“В жизни всегда есть место для подвига” © или как реализовать Singleton по-новому

Тема реализации шаблона Singleton так или иначе затрагивает жизнь любого разработчика – толи на собеседовании спросят (или самом спросить придется), толи в реальном проекте найдется применение (не приведи Господи). О том, как этого зверя вырастить, написано немало – и в MSDN, и в прочих интернетах (последняя статься считается канонической и ранее располагалась по другому адресу). В какой-то момент казалось (мне по крайней мере), что придумать что-нибудь новое в этой области невозможно. Ошибся.

Недавно на одном из проектов заказчик прислал кусок [псевдо]кода, в котором кроме всего прочего содержалась крайне любопытная реализация привычного шаблона (тот еще затейник – архитектура решения тоже заставляем “много думать”). В чистом виде (убирая конкретику проекта и применяя привычные для .NET схемы именования и форматирования) это выглядит так:

public interface ISingleton
{
 
}

class Singleton : ISingleton
{
  public delegate ISingleton InstanceGetterDelegate();

  private static Singleton _singleton;
  private static InstanceGetterDelegate _instanceGetter;
  static Singleton()
  {
    var type = System.Reflection.MethodBase.GetCurrentMethod().DeclaringType;
    // assign the closure that executes on the first call of GetInstance() method
    _instanceGetter = () =>
    {
      Singleton instance = null;
      lock (type)
      {
        var rslt = Interlocked.CompareExchange<Singleton>(ref _singleton, null, null);
        if (rslt == null) // indicates is first call
        {
          instance = new Singleton(/* init arguments go here*/);
          Interlocked.CompareExchange<Singleton>(ref _singleton, null, instance);

          // now replace with a closure that executes on all subsequent calls of GetInstance() method
          InstanceGetterDelegate fn = () =>
          {
             return Interlocked.CompareExchange<Singleton>(ref _singleton, null, null);
          };
          Interlocked.Exchange<InstanceGetterDelegate>(ref _instanceGetter, fn);
        }
        else
        {
          instance = rslt; // was already set with singleton instance
        }
      }
      return instance;
    };
  }
  private Singleton() { } // disable default instance constructor
  public static ISingleton GetInstance() { return _instanceGetter(); }
}

И вот тут, что называется, “накрывает”. Я бы назвал этот способ “JavaScript-style Singleton” (конечно же за использования замыканий). В целом (за исключение блокировки по Type (о чем я уже писал) и использования рефлексии в статическом конструкторе) реализация выглядит любопытной и уж во всяком случае расширяет горизонт.

HTH, AlexS

sqlite: приятные мелочи в области агрегирующих функций

Продолжаю очень приятно удивляться sqlite. Очередным поводом стали агрегирующие функции:

• есть две функции для вычисления сумм: традиционная sum() и чуть менее традиционная total() – обе суммируют не-NULL значения, но первая (в соответствии со стандартом SQL) возвращает пустой набор данных в случае, если таких значений не было, а вот вторая всегда возвращает 0.0 (что в некоторых случаях может быть весьма удобно). Кроме того, функция total() всегда возвращает double и не подвержена арифметическому переполнению;
• есть крайне полезная функция group_concat(field[, separator]), которая объединяет значения поля в одну строку. Разделитель по-умолчанию – запятая. Причем в варианте с разделителем по-умолчанию можно использовать еще и DISTINCT:
  SELECT group_concat(DISTINCT user_name) FROM …. GROUP BY …
  Замечу, что в SQL Server-е (горячо и искренне мною любимом) нет простого способа сделать тоже самое – только через custom aggregate (т.е. специальную сборку, которую писать/разворачивать).

В общем: чем больше смотрю - тем больше нравится.

HTH, AlexS

Эволюция MS Full-Text Search: доступ к анализатору полнотекстовых запросов

Так и работает эволюция: незаметно и по чуть-чуть. Недавно на StackOverflow задали вопрос (в вольном переводе):

Можно ли получить доступ к стеммеру, который используется в SQL Server FullText Search?

Моей первой мыслью было “нельзя”. Но на всякий случай решил свериться с MSDN. Так вот оказалось, что “почти можно”: в SQL Server 2008 в FullText Search помимо радикального изменения архитектуры, внесли менее заметные, но полезные изменения. В частности, была добавлена следующая системная табличная функция:

sys.dm_fts_parser('query_string', lcid, stoplist_id, accent_sensitivity)

Она-то и позволяет обратиться к стеммеру (точнее к синтаксическому анализатору полнотекстовых запросов). Вот как это работает (лучше один раз увидеть, как говорится):

select * from sys.dm_fts_parser('FORMSOF(inflectional, Worked)', 1033, 0, 0)

Т.е. мы запросили все словоформы слова “worked” в английской локали (locId = 1033). И вот какие ключевые слова будут соответствовать этому запросу:

Было бы еще хорошо иметь возможность заглянуть внутрь самого индекса (как это делает Luke для Lucene), но даже с этими средствами жить  становится намного веселее.

HTH, AlexS

Чем точнее указан путь – тем быстрее можно по нему идти ((С) Кэп)

Недавно попросили помочь с оптимизацией обработки XML в SQL Server-е. Запрос выглядит примерно следующим образом:

SELECT
  nref.value('./../../@id', 'int') AS articleid,
  nref.value('type[1]', 'nvarchar(256)') AS type,
  nref.value('theme[1]', 'varchar(256)') AS theme,
  nref.value('score[1]', 'varchar(32)') AS score
INTO #tmpTheme
FROM @bulk_xml.nodes('//theme') AS R(nref)

Очень простое действие – указание точного XPath выражения вместо обобщенного ('//theme') позволяет ускорить работу данного запроса в 1.5 – 2 раза.

HTH,

AlexS

Заблуждения: “restore from database”

Недавно пришлось развенчивать миф: “restore from database” (см. скриншот) позволяет использовать журнал транзакций [базы данных А] для “point in time recovery” [базы банных Б, восстановленной из резервной копии базы данных А].

Контекст, в котором происходило обсуждение, тоже представляет определенный интерес Есть база данных [пусть будет “База А”], которая довольно сильно нагружена. Она работает в режиме восстановления от сбоев “Full”. Каждую ночь делается полный бэкап этой базы, никакие другие бэкапы (дифференциальный, журнала) не делаются. Совет перевести базу в режим восстановления “Simple” (нагрузка на подсистему ввода/вывода меньше, размер журнала меньше, по возможностям  восстановления ничего не теряем) наталкивается на следующий аргумент  (вольный перевод)

“если База А будет повреждена, то мы сможем восстановить ее из резервной копии и донакатить транзакции из журнала, поэтому Simple нам не подходит”

Так вот, “эта штука так не работает”. Опция “from database” просто-напросто подхватывает историю резервных копий выбранной базы данных – так что пользователю не нужно лазить по дискам в поисках какого-то конкретного бэкапа (или самого свежего бэкапа). Журнал транзакций “намертво” привязан к базе и только SQL Server может что-то с ним делать (пользователь может только посмотреть что в нем, да и то используя недокументированные функции). Единственный [для пользователя] способ использовать информацию об операциях, хранящуюся в журнале, – сделать резервную копию журнала после создания полного бэкапа базы данных. В этом случае резервная копия журнала (а не сам журнал!) может быть использована для повторного выполнения операций в базе, восстановленной из этого полного бэкапа (т.е. “point in time recovery”).

HTH, AlexS

Право на жизнь для табличных переменных

С момента появления в SQL Server табличных переменных я все никак не мог понять (для себя): зачем же они прямо так нужны (по большому счету). Аргумент “передавать много параметров в хранимую процедуру в табличной форме” звучал (и до сих пор звучит) не слишком убедительно: никто не отменял упаковки/распаковки (в случае, когда вызов идет из кода) и … собственно таблиц (в случае, когда мы вызываем хранимку из другой хранимки/скрипта).

Недавно на StackOverflow был задан вопрос, который в вольном переводе звучит следующим образом: как мне сохранить какие-то данные из транзакции, которая затем будет отменена? Сценарий, который стоит за этом вопросом, более чем реален: протоколирование. Ответом на этот вопрос и являются табличные переменные: изменения значений переменных не является частью транзакции (и, соответственно, не подлежат отмене).

Проверил: да, таки работает. Но тут как в том старом анекдоте: “ложечки нашлись, но осадок остался”. Табличная переменная на самом деле – это временная таблица (что легко проверить). При этом изменения, вносимые в “обычные” временные таблицы протоколируются и являются частью транзакции, в которой эти изменения происходят (что тоже легко проверяется). Получается некоторое противоречие: табличная переменная – это временная таблица, но изменения, которые в нее вносятся не протоколируются. Покопавшись в гуглоридере, нашел (отмеченный мною же!) пост в блоге SQL Server Storage Engine на эту тему – “перечитал и переосмыслил” :-)

HTH

AlexS

Бытовые особенности SQLite

В последние пару недель работаю с SQLite (не то чтобы очень плотно, но плотнее, чем “просто поковырять”). Штуковина безусловно полезная и нужная, но не без особенностей. Ниже приведу список того, обо что споткнулся сам:

• Нет типа данных DateTime или чего-то похожего – все даты нужно хранить в виде строки; проблема мелкая, но стоит о ней помнить. Более подробное описание типов данных SQLite лежит здесь.
• Нет функции поиска подстроки/символа в строке (т.е. ничего, аналогичного CHARINDEX в SQL Server-е). Можно, конечно, самому написать такую функцию (на C) и подключить ее на лету, но … в общем лучше бы она была сразу.
• Не поддерживается [ставшая уже привычной] конструкция UPDATE|DELETE|INSERT …. FROM ….
• Крайне любопытно организовано хранение данных, в частности – в каждой таблице неявно присутствует “автоматический первичный ключ” (поле ROWID), который к тому же является “кластерным” (в привычных терминах). Причем явное объявление “целочисленного, автоинкрементного первичного ключа” в большинстве случаев – просто псевдоним для ROWID.
• Есть доступ к метаданным (их, правда, немного) – таблица sqlite_master.
• Сравнение строк может производиться как с учетом регистра, так и без оного – зависит от того, как была собрана библиотека и от того, какие строки (ASCII/Unicode) сравниваются.
• Поддерживаются триггеры, причем можно повесить триггер на обновление какой-то конкретной колонки.
• Параметры могут определяться так же, как и в SQL Server-е - @ParamName (но поддерживаются и другие варианты: ?Name, :Name, $Name).

HTH,

AlexS

Синхронизация доступа: on Type or not on Type

Сегодня на собеседовании задал кандидату вопрос о том, как реализовать Singleton в C#. Сначала он предложил самый простой вариант (не thread safe) и в ходе дальнейшего обсуждения (“а почему так? а что если у нас многопоточное приложение? и что делать в этом случае?” и т.п.) предлагается вариант с блокировкой (внимание):

…

lock(typeof(MySingleton)) { …

В этот момент я подумал: “однако…”. На вопрос: “А почему так?” кандидат ответить затруднился, сославшись на некую статью, читаную им когда-то на просторах интернета.

На первый взгляд идея выглядит подкупающе свеж: не нужно держать отдельный объект, по которому идет синхронизация, все просто и элегантно. Даже MSDN подтверждает, что объекты класса Type уникальны (т.е. в своем роде синглтоны):

A Type object that represents a type is unique; that is, two Type object references refer to the same object if and only if they represent the same type.

Там же сказано, что объекты этого класса являются безопасными с точки зрения многопоточного доступа – ну прямо идеальный кандидат для наших нужд. Но мысль о том, почему же я никогда раньше не слышал о таком варианте, так и не давала покоя. Ответ содержится в той же самой статье:

Note:

In multithreading scenarios, do not lock Type objects in order to synchronize access to static data. Other code, over which you have no control, might also lock your class type. This might result in a deadlock. Instead, synchronize access to static data by locking a private static object.

Так что “увы и ах” - не судьба (даром что выглядит элегантно). И не забываем о пользе чтения документации.

HTH,

AlexS

Первые впечатления от StreamInsight (aka Complex Event Processing от Microsoft)

В состав SQL Server 2008 R2 релиз которого намечен на май этого года, входит технология StreamInsight (официальная страница и блог). Несмотря на очевидную ассоциированность, к SQL Server-у эта технология не имеет практически никакого отношения – кроме того факта, что их “положили в одну коробку”.

StreamInsight – это попытка Microsoft выйти на новый для себя рынок Complex Event Processing (в конце поста есть несколько ссылок на информацию о других игроках). Общее описание идея очень сильно напомнило мне системы обработки сообщений: скорее всего из-за наличия потоков, очередей, обработки и прочих схожих концепций. Ключевым, на мой взгляд, является слово “Complex”: предполагается, что мы производим над входным потоком событий некоторые нетривиальные манипуляции, которые позволяют нам осуществлять анализ этого потока в реальном времени (точнее “с известной задержкой”, поскольку зачастую речь идет об операциях, проводимых на каком-то [скользящем] окне наблюдений). Технология доступна пока только для предварительно просмотра, скачать можно отсюда. Дистрибутив компактен (около 10 Мб) и содержит неплохую подборку примеров и обзорную документацию. Последняя, однако, не настолько актуальна, как MSDN.

В обзорной документации все описано простым и понятным языком:

1. Определяем входной поток событий.
2. Задаем механизм обработки - на самом деле Linq-запрос, в котором можно использовать некоторые специфичные для потоков событий функции (вроде обращения к “окну”).
3. Задаем характеристики выходного потока - поток результатов выполнения запроса из п.2 на входном потоке событий.

Обещается масштабируемость “куда хочешь” и параллельная обработка “как хочешь”.

В ходе попытки самостоятельно реализовать приложение, использующее эту технологию, пришлось столкнуться со следующими проблемами:

• Для того, чтобы “воткнуть” поток в CEP Engine (который занимается вычислениями/обработкой) необходимо реализовать InputStreamAdapter (который выполняется в контексте того же процесса, который выполняет CEP Engine). Этот адаптер на самом деле является конечным автоматом (aka State Machine). Состояния вроде бы описаны, но машина далеко не так проста, как хотелось бы. Причем со всеми этими переходами приходится быть чрезвычайно аккуратным, ибо в примерах есть грозные предупреждения вида “если не сделать вот этот ‘финт ушами’, то в CEP Engine будет утечка памяти”. Таким образом, для реализации простейшего адаптера приходится писать довольно много не относящегося к делу кода. Аналогичная ситуация и с выходными потоками – тот же конечный автомат и те же проблемы: довольно много сервисного кода на ровном месте.
• Не до конца понятен механизм типизации событий: она (типизация) вроде бы заложена в сам поток (который является generic-классом), но отсутствует в адаптере потока (который, собственно, и “производит” поток для CEP Engine).
• Пока не совсем понятно, как все-таки эта штука масштабируется и какая у нее пропускная способность.
• Также не очень ясно, насколько сложный анализ можно производить: в расчете простейших агрегаций особого (революционного) смысла нет, а вот относительно более сложных расчетов возникают вопросы: как их “скрестить” с Linq? какую величину окна сможет безболезненно (для производительности) сохранять CEP Engine? Ответов я пока не нашел.

Однако “попилим еще” и будет видно. Глядишь, к моменту выхода (или к версии 2 ;-) ) станет более понятно что к чему.

Где еще можно об этом почитать:

• http://complexevents.com/;
• Event-driven architecture: http://en.wikipedia.org/wiki/Event-driven_architecture;
• Один из вендоров CEP: Apama;
• Еще один вендор CEP: StreamBase, в википедии о них же есть довольно любопытная статья.

HTH,

AlexS

SqlDependency: размножение дикобразов

Как размножаются дикобразы?

Очень, очень осторожно либо безрезультатно – что-то дикобразов нигде не видно.

(С) “Афера Томаса Крауна”

В связи с переходом на новую работу, на мне “подвисла” одна задача, которую я не успел решить в старом проекте. Связана она была, как нетрудно догадаться из темы, с SqlDependency. Дело получается относительно давнее (вот уже больше двух месяцев как я в этом проекте не участвую), но поскольку недавно стало известно, что проблема решена, я  ставлю “зарубку на память”.

Вкратце предыстория такова: в какой-то момент времени было принято решение использовать SqlDependency для очистки кэша настроек приложения – сценарий достаточно стандартный. Как всегда нестандартными (на первый взгляд) были проблемы, возникшие позже. Настройки хранятся в специальной БД (ConfigDB), к которой обращаются приложения (ASP.NET App, несколько экземпляров потенциально на разных серверах) и [вспомогательные] “сервисы” в виде служб и консольных приложений, запускаемых по расписанию.

В какой-то момент с ConfigDB начинаются проблемы:

• невозможно сохранить измененные настройки (timeout)
• измененные настройки не подхватываются клиентами
• SqlServer начинает ощутимо тормозить (хотя поначалу это не связывается с ConfigDB)
• журнал ошибок SqlServer-а забивается сообщениями с “жалобами” на query norifications (“The query notifications dialog conversation handle ‘{xxxxxx….}’ closed due to the following error …”, with error code 8490 or 8470)

Проблема живет только на продакшине и воспроизвести ее в тестовом окружении не удается. Попытки хоть как-то локализовать проблему дают следующий результат:

• создание и использование новой ConfigDB помогает, правда ненадолго – через пару дней/неделю все возвращается на круги своя
• восстановление ConfigDB из резервной копии занимает очень много времени – база объемом 500 Мб (из которых 400 – это журнал транзакций) при восстановлении на двухьядерной машине с 2 Гб оперативной памяти намертво подвешивает ее (процесс не завершился за 1.5 часа)
• выясняется, что в ConfigDB очень много открытых подписок (query notification) и их количество растет

Проблему в итоге удалось устранить путем:

1. Вдумчивого чтения и переработки кода, который работает с объектами SqlDependency.
2. Закрытия всех открытых подписок (об этом ниже).

По ходу работы пару раз слышались голоса “SqlDependency – это зло”, “и зачем вы вообще это используете”, “да никогда и ни в жизни не пользовать ЭТО”, “лучше сделать все ‘руками’”. В итоге скептики были посрамлены, механизм работает как и ожидалось, проблему устранили. Но должен признать, что работать с SqlDependency необходимо очень осторожно и внимательно.

Итак, о чем нужно помнить при использовании этой технологии:

• Строго следите за тем, чтобы на каждый вызов SqlDependency.Start приходился вызов SqlDependency.Stop – об этом явно написано в MSDN, но на моих глазах (в 2х случаях из 2х) об этом “забывали”, а потом долго искали решение возникших проблем. Хорошим решением будет обернуть всю работу с SqlDependency в некий класс (отвечающий за кеширование/инвалидацию), реализаций IDisposable, и помещение вызовов Start и Stop в конструктор и Dispose соответственно.
• В обработчике события SqlDependency.OnChange не ленитесь анализировать причину вызова обработчика (SqlNotificationEventArgs.Info). Игнорирование этого простого совета может привести (и рано или поздно приводит) к возникновению эффекта, похожего на "положительную обратную связь”: когда на сервере что-то пошло не так, вызвался обработчик, мы тут же создали новую подписку, добавив тем самым проблем серверу, который тут же снова вызовет наш обработчик.
• Не забывайте о протоколировании – наличие информации о том, когда и с какими параметрами вызывается обработчик события OnChange здорово упрощает диагностику.
• Проводите мониторинг SqlServer-а. Отслеживание количества активных подписок (select count(*) from sys.dm_qn_subscriptions) позволит вам на самых ранних этапах обнаружить “утечку” и устранить ее пока это не переросло в БОЛЬШУЮ проблему. Обычно именно мониторингом все склонны пренебрегать.
• Считайте количество подписок, которые будут регистрироваться на сервере в ходе нормального (штатного) функционирования вашего приложения. Десятки подписок – не проблема. При сотнях стоит уже быть ооочень осторожным. Если же расчетное количество подписок исчисляется тысячами, то следует подумать о изменении архитектуры с целью уменьшения этого числа.
• Не самой лучше идеей будет [активно] использовать этот механизм в базе данных с высокой нагрузкой.
• Если что-то пошло не так, помним о возможности “убить” подписку: KILL QUERY NOTIFICATION SUBSCRIPTION <subscription id/ALL>.

UPDATE: как было совершенно справедливо замечено Airex-ом, при использовании SqlDependency в контексте ASP.NET, наилучшим местом для вызова SqlDependency.Stop является Application_End (в Global.asax). И не стоит надеяться на деструктор того класса, в который вы “запрячете” всю работу с SqlDependency – в этой связи немного обновил (уточнил) первый пункт выше.

HTH,

AlexS

Enum.Parse vs string comparison

В ходе code review столкнулся с подобным кодом:

if ((SomeEnum)Enum.Parse(typeof(SomeEnum), value) == SomeEnum.SomeValue)
{
// делается что-то полезное
}

И так много раз подряд. Выглядит громоздко и не слишком элегантно. К тому же меня стало терзать сомнение что Enum.Parse – не самый быстрый метод. Первой мыслью было заменить на что-нибудь вроде такого:

if (value == SomeEnum.SomeValue.ToString())
{
// делается что-то полезное
}

Но потом решил проверить. Так вот, первый вариант работает в 3-4 раза быстрее второго. Использование Reflector-а позволяет узнать, что внутри Enum.Parse кэшируются значения перечислений и в результате со второго вызова вся эта операция сводится к поиску значения в хэш-таблице. Преобразование элемента перечисления к строке (второй вариант) оказывается гораздо сложнее и использует рефлексию.
Ситуация, однако, кардинально меняется, если value содержит значение, которому нет соответствия SomeEnum. При этом выбрасывается исключение (которое в оригинальном коде никак не обрабатывается) и выполнение кода существенно замедляется – в 30 раз по сравнению с вариантом №2.
Резюме: если вы уверены в том, что в подавляющем большинстве случаев к вам придет допустимое значение, то используйте Enum.Parse - думаю 3-4х кратный прирост производительности компенсирует некоторое ухудшение читаемости кода.

HTH,
AlexS