مقدمه

دوره «مبانی برنامه‌نویسی فراتر از اصول اولیه» ارائه‌شده توسط LinkedIn Learning نسخه نوامبر 2024، مناسب توسعه‌دهندگانی است که با پایه‌های کدنویسی آشنا هستند و قصد دارند مهارت‌های خود را به سطح حرفه‌ای‌تر ارتقا دهند. در این دوره، مفاهیم پیشرفته‌ای نظیر معماری نرم‌افزار، الگوهای طراحی، مدیریت حافظه و بهینه‌سازی کارایی بررسی می‌شود. با استفاده از پروژه‌های واقعی و مثال‌های کاربردی، فراگیران قادر خواهند بود تا در محیط‌های پیچیده توسعه نرم‌افزار به شکل موثری مشارکت کنند و کدهایی مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری تولید نمایند.

آنچه دانشجویان می‌آموزند

• پیاده‌سازی و تحلیل الگوهای طراحی نرم‌افزار مانند Singleton، Factory و Observer.
• اصول معماری لایه‌ای و جداسازی مسئولیت‌ها (SoC) در پروژه‌های کوچک و بزرگ.
• مدیریت مؤثر حافظه و منابع در زبان‌های سطح بالا و سطح پایین.
• بهینه‌سازی کارایی با به‌کارگیری پروفایلینگ و شناسایی گلوگاه‌های پردازشی.
• آشنایی با مفاهیم چندریسمانی (Concurrency) و استفاده از نخ‌ها و پروسه‌ها.
• طراحی و مستندسازی API با رعایت اصول RESTful و استفاده از ابزارهای تست خودکار.

مزایا و فواید دوره

• افزایش توانایی حل مسئله و طراحی ساختارهای منعطف و مقیاس‌پذیر.
• تقویت دید سیستمی نسبت به پروژه‌های نرم‌افزاری و ارتباط میان اجزای مختلف.
• کسب مهارت‌های مهم موردنیاز کارفرمایان در صنایع نرم‌افزار.
• دسترسی به نمونه‌کدها و منابع قابل دانلود برای تمرین و توسعه شخصی.
• گذر از مرزهای مفاهیم ابتدایی و آماده‌سازی برای پروژه‌های پیچیده در تیم‌های بزرگ.

پیش‌نیازها

• تجربه حداقل 6 ماه کدنویسی با یکی از زبان‌های اصلی (جاوا، #C، پایتون یا ++C).
• درک مفاهیم پایه‌ای مانند متغیرها، شرط‌ها، حلقه‌ها و توابع.
• آشنایی اولیه با کنترل نسخه (Git) و ابزارهای مدیریت پروژه.
• استفاده از محیط یکپارچه توسعه (IDE) مانند IntelliJ، Visual Studio یا PyCharm.

بخش‌های دوره

• معرفی دوره و مرور اهداف: توضیح اهمیت مباحث پیشرفته و تشریح ساختار کلی.
• الگوهای طراحی پایه: بررسی Factory، Singleton و نکات کاربردی هر الگوریتم.
• معماری پروژه: لایه‌بندی Presentation، Business و Data و ارتباط منطقی بین آن‌ها.
• مدیریت حافظه: Garbage Collection در زبان‌های مدیریت‌شده و آزادسازی دستی منابع.
• پروفایلینگ و بهینه‌سازی: ابزارهای JetBrains و Visual Studio برای یافتن گلوگاه‌ها.
• چندریسمانی و هم‌زمانی: پیاده‌سازی Thread-safe و استفاده از async/await در کارهای ورودی/خروجی.
• طراحی و مستندسازی API: ابزار Swagger و Postman برای تست و مستندسازی خودکار.
• پروژه پایانی: ساخت یک برنامه نمونه با معماری چندلایه و پیاده‌سازی الگوهای آموخته‌شده.

نمونه‌های عملی و توضیحات

در یکی از درس‌های عملی، دانشجویان نحوه پیاده‌سازی الگوی Factory را برای تولید اشیاء در یک سیستم سفارش آنلاین فرا می‌گیرند. ابتدا یک اینترفیس مشترک تعریف می‌شود و سپس کلاس‌های متعددی برای محصولات مختلف ایجاد می‌گردد. با استفاده از Factory، کد اصلی از جزئیات ایجاد هر شیء مستقل شده و انعطاف‌پذیری بیشتری به پروژه اضافه می‌شود.

در بخش دیگری، با ابزار پروفایلینگ Visual Studio کار خواهیم کرد تا عملکرد یک حلقه پردازش داده‌های حجیم در حافظه را بررسی کنیم. پس از شناسایی نقاط کند، با تغییر ساختار داده و استفاده از تکنیک Buffering، زمان اجرا تا 40٪ کاهش می‌یابد. این مثال به وضوح نشان می‌دهد که چگونه بهینه‌سازی هوشمندانه می‌تواند کارایی را بهبود دهد.

نکات کلیدی

• جداسازی مسئولیت‌ها در معماری نرم‌افزار، کلید نگهداری و توسعه آسان‌تر است.
• انتخاب صحیح الگوی طراحی با توجه به نیاز پروژه، از پیچیدگی کد می‌کاهد.
• ابزارهای پروفایلینگ را به‌طور منظم اجرا کنید تا مشکلات کارایی زودتر کشف شوند.
• مفاهیم چندریسمانی را با آزمون و خطا در پروژه‌های کوچک تجربه کنید قبل از به‌کارگیری در سیستم‌های بزرگ.
• مستندسازی API با ابزارهای خودکار، همکاری تیمی را تسهیل می‌کند و خطاهای احتمالی را کاهش می‌دهد.