Gerçek zamanlı mühendislik izleme sistemleri talep eden dünyada, verilerin sürekli ve milisans meselesi, yazılım mimarisinin hem sağlam hem de adapte edilememesi gerekir. Object yaratımı - sensör eller, veri işlemcileri ve ağ bağlantıları gibi yeni nesneler inşa etmek - donanım ve protokol gereksinimlerine uygun hale gelmek için uyarlanabilir.

Bu makale, Yaratılışsal kalıpları uygulamak için en iyi uygulamaları araştırıyor - Tekton, Fabrika Yöntemi, Özet Fabrika, Builder ve Prototip - özellikle gerçek zamanlı izleme bağlamında. Gerçek dünya ticaret-offlarını incelemek için ders tanımlarının ötesine geçeceğiz, thread-güvenlik endişeleri, performans etkileri ve olay odaklı mikro hizmetlerle entegrasyon.Sonunda, bir sonraki izleme sisteminizde nesne yaratımı yönetmek için somut bir araçta bir araçta bulunacağız.

Neden Gerçek Zaman İzlemesinde Yaratılışlı Desenler Önemli

Gerçek zamanlı mühendislik izleme sistemleri sayısız sensörden veri alıyor, boru hatlarıyla işlem yapın ve sabit gecikme bütçeleri içinde mevcut eylemsel öngörüler. Sensörleri temsil eden nesneler, veri akışlarını, uyarıları ve yapılandırmaları ikinci olarak sayısız kez yaratılabilir. Zavallı object creation stratejileri liderlik edebilir:

  • [FONT:0] kontrollü kaynak tüketimi: [Dönetici: [Dönetici:0] Her yeni nesne hafıza ve CPU döngüleri tüketiyor. çöpten koparılmış diller Java veya Go gibi, aşırı tahsisler sık GC duraklamalarını tetikliyor, gerçek zamanlı garantilere zarar veriyor.
  • [FONT:0)Inconsistent state:[Dönetici:[Dönetici kaynakların ortak yaratılması – veritabanı bağlantı havuzları, iplik ekleri veya giriş müşterileri – tekrarlanan örneklere yol açabilir, yarış koşulları veya kaynak egzoza yol açar.
  • [FONT:0) Donanım veya protokollerin doğru bir şekilde montajı:) Kod tabanında ortaya çıkan mantık dağınık olduğunda, sensör tipi veya iletişim protokolü takas etmek bir anıtsal rektörlük çabası haline gelir.
  • [FONT:0]Difficult test ve alay:) Doğrudan iş mantığı içinde beton sınıfların anlıklaştırılması, birim testlerini engeller ve simülasyon için bağımlılıkları yerine getirmek zorlaşır.

Yaratılış modelleri bu konuları, ►FLT:0) nasıl nesne yaratımından kaynaklanan nesneyi aydınlatmak için adresler:2.

Singleton: Kontrol altında Paylaşılan Kaynakları Keeping

Singleton modeli bir sınıfı tek bir örnekle kısıtlar ve ona küresel bir erişim noktası sunar. Gerçek zamanlı izlemede, Singletons, tüm uygulama boyunca tutarlı olması gereken kaynaklar için vazgeçilmezdir, konfigürasyon yöneticileri, metrik kayıtlar veya zaman senkronizasyon hizmetleri gibi.

Tekton için İzleme Sistemlerinde En İyi Uygulamalar

1. Devletsiz veya Immutable Ortak Hizmetler için Singletons kullanın

İdeal adaylar, boş yere devam etmeyen hizmetlerdir - ya da yaparlarsa, bu devlet bir kez başlatılır ve asla değişmez. Örneğin, aİLFLT:0) Bu yük sensörü eşiği başlangıçtan itibaren bir dosyadan oluşur ve okuma-sadece erişim mükemmel bir şekilde uygundur. Benzer şekilde, aurFLT:1).

2. Thread-Safe İlkization

Çok yoğun bir izleme sistemi – neredeyse her zaman durumda – Tekton ilkleştirme atomik olmalıdır. Klasik çift kontrolli kilitleme modeli Java ve .NET'te çalışır, ancak istekli bir başlangıçlı statik alan veya enum tabanlı Singleton (in Java) gibi daha basit alternatifler genellikle üstündür, çünkü sınıf yükleyicinin intrinsic senkronizasyonunu ortadan kaldırırlar.

[FONT:0]Example (Java):[Dönetici:2) Bir metrik kayıt için bir tekton, tek bir örnek garanti ederken yansıma ve serileştirme sorunları kaçınır.

).

3., Per-Thread veya Per-Request Olmalı Mutable State için Singletons'tan kaçının

Her paylaşılan kaynak Singleton olmalıdır. Örneğin, bağlantı başına bir tampon tutar bir teleskop akışı bu bağlantıya kapsamalıdır. Küresel bir kişi için bir per-request nesnesi almak yerine ThreadLocal veya bağımlılık kapsamını kullanabilir.

4. Tekton'u Lazy İlkizasyonla Birleştiriyor Sadece Gerekli Bir Şekilde

Lazy ilkleme (sadece ilk erişimde) başlangıç zamanlarını artırabilir, ancak karmaşıklık ve olası içerik ekler. Gerçek zamanlı izlemede, determinist başlangıç genellikle gerekli, istekli başlangıçlama daha basit ve daha güvenli.Başlamada başlangıç.

Fabrika Yöntemi: Karşılaştırmalı Object Creation based on Context

Fabrika Yöntemi modeli, mevcut kodu değiştirmeden veya işleme algoritmalarının ([Dönetici:0Refaksiyon) değiştirmesi için güçlü bir araçtır.

Real-Time İzleme Yöntemi için En İyi Uygulamalar

1. Runtime Koşullara Bağlı Ne Zaman Fabrika Yöntemini Kullanın

Sıcaklık sensörleri ve baskı sensörlerinden veri işlemesi gereken bir izleme sistemi düşünün. Kodu 03.50 $ veya [[DÜye Olmayanlar İçindekiler:) veya [[DÜye Olmayanlar İçindekiler:) Açıklamalar, soyut bir şekilde 7; sensör tipine dayanan doğru beton işlemciyi döndürür.

2. Fabrika Yöntemleri Basit ve Hızlı

Fabrika yöntemleri sık sık sık yapılır, bazen her milisaniye. Fabrikada karmaşık mantık veya I/O'dan kaçının; başlangıç sırasında kayıt öncesi eller, o zaman sürekli bir göz atın.Bu görünüm en iyi performans için kullanılabilir.

3. Bağlanma Konteynerleri ile bütünleme Fabrikası Yöntemi

Spring, Guice veya benzer DI çerçevelerini kullanarak sistemlerde, konteynerin kendisi genelleştirilmiş bir fabrika olarak hareket eder. Ancak, konteynerin oluşturulmasında bağımlılıkları çözmede kullanılan özel fabrika yöntemlerini uygulayabilirsiniz. Örneğin, aENFLT:10).

4. Fabrikanın Cap yükümlülüklerini belgelemek

Fabrika yöntemleri beton türlerinden soyutlamak, hangi uygulamaların var olduğunu kaybetmenin kolay olduğunu. Bir kayıt (önemli olarak annotasyonlar tarafından destekleniyor) bu, her kayıtlı türü başlangıçta kaydetmeye yardımcı olur ve yeni bir sensör tipi eklemek mevcut fabrika mantığını bozmaz.

Özet Fabrika: Interoperable Objects Aileleri Yaratmak

Bir izleme sistemi birden fazla donanım platformunu veya iletişim protokolleri desteklemeli - örneğin, hem Modbus hem de OPC UA veya hem PLCs hem de kenar ağ geçitlerini desteklemeli - Abstract Factory pattern parlar.It provides an arabirim for creating families of related objects (sensors, ⁇ s, konektörler) without coupling to Concrete applications ()

Özet Fabrikayı İzlemede En İyi Uygulamalar

1. Her Ürün Aile Üyeliği için Interfaces

Bir varsayımsalFLİLT:12 için, ürünler platforma özel yöntemler eklemek için yeterince istikrarlı ve genel olmalıdır; bunun yerine, nüansları işlemek için mülk enjeksiyonu veya yapılandırma nesneleri kullanın.

2. Enforce Consistency için Özet Fabrikayı kullanın

Büyük bir fayda, aynı aileden gelen nesnelerin uyumlu olmasını sağlamaktır. Örneğin, bir Modbus sensörü müşteri Modbus çerçevelerini bekliyor ve OPC UA ⁇ ile çalışamaz.Tek bir şekilde ilgili nesneler yaratırken, tüm Modbuslarla ilgili bileşenleri en az yapılandırma süresine engelleyebilirsiniz.

3. Performans Iplikasyonları düşünün

Özet fabrikalar genellikle bir dizi yönlü (interface aramaları) içerir. Gerçek zamanlı sistemler için, fabrika yöntemlerinin kendileri kritik yolda olmadığını sağlamak.Platformadaki fabrika örneği göz önünde bulundurun ve yeniden kullanın.Eğer fabrika yöntemleri sayısı büyükse, harita platformu tanımlayıcılarının başlangıçta fabrikalara göre, görünüm maliyetinin azaltılmasını düşünün.

4. Kurulum-Driven Selection ile birlikte bir araya

Platform dosyaları veya çevre değişkenleri için seçimlerini dışlayın. Sistem başlangıç sırasında, platform tanımlayıcısını okuyun (örneğin, 03.03.2012) veya [[ENFLT:17) veya uygulama boyunca bağımlılık yapmadan farklı dağıtım ortamları için yapılandırmayı kolaylaştırır.

Builder: Kompleksi Objects Step Tarafından Step

Gerçek zamanlı izleme sistemleri genellikle karmaşık yapılandırma nesneleri içerir: Birden fazla koşul, bildirim kanalları, gecikme eşleri, vs. Builder pattern, temsilinden karmaşık bir nesnenin inşaatını ayırır, aynı inşaat sürecine farklı temsiller ()Martin Fowler - Builder).

İzlemede En İyi Uygulamalar

1. Bir Object'in birçok Seçmeli veya Gerekli Parametreleri gerektirdiğinde Builder kullanın

Eğer bir sınıf 10+ parametreye sahipse - bazı Seçmeli, bazıları birbirine bağımlıdır - bir Builder okuma kabiliyeti geliştirir ve nesne inşa etmeden önce geçerli durumu sağlar. Bu özellikle çok hazır ortamlarda daha güvenli olan, mümkün olmayan nesneler için faydalıdır.

2. Implement Access Validation Inside Build Methods

İnşaatçılarda her setter hemen argümanını doğrulayabilir, örneğin, bir kural hem bir eş hem de bir süre gerektirirse, inşaatçı bunu alışkanlık haline gelmeden önce ayarlayabilir. ”The finalurFLT:21).

3. Builder Yöntemler için Thread Güvenliğini Sağlayın

Builders genellikle tek bir iplikte kullanılır, bu yüzden her adımda yeni bir inşaatçı inşa edebilirse (örneğin, farklı olay işleme boru hatlarından), inşaatçı örneklerini (önemli inşaatçı kalıplarının durumunu senkronize edin) veya senkronize etmek (her adımla yeni bir inşaatçı geri dön) çöpçatan oluşturabilir.

4. Kombinasyon için Fluent Interface ile birlikte bir araya getirin

Fluent inşaatçılar (methods geri dönüyoruz) inşaat kodu prose gibi okumaktadır. Örnek: 03.03.2012 Bu model test fikstürleri ve konfigürasyon yükleyicileri için iyi çalışır.

Prototip: Performans için Cloning Objects

Prototip modeli mevcut bir örnek (profeksiyon) kopyalayarak yeni nesneler yaratır (gerçek zamanlı izlemede, bu, aksi takdirde pahalı başlangıçlama gerektiren karmaşık nesneler yaratma maliyetini büyük ölçüde azaltabilir - ağ bağlantıları veya büyük veri tampon şablonları gibi ()DoMaster – Prototip Desen[FLT]

İzlemede Prototip için En İyi Uygulamalar

1. Yavaş İnşaat veya Yüksek Bellek ile İttifak İçin Prototip Kullanımı

Eğer bir şema, yükleme varsayılanları ve tümoseating bağlantılı tamponları, önceden yapılandırılmış bir prototipi klonlama, performans kazancını ölçmekten çok daha hızlı olabilir; basit nesneler için klonlama, klonlama yükü buna değer olmayabilir.

2. Derin Cloning Cautiously

Birçok gerçek zamanlı sistemlerde, prototipin iç nesneleri (örneğin, bir ByteBuffer) paylaşılan referanslarla yeni bir örnek oluşturan bir yöntem olmalıdır (eğer güvenli).

3.Görüntüleri Hafifletme

Ortak prototiplerin bir kaydı (örneğin, standart bir uyarı zarfı) Bir iplik güvenli veri yapısını kullanın (örneğin, prototipleri depolamak ve sürekli zaman içinde prototipleri almak için).

4. Mutable Prototiplerin Savaşı

Eğer prototip kayıttan sonra değiştirilebilirse, klonlar bu değişiklikleri yansıtacaktır. mutasyondan önce klonlanır (bu amaçyı yenebilir) veya uygulanabilir prototipler kullanır. Pratikte, prototipler, sabit konfigürasyonla şablonlar yapmak için en iyisidir.

Gerçek Zaman Sistemlerinde Yaratılış Şekilleri Bütünleştirmek için Ek İpuçları

Thread Safety Across the Board

Her yaratım modeli, eş zamanlı erişim için dikkate almalıdır. Singleton ilkleştirme en görünürdür, ancak iç durumu koruyan Fabrika Yöntemleri ve Özet Faktörleri (örneğin, caching) ayrıca korumaya ihtiyaç duyar.

Bir Complementary Tool olarak Bağımlılık Enjeksiyonu

Güvenilir enjeksiyon çerçeveleri genellikle fabrikaların rolünü altüst eder. Bir izleme sisteminde, DI konteynerini iş zamanından önce doğru uygulamaları çözmeye karar verebilirsiniz. Ancak, per-request veya per-message yaratılan nesneler için, konteynere delegeyen özel bir fabrika daha açık ve test edilebilir olabilir.

Gözlemci ve Strateji Desenleri ile Birleşin

Yaratılış modelleri, davranışsal desenlerle eşleştirildiğinde en iyi çalışır. Örneğin, aİLFLT:27) Bir yapılandırma konusunun bir gözlemcisi olan nesneyi geri döndürebilir - sensör oluşturulduğu anda, yapılandırma güncelleştirmeleri abone olur.Bu kompozisyon, kazanım davranışından kaynaklanır ve oluşturma mantığını azaltır.

Doküman Object Creation Lifecycles

Büyük bir izleme sisteminde, nesne yaratımı, her fabrikanın thread güvenli garantilerini kullanarak hangi desenin geçerli olduğunu gösteren bir karar ağacı veya diyagramı oluşturabilir.In a large monitoring system, object creation can become opaque. Create a decision tree or diagram that pattern apply to which type. Document the thread- securityty Guarantee of each factory.Use annotations or namesments (e.g.,ENFLT:29)

Performans ölçümü ve profiling

Nihai en iyi uygulama, fabrika yöntemlerini, inşaatçı zincirlerini doğrulamak için bir profilleyici kullanın ve klon işlemleri beklenmedik bir şekilde ortaya çıkmamaktadır. Gerçek zamanlı sistemlerde, hatta mikrosaniye farklılıkları önemli ölçüde. en sık yaratılan nesneler ve melodi için performans kriterlerini en sık oluşturun.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Gerçek zamanlı mühendislik izleme sistemlerindeki yaratım modelleri, kullanımdan gelen iyi yazılım tasarımının zamansız prensiplerini dengelemek, yüksek çözünürlüklü ortamlara yardımcı olur.The Singleton pattern, paylaşılan kaynakları yönetmeye yardımcı olur, ancak sadece ilk olarak doğru ve kapsamız bir şekilde çiftleştiricidir. Fabrika modelleri, kullanımdan nesne oluşturma, birden fazla sensör türünü ve protokolleri arkaplanmadan desteklemek için kolay hale getirir.The Builder pattern, karmaşık yapılandırma nesnelerin inşaatına disiplin getiriyor, ancak Prototipleme yöntemine uygun bir performans kaçış sunar.

Tek bir model gümüş bir mermi değildir. En iyi yaklaşım, izleme sisteminizin özel baskılarını anlamaktır - şu anda olmayan bağlantıların sayısı, veri kaynaklarının veya geç kalmışların katılığı için sağlam bir temel teşkil eder - ve sonra en az yük ile bu baskıları ele alan yaratım modeli seçin.

Bu kalıpları benimseme, izleme sisteminizin bir kanıt-onlama platformuna ikinci olarak binlerce veri noktası işlemesi için bir kanıt-korkunma platformundan büyüdüğünü garanti eden bir yatırımdır.