Language
Country/Area
No result found
ما وراء التحسين: ما هو التحسين الفائق للبرنامج وكيفية جعل التعليمات البرمجية الخاصة بك تصل إلى الحد الأقصى؟
في مجال تكنولوجيا المعلومات، لا يعد "تحسين البرنامج" مجرد مصطلح، بل هو فن يتضمن تحسين جميع جوانب نظام البرمجيات لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة، واستخدام الموارد، والأداء المثالي النسبي. الغرض من تحسين البرنامج هو تحسين أداء البرنامج من حيث سرعة التشغيل، واستخدام الذاكرة، وما إلى ذلك، وحتى تحقيق استهلاك أقل للطاقة في بعض الحالات.
على الرغم من أن كلمة "التحسين" لها نفس أصل كلمة "التحسين"، إلا أنه من النادر في الواقع تحقيق نظام مثالي.
في كثير من الأحيان، لن يكون النظام المُحسّن هو الأمثل بالمعنى المطلق، ولكن سيتم تحسينه بناءً على مقاييس جودة محددة. وهذا يعني أنه في سيناريوهات التطبيق المختلفة، قد تكون أساليب التحسين المطلوبة مختلفة. على سبيل المثال، إذا تم زيادة استهلاك الذاكرة من أجل زيادة سرعة تنفيذ البرنامج، فقد لا ينطبق هذا بشكل كامل على كل المواقف.
مستويات التحسين
يمكن أن تتم عملية التحسين على مستويات متعددة، بدءًا من مستوى التصميم وحتى اختيارات أكثر تحديدًا للخوارزمية وبنية البيانات، وأخيرًا إلى مستوى التعليمات البرمجية المصدر. مستويات التحسين المختلفة لها تأثيرات مختلفة على المنتج النهائي. عادة، كلما ارتفع مستوى التحسين، ستكون عواقب التغييرات أكثر أهمية ويصعب تعديلها لاحقًا في المشروع.
الأداء جزء من مواصفات البرنامج: إذا كان البرنامج بطيئًا، فهو غير مناسب للغرض.
قد يتضمن التحسين على مستوى التصميم تحقيق أفضل استفادة من الموارد المتاحة، ولكن الكفاءة مهمة أيضًا عند اختيار الخوارزميات وهياكل البيانات. إذا كان التصميم مقيدًا بزمن انتقال الشبكة، فيمكنك اختيار تقليل طلبات البيانات وتجنب الرحلات المتعددة ذهابًا وإيابًا.
الخوارزميات وهياكل البيانات
يمكن أن تؤثر الخوارزمية الفعالة واختيار بنية البيانات بشكل كبير على الكفاءة الإجمالية للبرنامج. خاصة في البرمجة، غالبًا ما يكون تغيير هياكل البيانات أكثر صعوبة من تغيير وظائف الأعضاء. لذلك، عند اختيار خوارزمية معينة، ينبغي التركيز على التأكد من أن تعقيدها الزمني يقع ضمن نطاق معقول، مثل الثابت O(1) أو اللوغاريتمي O(log n). غالبًا ما يؤدي التغيير البسيط، مثل استخدام تقنيات تحسين "المسار السريع"، إلى تحسينات كبيرة في الأداء.
تحسين مستوى الكود المصدري
على مستوى كود المصدر المحدد، قد تؤدي بعض الاختيارات أيضًا إلى حدوث اختلافات كبيرة في الأداء. على سبيل المثال، في مترجمات لغة C المبكرة، كان أداء while(1) أبطأ قليلًا من أداء for(;;) عند إدخال قفزة شرطية، لأن الأول يحتاج إلى تقييم الشرط. لكن قدرات تحسين حدث المترجم اليوم تحسنت كثيرًا.
تحسين مستوى الترجمة
يمكن للبرامج التي يتم إنشاؤها تلقائيًا باستخدام برنامج التحويل البرمجي الأمثل أن تضمن في كثير من الأحيان درجة معينة من التحسين. يمكن أن تؤدي خيارات مستوى تحميل المترجم اليوم أيضًا إلى تحسين أداء برامجك. ومع ذلك، بالإضافة إلى الجهود المذكورة أعلاه، نظرًا لارتفاع العتبة التقنية، تطورت المترجمات الحديثة لتكون قادرة على التعامل مع الأكواد المعقدة نسبيًا وإجراء التحسينات.
تحسين وقت التشغيل
في وقت التشغيل، يقوم بعض المترجمين بإنشاء تعليمات برمجية مخصصة للجهاز استنادًا إلى البيانات الحالية، مما يوضح مزايا تقنية الترجمة في الوقت المناسب. هذه التقنيات قادرة على التكيف بناءً على مدخلات العالم الحقيقي، مما يتيح مزيجًا من المرونة والتحسين الديناميكي. ونتيجة لذلك، سوف يتحسن الأداء اعتمادًا على بيئة وقت التشغيل.
متى يجب التحسين
على الرغم من أن التحسين يمكن أن يحسن كفاءة تنفيذ التعليمات البرمجية، إلا أنه في بعض الأحيان يزيد أيضًا من صعوبة الصيانة، لذلك يتم إجراء التحسين عادةً في نهاية مرحلة التطوير. وكما قال دونالد كنوث: "يجب أن ننسى الكفاءات الصغيرة وألا نفكر كثيرًا في 97% من الوقت؛ ولكن في الـ 3% الحرجة من الوقت، يجب ألا نضيع الفرص." وهذا تحذير للمطورين أثناء التحسين يجب أن توازن العملية بين هيكل وأداء الكود.
"التحسين المسبق هو أصل كل الشرور."
في هذا السياق، كيف ينبغي للمبرمجين اليوم، الذين يواجهون التوازن بين التقدم التكنولوجي والكفاءة الفعلية، أن يختاروا أفضل مسار لتحقيق الحالة المثالية لأكواد برامجهم؟
