تعلم ميزة تأخير في جولانج

1 مقدمة في ميزة defer في لغة البرمجة الجو

في لغة البرمجة جو (Go)، تعمل تعليمة defer على تأجيل تنفيذ استدعاء الدالة التالية لها حتى يكون الدالة الحاوية على تعليمة defer على وشك الانتهاء من التنفيذ. يمكنك أن تفكر فيها على أنها كتلة finally في لغات البرمجة الأخرى، ولكن استخدام defer يكون أكثر مرونة وفريدًا.

الفائدة من استخدام defer هي أنه يمكن استخدامه لأداء المهام الختامية، مثل إغلاق الملفات، وفك الأقفال للنجا، أو ببساطة تسجيل وقت الخروج من دالة معينة. يمكن أن يجعل ذلك البرنامج أكثر صلابة ويقلل من كمية العمل البرمجي في التعامل مع الاستثناءات. في فلسفة تصميم جو، يُوصى باستخدام defer لأنه يساعد في الحفاظ على تصور الكود وقراءته عند التعامل مع الأخطاء، وتنظيف الموارد، والعمليات اللاحقة الأخرى.

2 مبدأ عمل defer

2.1 المبدأ الأساسي للعمل

المبدأ الأساسي لـ defer هو استخدام مكدس (مبدأ آخر دخل، أول خرج) لتخزين كل دالة مؤجلة للتنفيذ. عندما تظهر تعليمة defer، لا تقوم لغة البرمجة جو بتنفيذ الدالة المتبعة للتعليمة على الفور. بدلاً من ذلك، يتم دفعها إلى مكدس مخصص. فقط عندما يكون الدالة الخارجية على وشك العودة، سيتم تنفيذ هذه الدوال المؤجلة وفقًا لترتيب المكدس، حيث يتم تنفيذ الدالة في تعليمة defer التي تم إعلانها في الآخر أولاً.

بالإضافة إلى ذلك، يجدر بالذكر أن المعاملات في الدوال التالية لتعليمة defer تُحسب وتُثبت في اللحظة التي يتم فيها إعلان defer، بدلاً من ذلك ضمن التنفيذ الفعلي.

func example() {
    defer fmt.Println("world") // مؤجلة
    fmt.Println("hello")
}

func main() {
    example()
}

سيقوم الكود أعلاه بطباعة:

hello
world

يتم طباعة world قبل خروج الدالة example، على الرغم من ظهورها قبل hello في الكود.

2.2 ترتيب تنفيذ عدة تعليمات defer

عندما تحتوي الدالة على عدة تعليمات defer، سيتم تنفيذها وفقًا لمبدأ آخر دخل، أول خرج. يكون ذلك غالبًا مهمًا جدًا لفهم المنطق المعقد للتنظيف. يوضح المثال التالي ترتيب تنفيذ عدة تعليمات defer:

func multipleDefers() {
    defer fmt.Println("First defer")
    defer fmt.Println("Second defer")
    defer fmt.Println("Third defer")

    fmt.Println("Function body")
}

func main() {
    multipleDefers()
}

سيكون إخراج هذا الكود:

Function body
Third defer
Second defer
First defer

نظرًا لأن defer يتبع مبدأ آخر دخل، أول خرج، حتى وإن كان "First defer" هو الأول المؤجل، سيتم تنفيذه في آخر الأمر.

3 تطبيقات defer في سيناريوهات مختلفة

3.1 الإفراج عن الموارد

في لغة البرمجة جو، يُستخدم تعليمة defer بشكل شائع للتعامل مع منطق إفراج الموارد، مثل عمليات الملفات واتصالات قواعد البيانات. يضمن defer أنه بعد تنفيذ الدالة، سيتم الإفراج بشكل صحيح عن الموارد المقابلة بغض النظر عن السبب الذي يؤدي للخروج من الدالة.

مثال عن عملية الملف:

func ReadFile(filename string) {
    file, err := os.Open(filename)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    // استخدام defer لضمان إغلاق الملف
    defer file.Close()

    // أداء عمليات قراءة الملف...
}

في هذا المثال، بمجرد أن تفتح os.Open الملف بنجاح، فإن تعليمة defer file.Close() التالية تضمن أن المورد الملف سيتم إغلاقه بشكل صحيح وسيتم الإفراج عن مورد مقبض الملف عند انتهاء الدالة.

مثال عن اتصال قاعدة البيانات:

func QueryDatabase(query string) {
    db, err := sql.Open("mysql", "user:password@/dbname")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    // ضمان إغلاق اتصال قاعدة البيانات باستخدام defer
    defer db.Close()

    // أداء عمليات الاستعلام في قاعدة البيانات...
}

بالمثل، defer db.Close() يضمن أن اتصال قاعدة البيانات سيتم إغلاقه عند مغادرة دالة QueryDatabase، بغض النظر عن السبب (عودة طبيعية أو رمي استثناء).

3.2 عمليات قفل في البرمجة المتزامنة

في البرمجة المتزامنة، فإن استخدام defer للتعامل مع فتحة القفل الحاصلة هو ممارسة جيدة. يضمن ذلك أن القفل يتم إغلاقه بشكل صحيح بعد تنفيذ قسم الشفرة الحرجة، وبالتالي تجنب الأقفال العالقة.

Exemplar Mutex Lock:

var mutex sync.Mutex

func updateSharedResource() {
    mutex.Lock()
    // استخدم defer لضمان أن يتم الافراج عن القفل
    defer mutex.Unlock()

    // قم بتعديل الموارد المشتركة...
}

بغض النظر عما إذا كان تعديل المورد المشترك ناجحًا أم حدثت استثناء في الوسط، سيضمن defer أن تُستدعى Unlock()، مما يتيح للروتينات الأخرى الانتظار لاقتناص القفل.

نصيحة: ستتم تغطية شرح مفصل حول أقفال الميوتكس في الفصول اللاحقة. فهم سيناريوهات تطبيق defer كاف في هذه المرحلة.

3 موانع شائعة واعتبارات ل defer

عند استخدام defer، على الرغم من أن قابلية القراءة وصيانة الرمز تحسن بشكل كبير، إلا أن هناك أيضًا بعض الموانع والاعتبارات التي يجب أن تكون في اعتبارك.

3.1 تقييم معلمات الدالة المؤجلة على الفور

func printValue(v int) {
    fmt.Println("القيمة:", v)
}

func main() {
    value := 1
    defer printValue(value)
    // تعديل قيمة `value` لن يؤثر على المعامل الذي تم بالفعل تمريره إلى defer
    value = 2
}
// سيكون الإخراج "القيمة: 1"

على الرغم من التغيير في قيمة value بعد بيان defer، فإن المعامل الذي تم تمريره إلى printValue في defer تم تقييمه بالفعل وتثبيته، لذا سيظل الإخراج "القيمة: 1".

3.2 كن حذرًا عند استخدام defer داخل حلقات الكرور

استخدام defer داخل حلقة قد يؤدي إلى عدم إفراج الموارد قبل انتهاء الحلقة، مما قد يؤدي إلى تسرب أو نفاد الموارد.

3.3 تجنب "الإفراج بعد الاستخدام" في البرمجة المتزامنة

في البرامج المتزامنة، عند استخدام defer لإطلاق الموارد، من المهم التأكد من أن جميع الروتينات ستحاول الوصول إلى المورد بعد أن يتم الإفراج عنه، لتجنب حالات السباق.

4. لاحظ ترتيب تنفيذ بيانات defer

تتبع بيانات defer مبدأ الاختيار الأخير يتم الاختيار أولًا (LIFO)، حيث سيتم تنفيذ الـ defer الأخير المعلن أولًا.

الحلول وأفضل الممارسات:

• تذكر دائمًا أن معاملات الدالة في بيانات defer تُقيَّم في وقت التعيين.
• عند استخدام defer داخل حلقة، قم بالنظر في استخدام الدوال المجهولة أو استدعاء إطلاق الموارد صراحة.
• في بيئة متزامنة، تأكد من أن جميع الروتينات قد أنهت عملياتها قبل استخدام defer لإطلاق الموارد.
• عند كتابة الدوال التي تحتوي على عدة بيانات defer، فكر بعناية في ترتيب ومنطق تنفيذها.

اتباع هذه الممارسات الجيدة يمكن أن يجنب معظم المشاكل التي قد تواجهها عند استخدام defer ويؤدي إلى كتابة رمز Go أكثر صلابة وصيانة.