تطور تخزين المتصفح: IndexedDB مقابل واجهة برمجة تطبيقات أقفال الويب (Web Locks API)

لقد تحول الويب من نظام لتسليم المستندات الثابتة إلى منصة ديناميكية للتطبيقات المعقدة. وقد كان هذا التطور مدفوعًا، جزئيًا، بالتقدم في قدرات المتصفح، خاصة في مجال تخزين البيانات وإدارة الموارد. تتعمق هذه المقالة في جانبين حاسمين من تطوير الويب الحديث: IndexedDB لاستمرارية البيانات وواجهة برمجة تطبيقات أقفال الويب (Web Locks API) لإدارة الوصول المتزامن إلى الموارد.

فهم الحاجة إلى تخزين المتصفح

قبل استكشاف تقنيات محددة، من الضروري فهم سبب أهمية تخزين المتصفح. غالبًا ما تحتاج تطبيقات الويب إلى تخزين البيانات محليًا لأسباب مختلفة:

• الوظائف دون اتصال بالإنترنت: السماح للمستخدمين بالوصول إلى البيانات والتفاعل معها حتى بدون اتصال بالإنترنت. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص لتطبيقات الهاتف المحمول والمستخدمين في المناطق ذات الوصول غير الموثوق به إلى الإنترنت.
• تحسين الأداء: تقليل الحاجة إلى جلب البيانات بشكل متكرر من الخادم، مما يؤدي إلى أوقات تحميل أسرع وتجربة مستخدم أكثر سلاسة.
• تجربة مستخدم مخصصة: تخزين تفضيلات المستخدم وإعدادات التطبيق والبيانات المخصصة الأخرى لتوفير تجربة مخصصة.
• التخزين المؤقت للبيانات (Caching): تخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر لتقليل استخدام النطاق الترددي وحمل الخادم.

بدون آليات تخزين فعالة للمتصفح، ستكون تطبيقات الويب محدودة للغاية في وظائفها وأدائها. لنأخذ على سبيل المثال منصة تجارة إلكترونية دولية. بدون تخزين محلي، قد لا يتمكن المستخدمون من تصفح كتالوجات المنتجات دون اتصال بالإنترنت، أو حفظ العناصر في سلة التسوق، أو تحميل المنتجات التي تم عرضها مسبقًا بسرعة. وهذا يؤثر بشكل مباشر على تفاعل المستخدم وفي النهاية على المبيعات.

IndexedDB: حل قوي لاستمرارية البيانات

IndexedDB هي واجهة برمجة تطبيقات منخفضة المستوى لتخزين كميات كبيرة من البيانات المهيكلة من جانب العميل، بما في ذلك الملفات. إنها في الأساس قاعدة بيانات NoSQL تعمل داخل متصفح المستخدم. تشمل الميزات والفوائد الرئيسية ما يلي:

• عمليات غير متزامنة: جميع عمليات IndexedDB غير متزامنة، مما يمنع حظر الخيط الرئيسي ويضمن واجهة مستخدم سريعة الاستجابة.
• المعاملات (Transactions): تدعم العمليات الحركية، مما يضمن سلامة البيانات ووحدتها (الكل أو لا شيء) لتفاعلات قاعدة البيانات المعقدة.
• سعة تخزين كبيرة: توفر سعة تخزين أكبر بكثير من خيارات تخزين المتصفح الأخرى مثل localStorage و sessionStorage.
• بيانات قابلة للفهرسة: تسمح بإنشاء فهارس على حقول البيانات للاستعلام والاسترجاع الفعال.
• كائنية التوجه: تخزن البيانات ككائنات جافاسكريبت، مما يوفر مرونة في بنية البيانات.

يتم استخدام IndexedDB على نطاق واسع من قبل مجموعة متنوعة من تطبيقات الويب في جميع أنحاء العالم، من تطبيقات الإنتاجية إلى منصات الوسائط الاجتماعية. على سبيل المثال، لننظر إلى موقع عالمي لحجز السفر. يمكن استخدام IndexedDB لتخزين نتائج البحث عن الرحلات الجوية، وسجل حجوزات المستخدم، وحتى الخرائط غير المتصلة بالإنترنت لوجهات محددة. هذا يحسن بشكل كبير تجربة المستخدم، خاصة للمستخدمين في المناطق ذات الوصول المحدود إلى الإنترنت.

مثال على تنفيذ IndexedDB

إليك مثال أساسي لكيفية إنشاء قاعدة بيانات IndexedDB وتخزين البيانات:

            
const dbName = 'myDatabase';
const storeName = 'myObjectStore';
let db;

const openRequest = indexedDB.open(dbName, 1); // Version 1

openRequest.onupgradeneeded = (event) => {
  db = event.target.result;
  if (!db.objectStoreNames.contains(storeName)) {
    db.createObjectStore(storeName, { keyPath: 'id' });
  }
};

openRequest.onerror = (event) => {
  console.error('Error opening database:', event.target.error);
};

openRequest.onsuccess = (event) => {
  db = event.target.result;

  // Add data
  const transaction = db.transaction(storeName, 'readwrite');
  const store = transaction.objectStore(storeName);
  const newItem = { id: 1, name: 'Example', value: 'data' };
  const addRequest = store.add(newItem);

  addRequest.onsuccess = () => {
    console.log('Data added successfully!');
  };

  addRequest.onerror = (event) => {
    console.error('Error adding data:', event.target.error);
  };
};

            

              
                Copy
              
            
          

يوضح هذا المقتطف الخطوات الأساسية: فتح قاعدة البيانات، وإنشاء مخزن كائنات، وإضافة البيانات. يستخدم المطورون في جميع أنحاء العالم أنماط كود مشابهة لبناء تطبيقات كثيفة البيانات.

واجهة برمجة تطبيقات أقفال الويب (Web Locks API): إدارة تزامن الوصول إلى الموارد

بينما تتفوق IndexedDB في تخزين البيانات، تركز واجهة برمجة تطبيقات أقفال الويب (Web Locks API) على إدارة الوصول إلى الموارد داخل تطبيق الويب، خاصة عندما تتفاعل عدة علامات تبويب أو عمال خدمة (service workers) مع نفس الموارد. هذا ضروري لمنع تلف البيانات، وحالات التسابق (race conditions)، وضمان اتساق البيانات. لنأخذ سيناريو منصة تداول أسهم عالمية. بدون تحكم مناسب في التزامن، يمكن أن تحاول علامات تبويب متعددة عن غير قصد تحديث سعر السهم نفسه في وقت واحد، مما يؤدي إلى بيانات مالية غير صحيحة.

توفر واجهة برمجة تطبيقات أقفال الويب آلية للحصول على الأقفال وتحريرها، مما يضمن أن قطعة واحدة فقط من الكود يمكنها الوصول إلى مورد حرج في وقت واحد. تشمل الميزات والفوائد الرئيسية ما يلي:

• آليات القفل: تسمح للمطورين بتحديد وإدارة الأقفال، مما يضمن أن قطعة واحدة فقط من الكود لديها حق الوصول إلى مورد معين في كل مرة.
• الطبيعة غير المتزامنة: العمليات غير متزامنة، مما يمنع حظر واجهة المستخدم.
• تحديد الأولويات: تتيح تحديد مستويات الأولوية لطلبات القفل المختلفة.
• النطاق والمدة: يمكن تحديد نطاق الأقفال لموارد معينة وأن يكون لها مدة محددة.
• التحكم المبسط في التزامن: توفر طريقة أكثر مباشرة لإدارة الوصول المتزامن من تنفيذ آليات المزامنة المعقدة يدويًا.

تعتبر واجهة برمجة تطبيقات أقفال الويب قيمة في الحالات التي تتطلب وصولاً منسقًا إلى الموارد المشتركة. على سبيل المثال، يمكن لمحرر مستندات تعاوني عالمي استخدام أقفال الويب لمنع مستخدمين من تحرير نفس الفقرة في وقت واحد، وبالتالي منع فقدان البيانات. وبالمثل، يمكن لتطبيق مالي استخدامها لترتيب العمليات التي تؤثر على أرصدة الحسابات.

مثال على تنفيذ واجهة Web Locks API

إليك مثال أساسي يوضح كيفية الحصول على قفل وتحريره:

            
const lockName = 'myDataLock';

// Acquire a lock
navigator.locks.request(lockName, {
  mode: 'exclusive',
  ifAvailable: false, // Try to get the lock immediately, don't wait.
  signal: new AbortController().signal // Support for cancelling a pending lock.
},
 async (lock) => {
  if (lock) {
    console.log('Lock acquired!');
    try {
      // Access the shared resource (e.g., IndexedDB)
      // Example: Update a record in IndexedDB
      // (Implementation would go here. e.g., run an IndexedDB transaction).
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000)); // Simulate some work
    } finally {
      // Release the lock
      console.log('Lock released!');
    }
  } else {
    console.log('Could not acquire lock. Another process is using it.');
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

يوضح هذا المبادئ الأساسية: طلب قفل، وتنفيذ العملية، وتحرير القفل. يشتمل الكود أيضًا على `ifAvailable`، ويمكن توسيعه باستخدام معلمات الإشارة (signal) لتعزيز الموثوقية.

IndexedDB مقابل واجهة Web Locks API: تحليل مقارن

بينما تلعب كل من IndexedDB وواجهة Web Locks API أدوارًا حاسمة في تطوير الويب الحديث، فإنهما تخدمان أغراضًا متميزة. إليك تحليل مقارن:

يسلط الجدول الضوء على أدوارهما المتميزة: IndexedDB مخصصة بشكل أساسي لتخزين البيانات، بينما تهدف واجهة Web Locks API إلى إدارة الوصول إلى الموارد المشتركة. غالبًا ما يتم استخدامهما معًا. على سبيل المثال، قد تستخدم واجهة Web Locks API لمزامنة عمليات الكتابة إلى قاعدة بيانات IndexedDB من عدة عمال خدمة، مما يضمن سلامة البيانات. لنأخذ منصة تعليم إلكتروني متعددة اللغات. ستقوم IndexedDB بتخزين محتوى الدورة وتقدم المستخدم، بينما يمكن لواجهة Web Locks API إدارة الوصول إلى اختبار بحيث يتم تسجيل محاولة واحدة فقط في كل مرة.

أفضل الممارسات والاعتبارات

عند استخدام IndexedDB وواجهة Web Locks API، ضع في اعتبارك هذه الممارسات الأفضل:

• معالجة الأخطاء: نفذ معالجة أخطاء قوية لجميع عمليات IndexedDB و Web Locks API. يمكن أن تكون بيئة المتصفح غير متوقعة، لذا كن مستعدًا للتعامل مع الإخفاقات.
• تحسين الأداء: حسّن استعلامات IndexedDB باستخدام الفهارس. تجنب عمليات قاعدة البيانات الكبيرة في الخيط الرئيسي. قم بالتخزين المؤقت للبيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر لتحسين الأداء.
• أمان البيانات: كن على دراية بالآثار الأمنية. لا تقم بتخزين معلومات حساسة مباشرة في المتصفح دون تشفير مناسب. اتبع أفضل الممارسات الأمنية، كما لو كنت تبني تطبيقًا ماليًا لقاعدة عملاء عالمية.
• تجربة المستخدم: قدم ملاحظات واضحة للمستخدم أثناء العمليات طويلة الأمد. على سبيل المثال، اعرض مؤشرات التحميل أثناء تنفيذ استعلامات IndexedDB أو عند انتظار الحصول على قفل.
• الاختبار: اختبر الكود الخاص بك بدقة عبر مختلف المتصفحات والأجهزة. يمكن أن يختلف سلوك تخزين المتصفح بين مختلف موردي المتصفحات وإصداراتها. فكر في استخدام أطر عمل الاختبار الآلي.
• التدهور التدريجي (Graceful Degradation): صمم تطبيقك للتعامل مع السيناريوهات التي يكون فيها تخزين المتصفح غير متاح. قدم حلولًا بديلة أو آليات احتياطية.
• إدارة الموارد: كن واعيًا بحدود تخزين المتصفح. ضع في اعتبارك كمية البيانات التي سيخزنها تطبيقك وكيفية إدارتها. استخدم استراتيجيات التخزين المؤقت للحد من استخدام مساحة القرص.
• الوعي بالتزامن: عند استخدام واجهة Web Locks API، كن على دراية بالجمود المحتمل (deadlocks). صمم الكود الخاص بك لتقليل مخاطر الحظر إلى أجل غير مسمى.
• توافق المتصفح: بينما يتم دعم كل من IndexedDB و Web Locks API على نطاق واسع، من المهم التحقق من توافق المتصفح، خاصة بالنسبة للمتصفحات القديمة وأجهزة الجوال. استخدم اكتشاف الميزات.
• حدود التخزين: كن على دراية بحدود تخزين المتصفح. يمكن أن تختلف هذه الحدود اعتمادًا على المتصفح وجهاز المستخدم. فكر في تنفيذ آلية لإدارة حصة التخزين بكفاءة.

سيساعدك الالتزام بهذه الممارسات على بناء تطبيقات ويب أكثر قوة وكفاءة وموثوقية. على سبيل المثال، بالنسبة لموقع إخباري عالمي، يعد استخدام IndexedDB لتخزين المقالات الحديثة وتفضيلات المستخدم جنبًا إلى جنب مع نهج يستخدم أقفال الويب لمنع التحديثات المتزامنة لإعدادات المستخدم استراتيجية ممتازة.

الاستخدام المتقدم والاتجاهات المستقبلية

بالإضافة إلى الأساسيات، هناك حالات استخدام متقدمة واتجاهات ناشئة في تخزين المتصفح والتحكم في التزامن.

• عمال الخدمة والمزامنة في الخلفية: اجمع بين IndexedDB وعمال الخدمة لتوفير إمكانيات العمل دون اتصال بالإنترنت ومعالجة مزامنة البيانات في الخلفية. هذا أمر حاسم للتطبيقات التي يجب أن تعمل بشكل موثوق في المناطق ذات الوصول المحدود أو المتقطع إلى الإنترنت.
• WebAssembly (WASM): استخدام WebAssembly لأداء المهام الحسابية المكثفة، والتي يمكن غالبًا دمجها مع IndexedDB لتخزين النتائج وتخزين البيانات مؤقتًا.
• العمال المشتركون (Shared Workers): استخدام العمال المشتركين لسيناريوهات التزامن المتقدمة، وتسهيل الاتصال بين علامات التبويب ومزامنة البيانات بشكل أكثر تعقيدًا.
• واجهة برمجة تطبيقات إدارة الحصص (Quota Management API): توفر هذه الواجهة تحكمًا أكثر دقة في حصص تخزين المتصفح، مما يمكّن التطبيقات من إدارة استخدام التخزين بشكل أكثر فعالية. هذا مهم بشكل خاص للتطبيقات التي تتعامل مع كميات كبيرة من البيانات.
• تطبيقات الويب التقدمية (PWAs): يعد تكامل IndexedDB وواجهة Web Locks API حجر الزاوية في تطوير تطبيقات الويب التقدمية، مما يمكّن التطبيقات من توفير تجربة شبيهة بالتطبيقات الأصلية، بما في ذلك الوظائف دون اتصال بالإنترنت، والأداء المحسن، وتقليل استخدام البيانات.
• واجهة برمجة تطبيقات تخزين الويب (LocalStorage و SessionStorage): بينما يعد localStorage و sessionStorage أبسط من IndexedDB، إلا أنهما لا يزالان مفيدين لتخزين كميات صغيرة من البيانات. فكر بعناية في الواجهة الأفضل للمهمة.
• واجهات برمجة تطبيقات المتصفح الجديدة: كن على اطلاع دائم بواجهات برمجة تطبيقات المتصفح الجديدة التي تظهر. على سبيل المثال، تسمح واجهة File System Access API بالوصول إلى نظام الملفات المحلي للمستخدم، مما قد يعزز تجربة العمل دون اتصال بالإنترنت في بعض حالات الاستخدام.

مع تطور تقنيات الويب، ستظهر تقنيات وأدوات جديدة، مما يمكّن المطورين من إنشاء تطبيقات ويب أكثر تطورًا وسهولة في الاستخدام.

الخاتمة

تعتبر IndexedDB وواجهة Web Locks API أدوات حيوية في ترسانة مطور الويب الحديث. توفر IndexedDB استمرارية قوية للبيانات، بينما تضمن واجهة Web Locks API الوصول المتزامن الآمن إلى الموارد. كلاهما ضروري لبناء تطبيقات ويب عالية الأداء وغنية بالميزات توفر تجربة مستخدم سلسة، بغض النظر عن الموقع أو الاتصال بالإنترنت. من خلال فهم قدراتهما وأفضل الممارسات لاستخدامهما، يمكن للمطورين بناء تطبيقات ويب تلبي متطلبات عالم متصل عالميًا. من منظور عالمي، يوفر بناء التطبيقات باستخدام هذه التقنيات للمستخدمين في جميع أنحاء العالم وظائف، بغض النظر عن القيود الجغرافية، مما يجعلها في متناول جمهور عالمي.

سيُمكّنك إتقان واجهات برمجة التطبيقات هذه من بناء تطبيقات ويب مبتكرة تلبي الاحتياجات المتطورة للمستخدمين في جميع أنحاء العالم. يستمر التطور، لذا استمر في التعلم والتجريب ودفع حدود ما هو ممكن على الويب.