تصميم البرمجيات لتعزيز أمان التداول بين المواضيع في بيئات الخوادم

The statement highlighted in bold from the Managed Threading Best Practices page emphasizes the need to avoid static methods that alter static state in a multithreaded environment. This caution arises from the challenges posed by shared static state across multiple requests in a server scenario, where multiple threads may execute the code simultaneously, leading to potential threading issues. The suggestion is to consider employing a design pattern that encapsulates data into instances not shared across requests.

This recommendation aims to enhance thread safety and prevent concurrency-related bugs. When static state is shared, synchronization issues may arise, such as deadlocks or redundant synchronization, negatively impacting performance.

Now, let’s delve into the implementation of the design pattern alluded to in the statement. The guideline suggests moving away from static methods and static state. Instead, it encourages encapsulating data into instances that are not shared across requests. One of the design patterns that aligns with this principle is the “Singleton Pattern.”

The Singleton Pattern ensures that a class has only one instance and provides a global point of access to it. However, in this context, we’ll use a variation of the Singleton Pattern to address the concerns raised in the statement. Let’s call it the “Per-Request Singleton Pattern.”

In a server scenario, each incoming request creates a separate instance of the class, ensuring that the state is isolated to that specific request. This prevents interference between multiple threads handling different requests.

Here’s a simplified example in C#:

csharpCopy code
public class PerRequestSingleton
{
    private static readonly AsyncLocal _instance = new AsyncLocal();

    private PerRequestSingleton() { }

    public static PerRequestSingleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance.Value == null)
            {
                _instance.Value = new PerRequestSingleton();
            }
            return _instance.Value;
        }
    }

    // Add your instance-specific methods and properties here
}

In this example, the AsyncLocal class is used to store an instance of PerRequestSingleton per asynchronous operation or request. This ensures that each request gets its own isolated instance, avoiding shared static state and potential threading issues.

By adopting such a pattern, you can mitigate the risks associated with altering static state in a multithreaded server environment, promoting better thread safety and overall application stability.

تعتبر النصائح المتقدمة لأفضل الممارسات في إدارة التداخلات (Managed Threading Best Practices) من مايكروسوفت جزءًا هامًا من عمليات تطوير البرمجيات، حيث تسعى إلى تعزيز أمان التداول بين المواضيع (Threading Safety) وتقليل المشاكل المتعلقة بالتعددية. يمكن فهم البيان المشدد على تجنب الطرق الثابتة التي تعدل الحالة الثابتة (static state) بما في ذلك التفاصيل البسيطة كالتالي:

في السياق الخادمي الشائع، يتم مشاركة الحالة الثابتة عبر الطلبات، مما يعني أن هناك إمكانية لتشغيل عدة خيوط لنفس الكود في نفس الوقت. هذا يفتح الباب أمام ظهور الأخطاء المتعلقة بالتداخل. لتجنب هذا، يُقترح استخدام نمط تصميم يحتوي البيانات في مثيلات (instances) لا تشترك فيما بينها عبر الطلبات.

هناك نماذج تصميم متعددة يمكن استخدامها لتحقيق هذا الهدف، ومن بينها نمط الـ “Dependency Injection” ونمط الـ “ThreadLocal.” يمكن استخدام هذه النماذج لتوفير مثيلات معزولة لكل طلب، مما يقلل من خطر الاشتراك في الحالة الثابتة.

على سبيل المثال، يمكن تعديل النمط السابق لاستخدام نمط “Dependency Injection” كالتالي:

csharpCopy code
public class PerRequestSingleton
{
    private readonly SomeDependency _dependency;

    public PerRequestSingleton(SomeDependency dependency)
    {
        _dependency = dependency;
    }

    public void DoSomething()
    {
        // Use _dependency here
    }
}

في هذا المثال، يتم تمرير تبعيات الاعتماد (dependencies) إلى مثيل “PerRequestSingleton” عبر البناء، وهذا يضمن تكوين مثيل فريد لكل طلب.

تتيح هذه النماذج تنظيم الحالة بطريقة تجنب المشاكل المتعلقة بالتداخل، مما يساهم في تعزيز أمان التداول بين المواضيع في بيئات الخوادم.