چگونه با مدل‌های زبانی صحبت کنیم؟ معرفی Prompt Engineering

حرفه Prompt Engineering یکی از مهارت‌های کلیدی برای بهره‌برداری از قدرت مدل‌های زبانی Generative یا ژنراتیو است. این مدل‌ها با استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق و روش‌های یادگیری ماشینی قادر هستند به صورت خودکار متن‌های متنوع و معنادار تولید کنند. اما چطور می‌شه با این مدل‌ها ارتباط برقرار کرد و ازشون خروجی‌های مورد نظرمون رو گرفت؟ جواب این سوال در Prompt Engineering نهفته است. 

به طور کلی Prompt Engineering هنر پرسیدن سوال مناسب برای گرفتن بهترین خروجی از یک مدل زبانی ژنراتیو است.  با استفاده از Prompt Engineering می‌تونیم با استفاده از زبان طبیعی با مدل‌های زبانی ارتباط برقرار کنیم و ازشون خروجی‌های متنی یا تصویری بگیریم.  این خروجی‌ها می‌تونن در حوزه‌های مختلفی مثل تولید محتوا، ترجمه، خلاصه‌سازی، تحلیل احساسات، تشخیص تصاویر، و غیره کاربرد داشته باشند. 

در این مقاله قصد داریم به شما نشان بدیم که چطور می‌تونید Prompt Engineering رو به عنوان یک ابزار قدرتمند برای استفاده از مدل‌های زبانی ژنراتیو به کار بگیرید. ما انواع مختلف Prompt رو معرفی می‌کنیم و نحوه‌ی استفاده از هر کدوم رو با مثال نشون می‌دیم. همچنین بهترین شیوه‌ها و راهبردهای Prompt Engineering رو با شما در میان می‌گذاریم و به چالش‌ها و فرصت‌هایی که در این زمینه وجود داره اشاره می‌کنیم. امیدواریم این مقاله برای شما مفید و جذاب باشه.

انواع Prompt

مفهوم Prompt یک سوال یا یک درخواست است که به یک مدل زبانی ژنراتیو داده می‌شود تا از آن یک خروجی متنی یا تصویری بسازد. انواع مختلفی از Prompt وجود دارند که بسته به نوع و هدف مدل و خروجی مورد نظر می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. در این بخش به معرفی چهار نوع اصلی از Prompt می‌پردازیم:

1. Direct Prompting: این نوع از Prompt ساده‌ترین و مستقیم‌ترین روش برای ارتباط با مدل‌های زبانی است. در این روش، فقط یک سوال یا یک جمله به مدل داده می‌شود و مدل سعی می‌کند به آن پاسخ دهد یا آن را تکمیل کند. مثلا می‌توان از مدل خواست که یک جمله را با یک کلمه تمام کند یا یک تعریف را بیان کند. مثال:

   تکمیل جمله: ایران یک کشور در قاره ... است.

   تعریف: Prompt Engineering چیست؟

2. Prompting with Examples: این نوع از Prompt شبیه به آموزش مدل با مثال است. در این روش، چند مثال از ورودی و خروجی مورد نظر به مدل داده می‌شود و سپس یک ورودی جدید به مدل داده می‌شود تا خروجی متناسب با آن را تولید کند. این روش می‌تواند برای انجام کارهایی مثل ترجمه، خلاصه‌سازی، تبدیل سبک، و غیره مفید باشد. مثال:
   ترجمه:
   انگلیسی: Hello, how are you؟
   فارسی: سلام، حال شما چطور است؟
   انگلیسی: I am fine, thank you.
   فارسی: من خوبم، ممنون.
   انگلیسی: What is your name؟

3. Chain-of-Thought Prompting: این نوع از Prompt برای تولید متن‌های طولانی و پیوسته مثل داستان، مقاله، شعر، و غیره مناسب است. در این روش، به مدل یک موضوع یا یک شروع داده می‌شود و مدل باید متن را با ادامه‌دادن افکار و ایده‌های مرتبط با آن تولید کند. مثال:

   داستان: شروع داستان: یک روز صبح، مهدی با صدای زنگ گوشیش بیدار شد. وقتی گوشی را برداشت، صدایی که شنید، او را شوکه کرد. صدای ...

   مقاله: موضوع مقاله: اثرات مثبت Prompt Engineering بر روی یادگیری ماشینی. مقاله باید شامل مقدمه، بدنه، و نتیجه‌گیری باشد. مقدمه: در سال‌های اخیر، مدل‌های زبانی ژنراتیو با استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق و روش‌های یادگیری ماشینی قدرتمند شده‌اند و می‌توانند متن‌های متنوع و معنادار تولید کنند. اما چطور می‌توان از این مدل‌ها به بهترین نحو استفاده کرد و خروجی‌های مورد نظر را از آن‌ها گرفت؟ در این مقاله قصد داریم نشان بدهیم که Prompt Engineering یکی از راه‌های موثر برای ارتباط با مدل‌های زبانی است و چگونه می‌توان با استفاده از آن یادگیری ماشینی را بهبود بخشید. ...

4. Role Prompting: این نوع از Prompt برای ایجاد محاوره و گفتگو با مدل مناسب است. در این روش، به مدل یک نقش یا یک شخصیت داده می‌شود و مدل باید با توجه به آن نقش یا شخصیت به سوالات و پیام‌های کاربر پاسخ دهد. مثال:

   نقش: یک مشاور تحصیلی

   کاربر: سلام، من می‌خوام برای ادامه‌ی تحصیل به خارج از کشور برم. چه کشورها و دانشگاه‌هایی رو پیشنهاد می‌کنید؟

   مدل: سلام، من یک مشاور تحصیلی هستم و می‌تونم کمکت کنم. برای انتخاب کشور و دانشگاه باید چند عامل رو در نظر بگیری مثل رشته‌ی تحصیلی، هزینه‌ها، شرایط ویزا، فرهنگ و زبان، و غیره. بهتره اول از خودت بپرسی که چه چیزهایی برای تو مهم هستند و بر اساس اون یک لیست از کشورها و دانشگاه‌های مورد علاقه‌ات بسازی. بعد می‌تونی از منتورها، استادها، دوستان، یا سایت‌های معتبر اطلاعات بیشتری در مورد اون‌ها بگیری و مقایسه کنی. اگر نیاز به راهنمایی بیشتر داشتی، من در خدمتم.

شیوه ها و راهبردهای مناسب Prompt Engineering:

Prompt Engineering یک فن هنری است که نیاز به تمرین و تجربه دارد. هرچه بیشتر با مدل‌های زبانی کار کنیم و Prompt های مختلف رو امتحان کنیم، مهارت‌مون در این زمینه بیشتر می‌شه. اما برای نوشتن Prompt های موثر و کارآمد، برخی از نکات و توصیه‌هایی وجود داره که می‌تونه به ما کمک کنه. در این بخش به برخی از این نکات اشاره می‌کنیم:

1. ساختارمند بودن: یکی از راه‌هایی که می‌تونه به مدل کمک کنه تا Prompt رو بهتر درک کنه و خروجی مناسب‌تری تولید کنه، اینه که Prompt رو به صورت ساختارمند و قابل فهم بنویسیم. مثلا می‌تونیم از علائم نگارشی مثل نقطه، ویرگول، دونقطه، پرانتز، و غیره استفاده کنیم تا جملات و بخش‌های مختلف Prompt رو از هم جدا کنیم. همچنین می‌تونیم از عنوان‌ها، شماره‌گذاری، و لیست‌ها استفاده کنیم تا Prompt رو به بخش‌های کوچک‌تر و مرتب‌تر تقسیم کنیم. این کار باعث می‌شه مدل بتونه Prompt رو بهتر تحلیل کنه و خروجی رو با توجه به ساختار Prompt تنظیم کنه.

2. محدود بودن: یکی از چالش‌هایی که مدل‌های زبانی با آن روبرو هستند، اینه که ممکنه خروجی‌هایی تولید کنند که با Prompt مطابقت ندارند یا از حدود مورد نظر خارج می‌شوند. برای جلوگیری از این مشکل، می‌تونیم از محدودیت‌هایی استفاده کنیم تا مدل رو راهنمایی کنیم که چه نوع و چه مقدار خروجی باید تولید کنه. مثلا می‌تونیم از عباراتی مثل «با حداکثر ۵۰۰ کلمه» یا «به صورت شعر» یا «با استفاده از فقط حروف الفبای فارسی» استفاده کنیم تا مدل رو محدود کنیم. مثال:

   Prompt با محدودیت: تولید یک داستان کوتاه در مورد یک سفر فضایی با حداکثر ۵۰۰ کلمه.

   Prompt بدون محدودیت: تولید یک داستان در مورد یک سفر فضایی.

3. خلاقانه بودن: یکی از راه‌هایی که می‌تونه به مدل کمک کنه تا Prompt رو بهتر فهمیده و خروجی جذاب‌تری تولید کنه، اینه که Prompt رو به صورت خلاقانه و جالب بنویسیم. مثلا می‌تونیم از سوالات باز، مقایسه‌ها، تصاویر، مثال‌ها، و غیره استفاده کنیم تا مدل رو به چالش بکشیم و ازش خروجی‌هایی بگیریم که از حد انتظارمون بیشتر باشه. مثال:

   Prompt خلاقانه: تولید یک شعر در مورد این تصویر (بارگذاری تصویر برای مدل زبانی)

   Prompt عادی: تولید یک شعر در مورد غروب خورشید.

Prompt Engineering یکی از مهارت‌های کلیدی برای بهره‌برداری از قدرت مدل‌های زبانی ژنراتیو است. در این مقاله با انواع مختلف Prompt آشنا شدیم و نحوه‌ی استفاده از هر کدوم رو با مثال نشون دادیم. همچنین به برخی از بهترین شیوه‌ها و راهبردهای Prompt Engineering اشاره کردیم و چند نکته برای نوشتن Prompt‌های ساختارمند، محدود، و خلاقانه رو با شما در میان گذاشتیم. امیدواریم این مقاله برای شما مفید و جذاب بوده باشه و بتونید از Prompt Engineering به عنوان یک ابزار قدرتمند برای استفاده از مدل‌های زبانی به کار ببرید.

همچنین Prompt Engineering یک زمینه‌ی پویا و در حال رشد است که همچنان چالش‌ها و فرصت‌های زیادی در پیش روی آن است. ما توصیه می‌کنیم که برای ارتقای مهارت‌تون در این زمینه، با مدل‌های زبانی مختلف آزمایش کنید و Prompt‌های متنوع و جالب رو امتحان کنید. همچنین می‌تونید از منابع و مقالات معتبر و به‌روز در این زمینه استفاده کنید و از تجربیات و نظرات دیگران بهره ببرید. ما امیدواریم که Prompt Engineering برای شما یک فن هنری و لذت‌بخش باشه و به شما کمک کنه تا از مدل‌های زبانی بهترین نتایج رو بگیرید.

برای درک مفاهیم بیشتر و یادگیری عمیق به آموزش برنامه نویسی  دوره آموزشی سی شارپ  که دارای سرفصل های اصلی دوره مقدماتی سی شارپ و  دوره پیشرفته سی شارپ را  که در قالب یک مجموعه جامع ارائه شده اند مراجعه کنید. در کنار این دوره می توانید برای تقویت دانش بانک اطلاعاتی ، به دوره آموزش SQL Server  نیز مراجعه کنید.

مقایسه Thread ها و Async/Await در زبان سی شارپ

برنامه‌نویسی غیرهمزمان یکی از مفاهیم مهم و پرکاربرد در توسعه نرم‌افزار است. برنامه‌نویسی غیرهمزمان به معنای این است که برنامه می‌تواند بدون انتظار برای پایان یافتن یک عملیات، به اجرای عملیات دیگر ادامه دهد. این روش به برنامه امکان می‌دهد که به صورت همزمان چندین کار را انجام دهد و منابع سیستم را بهینه‌تر استفاده کند. برنامه‌نویسی غیرهمزمان به ویژه در مواردی که برنامه باید با منابع خارجی مانند فایل، شبکه، دیتابیس و غیره ارتباط برقرار کند، بسیار مفید است. زیرا در این موارد برنامه ممکن است برای دریافت پاسخ از منبع خارجی مدت زمان زیادی صرف کند و در این حالت اگر برنامه به صورت همزمان اجرا شود، می‌تواند منابع سیستم را برای انجام کارهای دیگر استفاده کند و به کاربر تجربه بهتری ارائه دهد.

برای پیاده‌سازی برنامه‌نویسی غیرهمزمان در زبان C#، دو روش اصلی وجود دارد: استفاده از Thread ها و استفاده از کلمات کلیدی Async و Await. بو صورت ساده، Thread ها واحدهای کوچک از کد هستند که می‌توانند به صورت موازی و مستقل از هم اجرا شوند. در مقابل، Async و Await کلمات کلیدی هستند که به برنامه‌نویس امکان می‌دهند که به راحتی برنامه‌نویسی غیرهمزمان را با استفاده از Task ها پیاده‌سازی کند. Task ها شبیه به Thread ها هستند اما با این تفاوت که مدیریت و هماهنگی آن‌ها توسط کتابخانه‌های زبان C# انجام می‌شود.

در این مقاله قصد داریم تفاوت این دو روش را بررسی کنیم و نشان دهیم که در چه مواردی از هر یک از آن‌ها استفاده کنیم. برای این منظور ابتدا تعریف و ویژگی‌های Thread ها و Async و Await را شرح می‌دهیم و سپس نقاط تمایز اصلی بین آن‌ها را مورد بحث قرار می‌دهیم. در نهایت نتیجه‌گیری و توصیه‌هایی برای انتخاب روش مناسب برای برنامه‌نویسی غیرهمزمان ارائه می‌کنیم.

آشنایی با تردها

Thread ها یا ریسمان‌ها واحدهای کوچک از کد هستند که می‌توانند به صورت موازی و مستقل از هم اجرا شوند. Thread ها به برنامه امکان می‌دهند که چندین کار را به صورت همزمان انجام دهد و منابع سیستم را بهتر استفاده کند. برای مثال، اگر برنامه‌ای داریم که باید همزمان با کاربر ارتباط برقرار کند و محتویات یک فایل را بخواند، می‌توانیم از دو Thread مجزا برای انجام این دو کار استفاده کنیم. در این صورت برنامه نیازی ندارد که برای خواندن فایل از کاربر منتظر بماند و یا برای پاسخ به کاربر از خواندن فایل صرف نظر کند.

برای استفاده از Thread ها در زبان C#، می‌توانیم از کلاس‌ها و روش‌های موجود در فضای نام System.Threading استفاده کنیم. این فضای نام شامل کلاس Thread است که نماینده یک Thread در برنامه است. برای ایجاد یک Thread جدید، می‌توانیم یک شیء از کلاس Thread با پاس دادن یک شیء از نوع Delegate به سازنده آن ایجاد کنیم. Delegate یک شیء است که به یک متد اشاره می‌کند و مشخص می‌کند که Thread باید چه متدی را اجرا کند. برای شروع اجرای Thread، می‌توانیم از متد Start شیء Thread استفاده کنیم. برای متوقف کردن اجرای Thread، می‌توانیم از متد Abort شیء Thread استفاده کنیم. همچنین جهت انتظار برای پایان یافتن یک Thread، می‌توانیم از متد Join شیء Thread استفاده کنیم. برای مثال، کد زیر یک Thread جدید ایجاد می‌کند که متد PrintNumbers را اجرا می‌کند:

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Thread t = new Thread(new ThreadStart(PrintNumbers));
        t.Start();
        t.Join();
        Console.WriteLine("End of application.");
    }
    
    static void PrintNumbers()
    {
        for (int i = 1; i <= 10; i++)
        {
            Console.WriteLine(i);
        }
    }
}

خروجی این برنامه به شکل زیر است:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
End of application!

استفاده از Thread ها مزایایی مانند افزایش کارایی و بهبود تجربه کاربر را دارد. اما همچنین چالش‌هایی مانند مدیریت و هماهنگی Thread ها، رفع خطاها و ایجاد امنیت را نیز به همراه دارد. برای حل این چالش‌ها، می‌توانیم از ابزارهایی مانند Lock، Monitor، Mutex، Semaphore، AutoResetEvent و ManualResetEvent استفاده کنیم. این ابزارها به ما کمک می‌کنند که دسترسی به منابع مشترک بین Thread ها را کنترل کنیم و از بروز تداخل و ناهماهنگی جلوگیری کنیم. در بخش بعدی، می‌توانید با کلمات کلیدی Async و Await و نحوه استفاده از آن‌ها برای برنامه‌نویسی غیرهمزمان آشنا شوید.

آشنایی با Async و Await

Async و Await کلمات کلیدی هستند که در زبان C# از نسخه 5 به بعد اضافه شده‌اند. این کلمات کلیدی به برنامه‌نویس امکان می‌دهند که به راحتی برنامه‌نویسی غیرهمزمان را با استفاده از Task ها پیاده‌سازی کند. Task ها شبیه به Thread ها هستند اما با این تفاوت که مدیریت و هماهنگی آن‌ها توسط کتابخانه‌های زبان C# انجام می‌شود. Task ها به ما امکان می‌دهند که یک عملیات غیرهمزمان را به صورت یک شیء مدیریت کنیم و بتوانیم به آن ارجاع دهیم، از وضعیت آن باخبر شویم و از آن نتیجه بگیریم.

برای استفاده از Async و Await در زبان C#، می‌توانیم از کلاس‌ها و روش‌های موجود در فضای نام System.Threading.Tasks استفاده کنیم. این فضای نام شامل کلاس Task است که نماینده یک Task در برنامه است. برای ایجاد یک Task جدید، می‌توانیم از متد Run شیء Task استفاده کنیم. این متد یک شیء از نوع Delegate می‌گیرد و یک شیء از نوع Task برمی‌گرداند. برای اجرای یک Task، می‌توانیم از کلمه کلیدی Async در تعریف یک متد استفاده کنیم. این کلمه کلیدی به ما امکان می‌دهد که یک متد را به صورت غیرهمزمان تعریف کنیم و از کلمه کلیدی Await در بدنه آن استفاده کنیم. کلمه کلیدی Await به ما امکان می‌دهد که برای یک Task منتظر بمانیم و نتیجه آن را دریافت کنیم. برای مثال، کد زیر یک Task جدید ایجاد می‌کند که متد PrintNumbersAsync را اجرا می‌کند:

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        // ایجاد یک Task جدید با استفاده از متد Run
        Task t = Task.Run(PrintNumbersAsync);     
        await t;       
        Console.WriteLine("End of application!");
    }
    
    static async Task PrintNumbersAsync()
    {
        for (int i = 1; i <= 10; i++)
        {
            Console.WriteLine(i);
            
            // انتظار برای یک ثانیه
            await Task.Delay(1000);
        }
    }
}

خروجی این برنامه به شکل زیر است:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
End of application!

استفاده از Async و Await مزایایی مانند ساده‌سازی برنامه‌نویسی غیرهمزمان، افزایش خوانایی و نگهداری کد و بهبود عملکرد برنامه را دارد. اما همچنین مواردی وجود دارد که استفاده از Async و Await کافی نیست و نیاز به استفاده از Thread ها داریم. برای مثال، اگر برنامه‌ای داریم که باید یک عملیات سنگین و محاسباتی را انجام دهد که زمان زیادی طول می‌کشد و منابع سیستم را به شدت مصرف می‌کند، می‌توانیم از یک Thread جدید برای انجام این عملیات استفاده کنیم تا از بلوک شدن Thread اصلی برنامه جلوگیری کنیم. در بخش بعدی، می‌توانید با تفاوت اصلی بین Thread ها و Async و Await آشنا شوید.

تفاوت Thread و Async/Await

Thread ها و Async/Await دو روش مختلف برای پیاده‌سازی برنامه‌نویسی غیرهمزمان در زبان C# هستند. این دو روش در برخی جنبه‌ها شباهت و در برخی جنبه‌ها تفاوت دارند. در این بخش قصد داریم نقاط تمایز اصلی بین این دو روش را مورد بحث قرار دهیم. برای این منظور از جدول زیر برای مقایسه این دو روش استفاده می‌کنیم:

	Async/Await	Thread
نحوه ایجاد	با استفاده از کلاس Thread و پاس دادن یک Delegate به سازنده آن	با استفاده از کلمه کلیدی Async در تعریف یک متد و استفاده از متد Run شیء Task
نحوه اجرا	با استفاده از متد Start شیء Thread	با استفاده از کلمه کلیدی Await در بدنه یک متد غیرهمزمان
نحوه متوقف کردن	با استفاده از متد Abort شیء Thread	با استفاده از متد Cancel شیء CancellationTokenSource
نحوه انتظار | با استفاده از متد Join شیء Thread	با استفاده از متد Join شیء Thread	با استفاده از کلمه کلیدی Await در بدنه یک متد غیرهمزمان
نحوه دریافت نتیجه	با استفاده از خصوصیت Result شیء Thread	با استفاده از خصوصیت Result شیء Task
مزایا	امکان اجرای عملیات سنگین و محاسباتی که زمان زیادی طول می‌کشند و منابع سیستم را به شدت مصرف می‌کنند	امکان اجرای عملیات سبک و وابسته به منابع خارجی مانند فایل، شبکه، دیتابیس و غیره که زمان زیادی طول می‌کشند اما منابع سیستم را به شدت مصرف نمی‌کنند
معایب	امکان بروز تداخل و ناهماهنگی بین Thread ها و نیاز به استفاده از ابزارهای هماهنگ‌سازی	امکان بلوک شدن Thread اصلی برنامه اگر عملیات سنگین و محاسباتی را به صورت غیرهمزمان اجرا کنیم

از جدول بالا می‌توانیم ببینیم که Thread ها و Async/Await در برخی جنبه‌ها مانند نحوه ایجاد، اجرا، متوقف کردن، انتظار و دریافت نتیجه تفاوت دارند. این تفاوت‌ها باعث می‌شوند که در چه مواردی از هر یک از این روش‌ها استفاده کنیم. به طور کلی، می‌توان گفت که اگر برنامه‌ای داریم که باید یک عملیات سنگین و محاسباتی را انجام دهد که زمان زیادی طول می‌کشد و منابع سیستم را به شدت مصرف می‌کند، می‌توانیم از یک Thread جدید برای انجام این عملیات استفاده کنیم تا از بلوک شدن Thread اصلی برنامه جلوگیری کنیم. اما اگر برنامه‌ای داریم که باید یک عملیات سبک و وابسته به منابع خارجی مانند فایل، شبکه، دیتابیس و غیره را انجام دهد که زمان زیادی طول می‌کشد اما منابع سیستم را به شدت مصرف نمی‌کند، می‌توانیم از کلمات کلیدی Async و Await برای انجام این عملیات استفاده کنیم تا از ساده‌سازی برنامه‌نویسی غیرهمزمان بهره ببریم.

در نتیجه، می‌توان گفت که Thread ها و Async/Await دو روش مختلف برای پیاده‌سازی برنامه‌نویسی غیرهمزمان در زبان C# هستند که در برخی جنبه‌ها شباهت و در برخی جنبه‌ها تفاوت دارند. این تفاوت‌ها باعث می‌شوند که در چه مواردی از هر یک از این روش‌ها استفاده کنیم. در بخش بعدی، می‌توانید با نتیجه‌گیری و توصیه‌هایی برای انتخاب روش مناسب برای برنامه‌نویسی غیرهمزمان آشنا شوید.

نتیجه‌گیری

در این مقاله با مفهوم برنامه‌نویسی غیرهمزمان و اهمیت آن در توسعه نرم‌افزار آشنا شدیم. همچنین با دو روش اصلی برای پیاده‌سازی برنامه‌نویسی غیرهمزمان در زبان C# یعنی استفاده از Thread ها و استفاده از کلمات کلیدی Async و Await آشنا شدیم. برای هر یک از این روش‌ها تعریف، ویژگی، مزایا و معایب را شرح دادیم و سپس نقاط تمایز اصلی بین آن‌ها را مورد بحث قرار دادیم. در نهایت به این نتیجه رسیدیم که این دو روش در برخی موارد با هم قابل جایگزینی هستند و در برخی موارد نیاز به استفاده از هر یک به طور مجزا دارند. برای انتخاب روش مناسب برای برنامه‌نویسی غیرهمزمان، باید به نوع عملیاتی که می‌خواهیم انجام دهیم، زمانی که آن عملیات طول می‌کشد، منابع سیستمی که آن عملیات مصرف می‌کند و همچنین سادگی و خوانایی کدی که می‌نویسیم توجه کنیم. به طور کلی، می‌توان گفت که اگر برنامه‌ای داریم که باید یک عملیات سنگین و محاسباتی را انجام دهد که زمان زیادی طول می‌کشد و منابع سیستم را به شدت مصرف می‌کند، می‌توانیم از یک Thread جدید برای انجام این عملیات استفاده کنیم تا از بلوک شدن Thread اصلی برنامه جلوگیری کنیم. اما اگر برنامه‌ای داریم که باید یک عملیات سبک و وابسته به منابع خارجی مانند فایل، شبکه، دیتابیس و غیره را انجام دهد که زمان زیادی طول می‌کشد اما منابع سیستم را به شدت مصرف نمی‌کند، می‌توانیم از کلمات کلیدی Async و Await برای انجام این عملیات استفاده کنیم تا از ساده‌سازی برنامه‌نویسی غیرهمزمان بهره ببریم.

آشنایی با قابلیت های جدید زبان سی شارپ در نسخه 12

در این مطلب قصد داریم با ویژگی های جدید سی شارپ 12 که به تازگی توسط شرکت مایکروسافت و تیم دات نت ارائه شده آشنا شویم. زبان سی شارپ از زمان ارائه، دائم در حال تکامل بوده و با هر نسخه ای که ارائه می شود قابلیت های جدیدی به زبان سی شارپ اضافه می شود.

سرفصل

1. سازنده های اولیه یا Primary Constructors
2. عبارات مجموعه ها یا Collection Expressions
3. پارامترهای ref readonly
4. parameter default value در lambda expression ها
5. تعریف alias
6. تعریف inline arrays
7. ExperimentalAttribute

سازنده های اولیه یا Primary Constructors

در ابندا این قابلیت تنها در رکورد ها قابل استفاده بود و در سی شارپ 12 این قابلیت به class ها و struct ها نیز اضافه شده است. بوسیله این قابلیت می توان پارامترهای سازنده را در مقابل نام کلاس تعریف کرده و از آن در کل بخش های کلاس استفاده کرد. در ادامه نحوه تعریف سازنده های اولیه را مشاهده می کنید:

var p = new Person("Hossein", "Ahmadi");

public class Person(string firstname, string lastname)
{
    public string Firstname { get; set; } = firstname;
    public string Lastname { get; set; } = lastname;
}

عبارات مجموعه ها یا Collection Expressions

این قابلیت روش جدیدی برای مقدار دهی اولیه مجموعه ها را در اختیار برنامه نویسان قرار می دهد. در زیر نمونه هایی از این قابلیت را مشاهده می کنید:

int[] numbers = [1,2,3,4];

List<string> names = ["Hossein","Mehdi", "Mohammad","Ali"];

برای تعریف آرایه های jagged به صورت زیر می توان از این قابلیت استفاده کرد:

int[][] jagged1 = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]];


int[] row0 = [1,2,3,4,5];
int[] row1 = [6,7,8,9,0];

int[][] jagged2 = [row0, row1];

یکی از ویژگی های جالب Collection Expressions استفاده از Spread Operator است، این قابلیت به شما این اجازه را می دهد تا مقادیر یک آرایه را داخل یک آرایه دیگر درج کنید، یعنی هر مقدار به صورت جداگانه در یک خانه قرار میگیرد:

int[] row0 = [1,2,3,4,5];
int[] row1 = [6,7,8,9,0];

int[] merged = [..row0, ..row1];

پارامترهای ref readonly

بوسیله این قابلیت پارامترهای یک متد با کلمه کلیدی ref readonly می توانند تعریف شوند:

void SampleMethod(ref readonly int param)
{
    // do something
}

برای یادگیری آموزش برنامه نویسی می توانید از دوره های وب سایت های مختلفی استفاده کنید:که کاملترین آموزش زبان سی شارپ صفر تا صد به همراه پشتیبانی دارند مراجعه کنید.

یک سری نکات برای ارسال مقدار به متدهایی که پارامترهای ref readonly دارن باید رعایت بشه:

1. مقدار ارسالی حتماً باید به صورت متغیر باشه در غیر اینصورت کامپایلر اخطار نمایش میده
2. برای ارسال پارامتر حتماً از کلمات کلیدی ref یا in باید استفاده بشه، در غیر اینصورت کامپایلر اخطار نمایش میده

در ادامه نمونه کدهایی برای فراخوانی متد تعریف شده در بالا مشاهده می کنید:

int num = 12;
SampleMethod(12); // compiler will generate warning
SampleMethod(ref num); // OK
SampleMethod(num);  // compiler will generate warning
SampleMethod(in num); // OK

parameter default value در lambda expression ها

بوسیله این قابلیت امکان مشخص کردن مقدار پیش برای پارامترهای عبارت های lambda وجود خواهد داشت. به عنوان مثال:

var divideExp = (int num1, int num2 = 2) => num1 / num2;

var r1 = divideExp(12);
var r2 = divideExp(12, 3);

همانطور که مشاهده می کنید برای پارامتر num2 مقدار پیش فرض 2 مشخص شده و در زمان فراخوانی، می توان رای num2 مقداری مشخص نکرد.

تعریف alias

بوسیله این قابلیت می توان با alias را برای هر نوع داده ای تعریف کرد. در نسخه های قبلی می بایست حتماً یک نوع داده تعریف شده و بر اساس آن alias را تعریف کرد. اما در سی شارپ 12 این قابلیت به صورت زیر نیز قابل انجام است:

using MyType = (int x, int y);

var mt = new MyType(1,2);

تعریف inline arrays

بوسیله این قابلیت امکان تعریف یک آرایه با طول ثابت بوسیله تعریف struct ها وجود دارد. افزودن این قابلیت برای افزایش Performance برنامه بوده و به گفته خود مایکروسافت کاربرد این قابلیت برای تیم توسعه دهنده دات نت و همچنین برنامه نویس هایی است که کتابخانه هایی را برای استفاده سایر برنامه نویس ها توسعه می دهند. برای تعریف inline arrays از attribute ای با نام InlineArray استفاده می شود که فضای نام System.Runtime.CompilerServices قرار دارد. نحوه استفاده از این قابلیت به صورت زیر است:

[System.Runtime.CompilerServices.InlineArray(12)]
struct Names
{
    private int _element0;
}

var names = new Names();

names[0] = 12;
Console.WriteLine(names[0]);

زمان استفاده از این قابلیت توجه داشته باشید که استفاده از attribute ذکر شده تنها بر روی struct ها مجاز بوده و همچنین داخل نوع داده تعریف شده، حتماً باید یک فیلد تعریف شود.

ExperimentalAttribute

با قرار دادن این Attribute بر روی یک class یا struct یا method، زمان استفاده از آن یک اخطار نمایش داده می شود که این نوع داده یا متد تعریف شده آزمایشی می باشد. تنها در صورتی امکان استفاده از آن وجود خواهد داشت که داخل کد اخطار غیر فعال شد. نمونه کد زیر نحوه استفاده از این قابلیت را نمایش می دهد:

#pragma warning disable C_MyClass_M_DoSomething // Type is for evaluation purposes only and is subject to change or removal in future updates. Suppress this diagnostic to proceed.
c.DoSomething();
#pragma warning restore C_MyClass_M_DoSomething // Type is for evaluation purposes only and is subject to change or removal in future updates. Suppress this diagnostic to proceed.


class MyClass
{
    [Experimental("C_MyClass_M_DoSomething")]
    public void DoSomething()
    {

    }
}

جاوا چیست؟ معرفی کامل زبان برنامه نویسی جاوا + کاربرد و ویژگی ها

جاوا چیست؟ زبان برنامه نویسی جاوا چه کاربردهایی دارد؟ بهترین روش آموزش جاوا چیست؟ آیا زبان جاوا برای شروع برنامه نویسی مناسب است؟ چه نوع برنامه‌هایی می‌توان با زبان جاوا ساخت؟ زبان جاوا در چه محیط هایی کاربرد دارد؟ آیا در ایران از زبان جاوا استفاده می شود؟ این‌ها سؤالاتی هستند که برای افرادی که می‌خواهند برنامه نویسی را شروع کنند ممکن است پیش بیاید. در این مطلب زبان برنامه نویسی جاوا را معرفی می‌کنیم و سؤالات گفته شده را پاسخ می‌دهیم و قابلیت‌های این زبان قدرتمند و محبوب را بررسی می‌کنیم.

برنامه کامپیوتری چیست؟

جاوا یک زبان برنامه نویسی است که با آن می‌توان برنامه‌های کامپیوتری تولید کرد. قبل از اینکه بخواهیم در مورد خود جاوا صحبت کنیم اول ببینیم که برنامه کامپیوتری چیست؟ برنامه کامپیوتری مجموعه دستوراتی هستند که در قالب یک بسته ایجاد شده‌اند و سیستم کامپیوتری که به آن سخت‌افزار هم گفته می‌شود، آن مجموعه دستورات را اجرا می کند. این مجموعه دستورات قالب و زبان خاصی دارند که سیستم کامپیوتری قادر به خواندن و اجرای آن‌ها است. هر برنامه کامپیوتری وظیفه‌ای دارد و کاربرد مخصوص به خودش را دارد. بدون برنامه‌های کامپیوتری سیستم‌های کامپیوتری قادر به انجام هیچ کاری نیستند. 

برنامه‌های کامپیوتری که نرم‌افزار هم نامیده می‌شوند انواع مختلفی دارند که در سطوح مختلف کار با سخت‌افزار عمل می‌کنند مانند سیستم عامل ها که مسئول مدیریت سخت‌افزار هستند (مثل ویندوز و اندروید و iOS) و برنامه‌های کامپیوتری کاربردی که یکی از نیاز های کاربران را برطرف می کنند. مانند ماشین حساب و برنامه پیام رسان و مرورگر و …. شما هر روز برای کار های مختلف از برنامه‌های کامپیوتری در گوشی و تبلت و کامپیوتر خود برای هدف‌های مختلف استفاده می کنید.

برنامه نویسی چیست و برنامه نویس کیست؟

برای اینکه بدانید جاوا چیست باید ابتدا درک کنید برنامه نویسی چیست . حال که با برنامه کامپیوتری آشنا شدیم فرایند طراحی و تولید و تست و نگهداری برنامه‌های کامپیوتری (نرم افزار) را برنامه نویسی می‌گویند و کسی که عمل برنامه نویسی را انجام می‌دهد برنامه نویس نام دارد. البته تولید نرم‌افزار کار پیچیده‌ای است و به جای یک شخص معمولاً نیازمند یک تیم برنامه نویسی است که هر کدام از اعضا وظایف مخصوص به خود را دارند.

همچنین علم تولید نرم‌افزار و برنامه نویسی در حدی پیچیده است که یک کار مهندسی بوده و دارای اصول و قواعد خود است. مهندسی نرم‌افزار بر روی انواع روش‌های تولید و نگهداری نرم‌افزار و نحوه پیاده‌سازی پروژه های نرم افزاری تمرکز دارد.کار برنامه نویس به این صورت است که برنامه را به یکی از زبان‌های برنامه نویسی برای کامپیوتر می‌نویسد و بعد از آن برنامه نوشته شده تبدیل به دستورات قابل فهم کامپیوتر می‌شود که این کار را کامپایلر ها و یا مفسر ها انجام می دهند. سپس آن برنامه اجرا می شود. در مقاله مفاهیم برنامه نویسی به صورت ساده توضیح داده شده است.

زبان جاوا چیست؟

اما زبان جاوا یا Java چیست؟ بعد از اینکه تا حدودی با کلمه برنامه و برنامه نویس آشنا شدیم حال سؤال اصلی این است که زبان برنامه نویسی جاوا چیست؟ برنامه نویس برای تولید نرم‌افزار نیازمند این است که دستورات را در قالب یک زبان به سخت‌افزار دیکته کند. حال این زبان باید به گونه‌ای باشد که به صورت دقیق منظور برنامه نویس را به سخت‌افزار اعلام کند. اینجاست که نیاز به زبان برنامه نویسی پیش می‌آید.

یا جاوا زبان خوبی برای شروع یادگیری برنامه نویسی است؟

بله جاوا یک انتخاب بسیار عالی برای یادگیری و آموزش لینوکس  است. به خاطر اینکه جاوا یک زبان شی گرا است قابل فهم تر است چون از ماهیت اشیاء در فضای واقعی الهام می‌گیرد. همچنین داکیومنت ها و منابع یادگیری بسیاری برای جاوا وجود دارد که در صورت وجود مشکل و سؤال می‌توان از آن استفاده کرد. سینتکس جاوا شبیه به خانواده زبان سی است و با یادگیری آن می‌توانید کد ها و مفهوم سایر زبانهای خانواده سی و javascript و بسیاری دیگر از زبانها را به سادگی یاد بگیرید. اگر جاوا را برای یادگیری انتخاب کنید برنامه نویسی را به صورت اصولی یاد خواهید گرفت.برای یادگیری بیشتر مطالعه مقاله زیر پیشنهاد میشود.برای درک عمیق و یادگیری بیشتر مفاهیم به مقاله15 نکته در مورد یادگیری جاوا رجوع کنید.

معرفی انواع Commit در Fragment های اندروید

فرگمنت امکان بسیار جالبی برای استفاده ازکد و رابط کاربری به صورت چندباره در اندروید است. فرایند افزودن و یا حذف کردن یک فرگمنت از یک activity در قالب یک تراکنش انجام می‌شود که درانتهای تراکنش باید تراکنش را commit کنیم. در اندروید ۷ به بعد متدهای مختلفی برای commit کردن معرفی شده است که در این مطلب هر کدام را توضیح می‌دهیم و تفاوت آن را با دیگری بررسی می کنیم.

در آموزش برنامه‌نویسی اندروید، برای مدیریت تغییرات در Fragment ها از انواع مختلف commit استفاده می‌شود. commit() تغییرات را به صورت غیر همزمان اعمال می‌کند، در حالی که commitNow() به طور همزمان تغییرات را اجرا می‌کند. همچنین، برای جلوگیری از از دست دادن وضعیت، می‌توان از commitAllowingStateLoss() یا commitNowAllowingStateLoss() استفاده کرد. در آموزش برنامه نویسی ، انتخاب مناسب این commit ها می‌تواند به بهبود عملکرد و جلوگیری از مشکلات در توسعه اپلیکیشن کمک کند.

- Commit

این متد همان متد قبلی است که بعد از انجام عملیات بر روی یک یا چند فرگمنت برای تأیید تراکنش آن را فراخوانی می کردیم.

2- CommitAllowingStateLoss

این متد همان کار متد commit را انجام می‌دهد با این تفاوت که زمان در فراخوانی این متد مؤثر است. اگر شما با فرگمنت ها سروکار دارید ممکن است که بعضی اوقات به خطای زیر برخورد کرده باشید.

این اتفاق زمانی می‌افتد که شما دستور commit را بعد از ذخیره کردن state مربوط به فرگمنت صدا کرده باشید. این خطا اعلام می‌کند که چون state مربوط به فرگمنت ذخیره شده است عمل commit امکان‌پذیر نیست. حال برای حل این مشکل می‌توانید از متدCommitAllowingStateLoss استفاده کنید. البته این کار ممکن است مشکلاتی را به دنبال داشته باشد. فرایند commit کردن به این شکل است که وقتی که شما متد commit را فراخوانی می‌کنید FragmentManager بررسی می‌کند که آیا state ذخیره شده است یا خیر. اگر ذخیره شده بود خطا می‌دهد. حال اگر متد CommitAllowingStateLoss صدا بزنیم دیگر بررسی ذخیره شدن state انجام نمی‌شود.

یک مثال برای درک مطلب

1. اکتیویتی شما در حال حاضر فرگمنت A را نمایش می‌دهد.
2. شما اکتیویتی را به پس زمینه می‌فرستید (یا برنامه دیگری اجرا می‌کنید و یا اتفاقی می‌افتد که onStop برای اکتیویتی شما اجرا می شود).
3. رویدادی رخ می‌دهد و در پاسخ به رویداد مورد نظر برنامه شما فرگمنت A را با فرگمنت B جایگزین می‌کند و متد CommitAllowingStateLoss را صدا می زند.

در این حالت ممکن است که دو حالت پیش بیاید.

• اگر سیستم حافظه(RAM) کافی برای برنامه شما نداشته باشد برنامه شما را از حافظه بیرون می‌برد تا یک برنام دیگری حافظه مورد نیازش را به دست بیاورد. حال در این صورت اگر به برنامه خودتان برگردید به خاطر اینکه کامیت بعد از ذخیره حالت برنامه اتفاق افتاده بود فرگمنت B نمایش داده نمی‌شود.
• سیستم برنامه شما را خارج از حافظه نبرده است پس وقتی به برنامه برگردید خواهید دید که فرگمنت B نمایش داده می‌شود.

پس دیدیم که تفاوت این دو متد در زمان فراخوانی است. اگر فراخوانی متد commit بعد از فراخوانی onSaveInstanceState مربوط به اکتیویتی باشد خطا می‌دهد. ولی در همین حالت به جای فراخوانی commit متد CommitAllowingStateLoss را صدا بزنیم خطا نمی‌دهد ولی ممکن است که تغییرات مورد نظر اتفاق نیفتاده باشد. همچنین اگر شما در گوشی خود در بخش تنظیمات گزینه Dont Keep Activities را( که در بخش developer options است و به صورت پیش‌فرض غیر فعال است) فعال کرده باشید حالت اول پیش می‌آید. دقت داشته باشید که استفاده از هر دو متد با توجه به محل استفاده ممکن است مفید باشد ولی باید دقت کنیم که به صورت نادرست استفاده نکنیم.

3- CommitNow

شما وقتی که تغییرات یک فرگمنت را commit می‌کنید در همان لحظه و به سرعت ممکن است تغییرات شما انجام نشود. این مسأله به thread اصلی برنامه مربوط می‌شود. وقتی عمل commit انجام می‌شود. دستورات لازم برای thread اصلی برنامه در قالب یک صف اجرا ارسال می‌شود. حال هر بار thread اصلی هر وقت که بیکار شد دستورات را از صف برداشته و اجرا می‌کند. حال اگر به جای commit از commitNow استفاده شود عمل کامیت کردن فرگمنت بلافاصله و به صورت realtime انجام می‌شود. مشکلی که متد commitNow دارد این است که نمی‌توان با آن از backstack استفاده کرد. دلیل آن هم این است که کامیت هایی که در صف اجرا هستند ممکن است هنوز در پشته backstack درج نشده باشند و در صورت اجرای commitNow و اعمال آن بر روی پشته یک ناسازگاری در ترتیب درج در پشته صورت بگیرد. به همین خاطر نباید از backstack با این متد استفاده نمود. برای اینکه یک یا چند کامیت را در یک زمان مشخص به برنامه اعمال کنیم می‌توانیم از متد executePendingTransactions استفاده کنیم این باعث می‌شود که برنامه همه کامیت هایی را که در صف هستند را اجرا کند. در این صورت می‌توان بدون مشکل از پشته backstack نیز استفاده کرد.

این دوره آموزش برنامه نویسی اندروید | Android Programming در دو سطح آموزش برنامه نویسی اندروید | Android مقدماتی و آموزش برنامه نویسی اندروید | Android پیشرفته ارائه شده است. شما در دوره آموزش برنامه نویسی اندروید پیشرفته یا Advanced Android Programming را آموزش خواهید دید. شما بدون داشتن دانش خاصی می توانید این دوره آموزش برنامه نویسی موبایل در سیستم عامل اندروید را یاد بگیرید.

بدون شک برای یادگیری زبان برنامه نویسی جاوا و آموزش برنامه نویسی Java ، این دوره آموزشی شما را از هر نوع آموزش دیگری در خصوص یادگیری زبان Java بی نیاز می کند. با استفاده از یادگیری این دوره آموزش جاوا وارد بازار کار برنامه نویسی شده اند و تبدیل به یک برنامه نویس حرفه ای جاوا شده اند.