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
        {
            using (var context = new MyContext())
            {
                var user1 = await context.Users.FindAsync(cancellationToken, 1);
                if (user1 != null)
                    user1.Name = "Vahid N.";

                await context.SaveChangesAsync(cancellationToken);
                return user1;
            }
        }

        private async Task<int> deleteAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
        {
            using (var context = new MyContext())
            {
                var user1 = await context.Users.FindAsync(cancellationToken, 1);
                if (user1 != null)
                    context.Users.Remove(user1);

                return await context.SaveChangesAsync(cancellationToken);
            }
        }

کدهای Async تقلبی!

به قطعه کد ذیل دقت کنید:
         public async Task<List<TEntity>> GetAllAsync()
   {
    return await Task.Run(() => _tEntities.ToList());
   }
این متد از یکی از Generic repositoryهای فله‌ای رها شده در اینترنت انتخاب شده‌است.
به این نوع متدها که از Task.Run برای فراخوانی متدهای همزمان قدیمی مانند ToList جهت Async جلوه دادن آن‌ها استفاده می‌شود، کدهای Async تقلبی می‌گویند! این عملیات هر چند در یک ترد دیگر انجام می‌شود اما هم سربار ایجاد یک ترد جدید را به همراه دارد و هم عملیات ToList آن کاملا blocking است.
معادل صحیح Async واقعی این عملیات را در ذیل مشاهده می‌کنید:
        private async Task<List<User>> getUsersAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
        {
            using (var context = new MyContext())
            {
                return await context.Users.ToListAsync(cancellationToken);
            }
        }
متد ToListAsync یک متد Async واقعی است و نه شبیه سازی شده توسط Task.Run. متدهای Async واقعی کار با شبکه و اعمال I/O، از ترد استفاده نمی‌کنند و توسط سیستم عامل به نحو بسیار بهینه‌ای اجرا می‌گردند.
برای مثال پشت صحنه‌ی متد الحاقی SaveChangesAsync به یک چنین متدی ختم می‌شود:
 internal override async Task<long> ExecuteAsync(
//...
rowsAffected = await command.ExecuteNonQueryAsync(cancellationToken).ConfigureAwait(continueOnCapturedContext: false);
//...
متد ExecuteNonQueryAsync جزو متدهای ADO.NET 4.5 است و برای اجرا نیاز به هیچ ترد جدیدی ندارد.
و یا برای شبیه سازی ToListAsync با ADO.NET 4.5 و استفاده از متدهای Async واقعی آن، به یک چنین کدهایی نیاز است: 
    var connectionString = "........";
    var sql = @"......"";
    var users = new List<User>();
 
    using (var cnx = new SqlConnection(connectionString))
    {
      using (var cmd = new SqlCommand(sql, cnx))
      {
       await cnx.OpenAsync(); 
       using (var reader = await cmd.ExecuteReaderAsync(CommandBehavior.CloseConnection))
       {
        while (await reader.ReadAsync())
        {
          var user = new User
          {
           Id = reader.GetInt32(0), 
           Name = reader.GetString(1), 
          };
         users.Add(user);
        }
       }
      }
    }


محدودیت پردازش موازی اعمال در EF

در متد ذیل، دو Task غیرهمزمان تعریف شده‌اند و سپس با await Task.WhenAll درخواست اجرای همزمان و موازی آن‌ها را کرده‌ایم:
        // multiple operations
        private static async Task loadAllAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
        {
            using (var context = new MyContext())
            {
                var task1 = context.Users.ToListAsync(cancellationToken);
                var task2 = context.BlogPosts.ToListAsync(cancellationToken);

                await Task.WhenAll(task1, task2);
                // use task1.Result
            }
        }
این متد ممکن است اجرا شود؛ یا در بعضی از مواقع با استثنای ذیل خاتمه یابد:
  An unhandled exception of type 'System.NotSupportedException' occurred in mscorlib.dll
 Additional information: A second operation started on this context before a previous asynchronous operation completed.
Use 'await' to ensure that any asynchronous operations have completed before calling another method on this context.
Any instance members are not guaranteed to be thread safe.
متن استثنای ارائه شده بسیار مفید است و توضیحات کامل را به همراه دارد. در EF در طی یک Context اگر عملیات Async شروع شده‌ای خاتمه نیافته باشد، مجاز به شروع یک عملیات Async دیگر، به موازت آن نخواهیم بود. برای رفع این مشکل یا باید از چندین Context استفاده کرد و یا await Task.WhenAll را حذف کرده و بجای آن واژه‌ی کلیدی await را همانند معمول، جهت صبر کردن برای دریافت نتیجه‌ی یک عملیات غیرهمزمان استفاده کنیم.
نظرات مطالب
مدیریت اسپم‌ها در SignalR
بسیار مفید و کاربردی. البته یک نکته در استفاده از این راه وجود دارد که در هنگام پیاده سازی بهتر هست لحاظ شود:
- بسته به سیستمی که در آن استفاده میشود نیاز است "تعداد درخواست‌ها در زمان مورد نظر"، تغییر کند (به این دلیل که بعضی از درخواست‌های مهم در سیستمی که غیر از چت، همزمان از عملیات دیگری نیز استفاده میکند مختل میشود) یا متغیری برای متمایز کردن درخواست‌ها در کلاس ActivityInfo ایجاد شود. از قطعه کد زیر میتوان به نام تابعی که از سمت کلاینت صدا زده شده است دسترسی داشت:
var methodName = context.MethodDescriptor.Name;
برای دوستانی که از سی شارپ استفاده میکنند کدهای درج شده در پست به شکل زیر است:
public class ActivityInfo
    {
        public ActivityInfo(string connectionId)
        {
            ConnectionId = connectionId;
            Time = DateTime.Now;
        }
        public string ConnectionId { get; set; }

        public DateTime Time { get; set; }
    }
   
    public class SpamDetectionPiplelineModule : HubPipelineModule
    {
        public static HashSet<ActivityInfo> SpamDetection = new HashSet<ActivityInfo>();
        private readonly object _spamDetectionLock = new object();
        public bool IsSpam(string connectionId)
        {
            lock (_spamDetectionLock)
            {
                //Remove all old info before 3 seconds ago
                SpamDetection.RemoveWhere(q => q.Time < DateTime.Now.AddSeconds(-3));

                SpamDetection.Add(new ActivityInfo(connectionId));

                //Check activities from 3 seconds ago
                if (SpamDetection.Count(q => q.ConnectionId == connectionId) > 3)
                {
                    return true;
                }
                return false;
            }
        }
        protected override bool OnBeforeIncoming(IHubIncomingInvokerContext context)
        {
            if (IsSpam(context.Hub.Context.ConnectionId))
            {
                return false;
            }
            return base.OnBeforeIncoming(context);
        }
    }