A' riarachadh air an Stac

Carson a tha Riarachadh Stack fhathast cudromach ann an Innleadaireachd Bathar-bog Ùr-nodha

Gach uair a bhios an tagradh agad a’ pròiseasadh iarrtas, a’ cruthachadh caochladair, no a’ gairm gnìomh, thathas a’ dèanamh co-dhùnadh sàmhach air cùl na seallaidhean: càite am bu chòir an dàta seo a bhith beò mar chuimhne? Airson deicheadan, tha riarachadh stac air a bhith mar aon de na ro-innleachdan cuimhne as luaithe agus as ro-innse a tha rim faighinn le luchd-prògramaidh - ach tha e fhathast air a mhì-thuigsinn gu farsaing. Ann an àm de amannan ruith stiùirichte, luchd-cruinneachaidh sgudail, agus ailtireachd dùthchasach sgòthan, faodaidh tuigse fhaighinn air ciamar agus cuin a bu chòir a bhith air a riarachadh air a’ chruaich a bhith a’ ciallachadh an eadar-dhealachadh eadar tagradh a bhios a’ làimhseachadh 10,000 neach-cleachdaidh co-aontach agus fear a bhios a’ bucall fo 500.

Cruach vs

Tha cuimhne anns a’ mhòr-chuid de dh’ àrainneachdan prògramaidh air a roinn ann an dà phrìomh roinn: a’ chruach agus a’ charn. Tha an stac ag obrachadh mar structar dàta mu dheireadh a-steach, a’ chiad dol a-mach (LIFO). Nuair a thèid gnìomh a ghairm, thèid “frèam” ùr a phutadh air a’ chruach anns a bheil caochladairean ionadail, seòlaidhean tilleadh, agus paramadairean gnìomh. Nuair a thilleas an gnìomh sin, thèid am frèam gu lèir a chuir dheth sa bhad. Chan eil sgrùdadh ann, chan eil gleidheadh ​​leabhraichean ann, chan eil sgaradh ann - dìreach aon atharrachadh puing.

Is e cruinneachadh mòr de chuimhne a th’ anns a’ charn, air an làimh eile, far am faod cuibhreannan agus rèiteachaidhean tachairt ann an òrdugh sam bith. Tha an sùbailteachd seo a’ tighinn aig cosgais: feumaidh an neach-cuairteachaidh sùil a chumail air dè na blocaichean a tha an-asgaidh, làimhseachadh briseadh, agus ann an iomadh cànan, a bhith an urra ri neach-cruinneachaidh sgudail gus cuimhne nach deach a chleachdadh fhaighinn air ais. Bheir riarachadh tiùrr ann am prògram àbhaisteach C timcheall air 10 gu 20 uair nas fhaide na riarachadh stac. Ann an cànanan a chaidh a chruinneachadh le sgudal mar Java no C#, faodaidh an còrr a bhith eadhon nas àirde nuair a thèid stadan cruinneachaidh a ghabhail a-steach.

Chan e dìreach acadaimigeach a th’ ann a bhith a’ tuigsinn a’ mhalairt seo. Nuair a bhios tu a’ togail bathar-bog a bhios a’ giullachd mìltean de ghnothaichean gach diog - ge bith an e einnsean fàirdeal a th’ ann, deas-bhòrd anailis fìor-ùine, no CRM a bhios a’ làimhseachadh in-mhalairt conaltraidh mòr - bheir taghadh an ro-innleachd riarachaidh cheart airson slighean teth buaidh dhìreach air amannan freagairt agus cosgaisean bun-structair.

Mar a dh’obraicheas Riaradh Stack dha-rìribh

Aig ìre a’ bhathar-chruaidh, bidh a’ mhòr-chuid de dh’ailtireachd pròiseasairean a’ coisrigeadh clàr (puing an stac) gus sùil a chumail air mullach gnàthach na stac. Tha a bhith a’ riarachadh cuimhne air a’ chruach cho sìmplidh ri bhith a’ lughdachadh a’ phuing seo leis an àireamh de bytes a tha a dhìth. Is e an suidheachadh an cùl: àrdaich am puing. Gun chinn-cinn meata-dàta, gun liostaichean an-asgaidh, gun cho-chruinneachadh de bhlocaichean faisg air làimh. Sin as coireach gu bheilear a’ toirt iomradh gu tric air riarachadh stac mar choileanadh seasmhach ùine O(1) le glè bheag os cionn.

Smaoinich air gnìomh a nì àireamhachadh iomlan airson nì loidhne fhàirdeal. Dh’ fhaodadh e beagan caochladairean ionadail ainmeachadh: àireamh iomlan, fleòdradh prìs aonaid, fleòdradh ìre cìse, agus seòladh toraidh. Tha na ceithir luachan air am putadh air a’ chruach nuair a thèid an gnìomh a-steach agus air fhaighinn air ais gu fèin-ghluasadach nuair a thig e a-mach. Tha a’ chuairt-beatha gu lèir cinntinneach agus feumach air eadar-theachd neoni bhon phrògramadair no neach-cruinneachaidh sgudail.

Prìomh shealladh: Chan eil riarachadh stac dìreach luath – tha e ro-innseach. Ann an siostaman a tha deatamach airson coileanadh, bidh ro-innse gu tric nas cudromaiche na astar amh. Tha gnìomh a bhios gu cunbhalach a’ crìochnachadh ann an 2 microseconds nas luachmhoire na gnìomh a tha cuibheasach de 1 microsecond ach a bhios uaireannan a’ snìomh gu 50 microseconds air sgàth stadan cruinneachadh sgudail.

Cuin as fheàrr le Riaradh Stack

Chan ann air a’ chruach a tha a h-uile pìos dàta. Tha cuimhne cruachan cuibhrichte (mar as trice eadar 1 MB agus 8 MB gach snàthainn, a rèir an t-siostam obrachaidh), agus chan urrainn don dàta a chaidh a riarachadh air a’ chruach a dhol thairis air a ’ghnìomh a chruthaich e. Ach, tha suidheachaidhean soilleir ann far a bheil riarachadh stac mar an roghainn as fheàrr.

• Caochladairean ionadail geàrr-ùine: Tha cunntairean, luchd-cruinneachaidh, bufairean sealach fo beagan kilobytes, agus clàran-amais lùban a’ freagairt gu nàdarra air a’ chruaich. Tha iad air an cruthachadh, air an cleachdadh, agus air an toirt air falbh taobh a-staigh raon gnìomh singilte.
• Structaran dàta meud stèidhichte: Faodar arrays le meud ùine cruinneachaidh aithnichte, structaran beaga, agus seòrsaichean luach a chuir air a’ chruach gun chunnart gun tig cus thairis. Tha bufair 256-byte airson sreang cinn-latha a chruth na thagraiche foirfe.
• Lùban a-staigh a tha deatamach do choileanadh: Nuair a chanar ri gnìomh milleanan de thursan san diog - leithid einnsean àireamhachadh prìsean ag ath-aithris thairis air catalogan toraidh - faodaidh cuir às do chuibhreannan tiùrr ann am bodhaig na lùb leasachaidhean 3x gu 10x toradh a thoirt seachad.
• Slighean fìor-ùine no mothachail air latency: Giullachd pàighidh, ùrachaidhean beò air an deas-bhòrd, agus fios a’ cur fios gu gach buannachd bho bhith a’ seachnadh stadan cruinneachaidh sgudail neo-chinnteach.
• Algorithms ath-chuairteach le doimhneachd crìche: Mas urrainn dhut gealltainn gum fuirich doimhneachd an ath-chuairteachaidh taobh a-staigh crìochan sàbhailte, cumaidh frèamaichean a tha air an riarachadh le stac gnìomhan ath-chuairteachaidh luath is sìmplidh.

Ann an cleachdadh, tha luchd-cruinneachaidh ùr-nodha air leth math air cleachdadh stac a mheudachadh. Faodaidh dòighean leithid mion-sgrùdadh teicheadh ​​​​ann an Go agus inneal-cruinneachaidh JIT Java gluasad gu fèin-ghluasadach cuibhreannan tiùrr chun stac nuair a dhearbhas an neach-cruinneachaidh nach eil an dàta a’ teicheadh ​​​​bho raon gnìomh. Le bhith a’ tuigsinn nan optimizations sin leigidh sin dhut còd nas glaine a sgrìobhadh fhad ‘s a tha thu fhathast a’ faighinn buannachd bho choileanadh stac.

Duilgheadasan Coitcheann agus Mar a bu chòir an seachnadh

Is e am biast as cliùitiche co-cheangailte ri stac an t-sruth-thar-shruth - a’ riarachadh barrachd dàta na dh’ fhaodas a’ chruach a chumail, mar as trice tro ath-chuairtean gun chrìoch no rèilichean ionadail ro mhòr. Ann an àrainneachd cinneasachaidh, mar as trice bidh stac thar-shruth a’ bualadh air an t-snàthainn no air a’ phròiseas air fad gun slighe air ais gràsmhor. Sin as coireach gu bheil frèamaichean agus siostaman-obrachaidh a' cur crìochan meud stac.

Is e cnap beag eile a th’ ann a bhith a’ tilleadh comharran no iomraidhean air dàta a chaidh a riarachadh do stac. Leis gu bheil cuimhne stac air fhaighinn air ais cho luath ‘s a thilleas gnìomh, bidh comharra sam bith air a’ chuimhne sin na iomradh cunnartach. Ann an C agus C ++, bidh seo a’ leantainn gu giùlan neo-mhìnichte a dh’ fhaodadh a bhith coltach gu bheil e ag obair ann an deuchainn ach a dh’ fhàilnicheas gu tubaisteach ann an cinneasachadh. Bidh neach-dearbhaidh iasad Rust a’ glacadh a’ chlas seo de mhearachdan aig àm cruinneachaidh, agus sin aon adhbhar gu bheil an cànan air tarraing a-mach airson prògramadh shiostaman.

Tha treas cùis a’ buntainn ri sàbhailteachd snàithlean. Bidh gach snàithlean a 'faighinn a chruach fhèin, a tha a' ciallachadh gu bheil dàta a tha air a riarachadh gu stac a 'buntainn ri snàithlean-ionadail. Tha seo dha-rìribh na bhuannachd ann an iomadh cùis - chan eil feum air glasan gus faighinn gu caochladairean ionadail. Ach, bidh luchd-leasachaidh uaireannan a’ dèanamh mearachd ann a bhith a’ feuchainn ri dàta air a riarachadh le stac a roinn eadar snàithleanan, a’ leantainn gu suidheachadh cinnidh no biastagan gun fheum. Nuair a dh’ fheumas dàta a bhith air a cho-roinn thairis air snàithleanan no ma mhaireas e seachad air gairm gnìomh, ’s e a’ chàrn an roghainn iomchaidh.

Stack Riaradh Thar Chànanan is Fhrèamaichean

Bidh diofar chànanan prògramaidh a’ làimhseachadh riarachadh stac le diofar ìrean de fhollaiseachd. Ann an C agus C ++, tha smachd soilleir aig a’ phrògramadair: bidh caochladairean ionadail a’ dol air a’ chruaich, agus malloc no new a’ cur dàta air a’ chruach. Ann an Go, bidh an neach-cruinneachaidh a’ dèanamh mion-sgrùdadh teicheadh ​​​​gus co-dhùnadh gu fèin-ghluasadach, agus bidh goroutines a’ tòiseachadh le cruachan beaga bìodach 2 KB a bhios a’ fàs gu dinamach - fuasgladh eireachdail a tha a’ cothromachadh sàbhailteachd le coileanadh. Bidh PHP, na frèaman cumhachd cànain mar Laravel, a’ riarachadh a’ mhòr-chuid de luachan tro mhanaidsear cuimhne Zend Engine a-staigh, ach le bhith a’ tuigsinn nam prionnsapalan bunaiteach cuidichidh luchd-leasachaidh còd nas èifeachdaiche a sgrìobhadh eadhon aig ìre an tagraidh.

Do sgiobaidhean a’ togail àrd-ùrlaran iom-fhillte - leithid an sgioba innleadaireachd aig Mewayz, far am faodadh aon iarrtas a dhol thairis air loidsig CRM, àireamhachadh fàirdeal, àireamhachadh cìs pàighidh, agus cruinneachadh anailis - bidh na co-dhùnaidhean ìre ìosal sin a’ tighinn còmhla. Nuair a bhios modalan 207 a’ co-roinn ùine ruith, faodaidh lughdachadh cuibhreannan cuimhne gach iarrtas le eadhon 15% eadar-theangachadh gu lughdachaidhean brìoghmhor ann an cosgaisean frithealaiche agus leasachaidhean a ghabhas tomhas ann an amannan freagairt airson luchd-cleachdaidh deireannach a bhios a’ riaghladh an gnìomhachasan air an àrd-ùrlar.

Tha JavaScript agus TypeScript, a tha a’ toirt cumhachd air a’ mhòr-chuid de dh’ aghaidhean-aghaidh an latha an-diugh agus backends Node.js, gu tur an urra ri neach-cruinneachaidh sgudail an einnsean V8 airson riaghladh cuimhne. Chan urrainn do luchd-leasachaidh a bhith a’ riarachadh gu dìreach air a’ chruach, ach bidh an compiler optimizing V8 (TurboFan) a’ coileanadh riarachadh stac air an taobh a-staigh airson luachan a dh’ fhaodadh a bhith geàrr-ùine. Le bhith a’ sgrìobhadh ghnìomhan beaga, fìor-ghlan le caochladairean ionadail bheir an einnsean an cothrom as fheàrr air na h-àrdachadh sin a chur an sàs.

Ro-innleachdan practaigeach airson a bhith a’ lughdachadh cuideam nan cruachan

Fiù 's ma tha thu ag obair ann an cànan àrd-ìre far nach urrainn dhut smachd a chumail gu dìreach air cruachan is cruachan, faodaidh tu gabhail ri pàtrain a lughdaicheas cuideam neo-riatanach agus a leigeas leis an ùine ruith a bhith nas ionnsaigheach.

1. Is fheàrr le seòrsaichean luach seach seòrsaichean iomraidh far a bheil an cànan a' toirt taic dhaibh. Ann an C#, le bhith a’ cleachdadh struct an àite class airson nithean beaga, tric air an cruthachadh, gan cumail air a’ chruaich. Ann an Go, gheibhear an aon bhuaidh a’ dol seachad air structaran beaga a rèir luach seach a’ phuing.
2. Seachain am broinn lùban teann. Ro-roinn bufairean is cleachd iad thairis air ath-aithrisean. Ma tha feum agad air sliseag no sreath sealach am broinn lùb a ruitheas 100,000 uair, thoir seachad e aon turas ron lùb agus ath-thòisich e air gach tionndadh.
3. Cleachd co-chruinneachadh stuth airson nithean a thèid a chruthachadh gu tric agus a sgrios. 'S e cruinneachadh de cheanglaichean stòr-dàta an t-eisimpleir chlasaigeach, ach tha am pàtran a' buntainn a cheart cho math ri oibseactan iarrtas HTTP, bufairean sreathachaidh, agus structaran co-theacs àireamhachaidh.
4. Pròifil mus dèan thu an ìre as fheàrr. Faodaidh innealan mar Go's pprof, async-profiler aig Java, no Blackfire PHP comharrachadh gu dìreach far a bheil na cuibhreannan a’ tachairt. Le bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr às aonais pròifil dàta tha cunnart ann oidhirp a chosg air slighean fuar nach ann ainneamh a bhios a’ dol gu bàs.
5. Luachaich luchd-riarachaidh raon airson gnìomhan baidse. Nuair a bhios tu a’ giullachd baidse de chlàran - leithid a bhith a’ gineadh 500 fàirdeal no a’ toirt a-steach 10,000 fios - bidh neach-riarachaidh raon a’ glacadh aon bhloca mòr de chuimhne agus ga phasgadh a-mach le astar coltach ri stac, an uairsin saoraidh e am bloca gu lèir sa bhad nuair a bhios am baidse deiseil.

Chan e dìreach teòiridheach a tha anns na ro-innleachdan seo. Nuair a bhios àrd-ùrlaran SaaS a’ làimhseachadh eallach obrach san t-saoghal fhìor - sealbhadair gnìomhachas beag a’ gineadh fàirdealan mìosail, manaidsear HR a’ ruith pàighidh airson 200 neach-obrach, sgioba margaidheachd a’ dèanamh anailis air coileanadh iomairt thar shianalan - tha buaidh mean air mhean riaghladh cuimhne èifeachdach na eòlas nas sgiobalta agus nas ciallaiche a bhios luchd-cleachdaidh a’ faireachdainn eadhon ged nach smaoinich iad gu bràth mu na tha a’ tachairt gu h-ìosal.

A’ togail bathar-bog mothachail air coileanadh aig sgèile

’S e aon phìos de thòimhseachan coileanaidh tòrr nas motha a th’ ann an riarachadh stac, ach ’s e tè stèidheachaidh a th’ ann. Bheir tuigse air mar a tha cuimhne ag obair aig an ìre as ìsle na modalan inntinneil dha innleadairean a dh’ fheumas iad gus co-dhùnaidhean nas fheàrr a dhèanamh aig gach ìre den chruach - bho bhith a’ taghadh structaran dàta agus a’ dealbhadh APIan gu bhith a’ rèiteachadh bun-structair agus a’ suidheachadh chrìochan ghoireasan airson seirbheisean soithich.

Do ghnìomhachasan a tha an urra ri àrd-ùrlaran leithid Mewayz gus an gnìomhachd làitheil a ruith, tha pàigheadh ​​nan co-dhùnaidhean innleadaireachd sin buailteach: luchdan dhuilleagan nas luaithe, eadar-obrachaidhean nas socair, agus a’ mhisneachd nach crìonadh an siostam fo luchdan as àirde. Nuair a dh’ fheumas modal glèidhidh sgrùdadh a dhèanamh air na tha ri fhaighinn thar dhusanan de mhìosachain ann an àm fìor, no nuair a bhios deas-bhòrd anailis a’ cruinneachadh dàta thar grunn aonadan gnìomhachais, tha an ro-innleachd cuimhne bunaiteach nas cudromaiche na bheir a’ mhòr-chuid de luchd-cleachdaidh gu buil.

Tha am bathar-bog as fheàrr a’ faireachdainn gun oidhirp a chleachdadh dìreach leis gu bheil an luchd-cruthachaidh a’ suathadh am mion-fhiosrachadh a tha fhathast do-fhaicsinneach. Tha riarachadh cruachan - luath, cinntiche, agus eireachdail na shìmplidheachd - mar aon de na mion-fhiosrachadh sin as fhiach a thuigsinn gu domhainn, ge bith a bheil thu a’ sgrìobhadh a ’chiad phrògram agad no a’ togail àrd-ùrlar a bhios a ’frithealadh mìltean de ghnìomhachasan air feadh an t-saoghail.

Ceistean Bitheanta

Dè a th’ ann an riarachadh stac agus carson a tha e gu diofar?

’S e ro-innleachd stiùireadh cuimhne a th’ ann an riarachadh cruachan far a bheil dàta air a stòradh ann an structar mu dheireadh a-steach, a’ chiad dol a-mach a tha air a stiùireadh gu fèin-obrachail le sruth cur-an-gnìomh a’ phrògraim. Tha e cudromach leis gu bheil cuimhne a tha air a riarachadh le stac gu math nas luaithe na riarachadh tiùrr - chan eil neach-cruinneachaidh sgudail os an cionn, chan eil sgaradh ann, agus tha an suidheachadh sa bhad nuair a thilleas gnìomh. Airson tagraidhean a tha deatamach airson coileanadh, faodaidh tuigse air riarachadh stac lùghdachadh mòr a thoirt air latency agus adhartas a thoirt air adhart.

Cuin a bu chòir dhomh riarachadh stac a chleachdadh thairis air riarachadh nan cruachan?

Cleachd riaradh stac airson caochladairean beaga, geàrr-ùine le meud aithnichte aig àm cruinneachaidh - leithid sloinnidhean ionadail, structaran, agus arrays de mheud stèidhichte. Tha riarachadh tiùrr nas freagarraiche airson structaran dàta mòra, cruinneachaidhean de mheud fiùghantach, no nithean a dh’ fheumas a dhol thairis air an obair a chruthaich iad. Am prìomh riaghailt: ma tha beatha an dàta a rèir farsaingeachd a’ ghnìomh agus a mheud ro-innseach, is e a’ chruach an-còmhnaidh an roghainn as luaithe.

An gabh mearachdan tar-shrutha stacan a bhacadh ann an tagraidhean cinneasachaidh?

Tha, tha e comasach casg a chuir air mearachdan stac thar-shruth le cleachdaidhean innleadaireachd smachdail. Seachain ath-chuairtean domhainn no gun chrìoch, cuingealaich cuibhreannan caochlaideach ionadail mòra, agus cleachd algorithms ath-aithriseach far a bheil sin comasach. Leigidh a’ mhòr-chuid de chànanan is shiostaman obrachaidh dhut crìochan meud stac a rèiteachadh. Faodaidh innealan sgrùdaidh agus fuasglaidhean àrd-ùrlair leithid Mewayz, OS gnìomhachais 207-modal a’ tòiseachadh aig $19/mo, sgiobaidhean a chuideachadh gus sùil a chumail air slàinte thagraidhean agus faighinn air ais coileanaidh tràth.

A bheil nuadh-chànanan fhathast a’ faighinn buannachd bho bhith a’ riarachadh stac?

Gu dearbh. Bidh eadhon cànanan le amannan ruith stiùirichte - leithid Go, Rust, C #, agus Java - a’ cleachdadh mion-sgrùdadh teiche gus faighinn a-mach an urrainnear caochladairean a bhith air an riarachadh gu stac an àite a bhith air an riarachadh. Bidh Rust a’ cur an gnìomh riarachadh stac-an-toiseach tron ​​​​mhodal seilbh aige, agus bidh an neach-cruinneachaidh Go a’ dèanamh an fheum as fheàrr air a shon. Le bhith a’ tuigsinn na meacanaig sin bidh luchd-leasachaidh a’ cuideachadh le bhith a’ sgrìobhadh còd a dh’ fhaodas luchd-cruinneachaidh a bharrachadh nas èifeachdaiche, a’ leantainn gu cleachdadh cuimhne nas ìsle agus amannan cur gu bàs nas luaithe.