عبارة 'Using' في JavaScript: التخلص التلقائي الحديث من الموارد

تطورت JavaScript كلغة بشكل كبير منذ إنشائها. يركز تطوير JavaScript الحديث على كتابة تعليمات برمجية نظيفة وقابلة للصيانة وعالية الأداء. أحد الجوانب الحاسمة لكتابة تطبيقات قوية هو الإدارة السليمة للموارد. اعتمدت JavaScript تقليديًا بشكل كبير على تجميع البيانات المهملة لاستعادة الذاكرة، لكن هذه العملية غير حتمية، مما يعني أنك لا تعرف بالضبط متى سيتم تحرير الذاكرة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشكلات مثل تسرب الذاكرة وسلوك التطبيق غير المتوقع. توفر عبارة 'using'، وهي إضافة جديدة نسبيًا إلى اللغة، آلية قوية للتخلص التلقائي من الموارد، مما يضمن إطلاق الموارد على الفور وبشكل موثوق.

لماذا تعتبر الإدارة التلقائية للموارد مهمة

في العديد من لغات البرمجة، يكون المطورون مسؤولين عن إطلاق الموارد بشكل صريح عندما لم تعد هناك حاجة إليها. ويشمل ذلك أشياء مثل مقابض الملفات واتصالات قواعد البيانات ومآخذ توصيل الشبكة ومخازن الذاكرة المؤقتة. يمكن أن يؤدي عدم القيام بذلك إلى استنفاد الموارد، مما يتسبب في تدهور الأداء وحتى تعطل التطبيق. في حين أن جامع البيانات المهملة في JavaScript يساعد في تخفيف بعض هذه المشكلات، إلا أنه ليس حلاً مثاليًا. يتم تشغيل تجميع البيانات المهملة بشكل دوري وقد لا يستعيد الموارد على الفور، خاصة إذا كانت لا تزال تتم الإشارة إليها في جزء ما من التعليمات البرمجية. هذا التأخير يمثل مشكلة بشكل خاص في التطبيقات طويلة الأمد أو تلك التي تتعامل مع كميات كبيرة من البيانات.

ضع في اعتبارك سيناريو حيث تعمل مع ملف. أنت تفتح الملف وتقرأ محتوياته ثم تغلقه. إذا نسيت إغلاق الملف، فقد يحتفظ نظام التشغيل بالملف مفتوحًا، مما يمنع التطبيقات الأخرى من الوصول إليه أو حتى يؤدي إلى تلف البيانات. يمكن أن تنشأ مشكلات مماثلة مع اتصالات قاعدة البيانات، حيث يمكن للاتصالات الخاملة أن تستهلك موارد خادم قيمة. توفر عبارة 'using' طريقة منظمة لضمان إطلاق هذه الموارد دائمًا عندما لم تعد هناك حاجة إليها، بغض النظر عما إذا كان هناك خطأ أثناء العملية.

مقدمة عن عبارة 'Using'

عبارة 'using' هي ميزة لغوية تبسط إدارة الموارد في JavaScript. إنها تتيح لك تحديد نطاق يتم فيه استخدام مورد، وعندما يتم الخروج من هذا النطاق، يتم التخلص من المورد تلقائيًا. يتم تحقيق ذلك من خلال رمزي 'Symbol.dispose' و 'Symbol.asyncDispose'، اللذين يحددان الأساليب التي يتم استدعاؤها عند الخروج من عبارة 'using'.

كيف تعمل

تعمل عبارة 'using' من خلال ضمان استدعاء طريقة 'Symbol.dispose' أو 'Symbol.asyncDispose' لكائن ما عند الخروج من كتلة التعليمات البرمجية داخل عبارة 'using'. يحدث هذا سواء تم الخروج من الكتلة بشكل طبيعي أو بسبب استثناء. لاستخدام عبارة 'using'، يجب أن يقوم الكائن الذي تستخدمه بتنفيذ إما طريقة 'Symbol.dispose' (للتخلص المتزامن) أو طريقة 'Symbol.asyncDispose' (للتخلص غير المتزامن). هذه الطرق مسؤولة عن تحرير الموارد التي يحتفظ بها الكائن.

بناء الجملة الأساسي لعبارة 'using' هو كما يلي:

            using (resource) {
  // Code that uses the resource
}

            

              
                Copy
              
            
          

هنا، resource هو كائن يقوم بتنفيذ طريقة 'Symbol.dispose' أو 'Symbol.asyncDispose'. التعليمات البرمجية الموجودة بين الأقواس المتعرجة هي النطاق الذي يتم فيه استخدام المورد. عندما يترك تنفيذ التعليمات البرمجية هذا النطاق (إما عن طريق الوصول إلى نهاية الكتلة أو عن طريق طرح استثناء)، يتم استدعاء طريقة 'Symbol.dispose' أو 'Symbol.asyncDispose' للكائن resource تلقائيًا.

التخلص المتزامن باستخدام Symbol.dispose

بالنسبة للموارد التي يمكن التخلص منها بشكل متزامن، يمكنك استخدام رمز 'Symbol.dispose'. يحدد هذا الرمز طريقة تنفذ عمليات التنظيف اللازمة. إليك مثال:

            class FileResource {
  constructor(filename) {
    this.filename = filename;
    this.fileHandle = fs.openSync(filename, 'r+');
    console.log(`File ${filename} opened.`);
  }

  [Symbol.dispose]() {
    fs.closeSync(this.fileHandle);
    console.log(`File ${this.filename} closed.`);
  }

  readSync(buffer, offset, length, position) {
    return fs.readSync(this.fileHandle, buffer, offset, length, position);
  }
}

const fs = require('node:fs');

try (const file = new FileResource('example.txt')) {
  const buffer = Buffer.alloc(1024);
  const bytesRead = file.readSync(buffer, 0, buffer.length, 0);
  console.log(`Read ${bytesRead} bytes from file.`);
  console.log(buffer.toString('utf8', 0, bytesRead));
} catch (err) {
  console.error('An error occurred:', err);
}

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال، يمثل الفئة FileResource مورد ملف. يفتح المُنشئ الملف، وتغلقه طريقة 'Symbol.dispose'. تضمن عبارة 'using' إغلاق الملف تلقائيًا عند الخروج من الكتلة. إذا حدث أي خطأ داخل كتلة 'try'، فسيظل الملف مغلقًا بسبب عبارة 'using'، مما يمنع تسرب الموارد.

تفسير: تحاكي الفئة `FileResource` مورد ملف. تحتوي الطريقة `[Symbol.dispose]()` على المنطق لإغلاق الملف بشكل متزامن باستخدام `fs.closeSync()`. تضمن الكتلة `try...using` استدعاء `[Symbol.dispose]()` عند الخروج من الكتلة، بغض النظر عما إذا تم طرح استثناء أم لا. يضمن ذلك إغلاق الملف دائمًا.

التخلص غير المتزامن باستخدام Symbol.asyncDispose

بالنسبة للموارد التي تتطلب التخلص غير المتزامن، مثل اتصالات الشبكة أو اتصالات قاعدة البيانات، يمكنك استخدام رمز 'Symbol.asyncDispose'. يحدد هذا الرمز طريقة غير متزامنة تنفذ عمليات التنظيف. إليك مثال باستخدام اتصال قاعدة بيانات افتراضي:

            class DatabaseConnection {
  constructor(connectionString) {
    this.connectionString = connectionString;
    this.connection = null;
  }

  async connect() {
    // Simulate connecting to a database
    return new Promise(resolve => {
      setTimeout(() => {
        this.connection = { id: Math.random() }; // Simulate a connection object
        console.log(`Connected to database: ${this.connectionString}`);
        resolve();
      }, 500);
    });
  }

  async query(sql) {
    // Simulate executing a query
    return new Promise(resolve => {
      setTimeout(() => {
        console.log(`Executing query: ${sql}`);
        resolve([{ result: 'some data' }]); // Simulate query results
      }, 200);
    });
  }

  async [Symbol.asyncDispose]() {
    // Simulate closing the database connection
    return new Promise(resolve => {
      setTimeout(() => {
        console.log(`Closing database connection: ${this.connectionString}`);
        this.connection = null;
        resolve();
      }, 300);
    });
  }
}

async function main() {
  const connectionString = 'mongodb://localhost:27017/mydatabase';
  try {
    await using db = new DatabaseConnection(connectionString);
    await db.connect();
    const results = await db.query('SELECT * FROM users');
    console.log('Query results:', results);
  } catch (err) {
    console.error('An error occurred:', err);
  }
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال، تمثل الفئة DatabaseConnection اتصال قاعدة بيانات. يقوم المُنشئ بتهيئة سلسلة الاتصال، وتغلق طريقة 'Symbol.asyncDispose' الاتصال بشكل غير متزامن. تضمن عبارة 'await using' إغلاق الاتصال تلقائيًا عند الخروج من الكتلة. مرة أخرى، حتى إذا حدث خطأ أثناء عملية قاعدة البيانات، فسيظل الاتصال مغلقًا، مما يمنع تسرب الموارد. الطريقتان connect و query غير متزامنتين، وتحاكيان عمليات قاعدة البيانات الواقعية.

تفسير: تحاكي الفئة `DatabaseConnection` اتصال قاعدة بيانات غير متزامن. يتم تعريف الطريقة `[Symbol.asyncDispose]()` كدالة غير متزامنة، تحاكي إغلاق اتصال قاعدة بيانات يتضمن عادةً عمليات غير متزامنة. تضمن الكتلة `await using` استدعاء الطريقة `[Symbol.asyncDispose]()` بشكل غير متزامن عند الخروج من الكتلة، مما يؤدي إلى تنظيف اتصال قاعدة البيانات. تساعد المحاكاة في إظهار كيفية التعامل مع تنظيف الموارد غير المتزامن.

إعلانات Using الضمنية والصريحة

تحتوي عبارة 'using' على شكلين أساسيين: ضمني وصريح. أوضحت الأمثلة أعلاه في الغالب الإعلانات الصريحة.

Using صريح

كما هو موضح في الأمثلة، تتطلب الإعلانات الصريحة الكلمة الأساسية const قبل المتغير الذي يتم الإعلان عنه داخل قوس `using` (أو `await` متبوعًا بـ `const` للتخلص غير المتزامن). يضمن ذلك أن يكون نطاق المورد مقتصرًا على كتلة `using` فقط. ستؤدي محاولة استخدام المورد خارج تلك الكتلة إلى حدوث خطأ. هذا يفرض عمرًا أكثر صرامة للمورد، مما يعزز سلامة التعليمات البرمجية ويقلل من احتمالية إساءة الاستخدام. يوضح إعلان 'using' الصريح تمامًا أنه سيتم التخلص من المورد عند الخروج من الكتلة.

            try (const file = new FileResource('example.txt')) {
  // Use file resource here
}
// file is no longer accessible here; attempting to use 'file' would cause an error

            

              
                Copy
              
            
          

Using ضمني

من ناحية أخرى، تربط إعلانات 'using' الضمنية المورد بالنطاق *الخارجي*. يتم تحقيق ذلك عن طريق *حذف* الكلمة الأساسية `const`. في حين أن هذا قد يبدو مناسبًا، إلا أنه بشكل عام غير مستحسن لأنه يمكن أن يؤدي إلى الارتباك وإساءة الاستخدام العرضي للمورد بعد التخلص منه. باستخدام الإعلان الضمني، يظل المتغير الذي تم الإعلان عنه في عبارة `using` قابلاً للوصول إليه خارج كتلة `using`، على الرغم من التخلص من المورد الذي يحتويه. يمكن أن يؤدي ذلك إلى أخطاء وقت التشغيل إذا حاولت التعليمات البرمجية استخدام المورد الذي تم التخلص منه.

            let file;
try (file = new FileResource('example.txt')) {
  // Use file resource here
}
// file is still accessible here, but the resource it holds has been disposed!
// Using 'file' here will likely cause an error or unexpected behavior.

            

              
                Copy
              
            
          

يوصى بشدة باستخدام إعلانات `using` الصريحة (`const`) لتعزيز وضوح التعليمات البرمجية ومنع الوصول غير المقصود إلى الموارد التي تم التخلص منها.

فوائد استخدام عبارة 'Using'

• التخلص التلقائي من الموارد: يضمن إطلاق الموارد دائمًا عندما لم تعد هناك حاجة إليها، مما يمنع تسرب الموارد ويحسن موثوقية التطبيق.
• تعليمات برمجية مبسطة: يقلل من كمية التعليمات البرمجية القياسية المطلوبة لإدارة الموارد، مما يجعل التعليمات البرمجية أنظف وأسهل للفهم. لا حاجة إلى كتل `try...finally` للتنظيف.
• معالجة محسنة للأخطاء: يعالج تلقائيًا التخلص من الموارد حتى عند طرح الاستثناءات، مما يضمن إطلاق الموارد دائمًا، بغض النظر عن نتيجة العملية.
• التخلص الحتمي: يوفر طريقة أكثر حتمية لإدارة الموارد مقارنة بالاعتماد فقط على تجميع البيانات المهملة. في حين أن تجميع البيانات المهملة لا يزال مهمًا، إلا أن عبارة 'using' تمنحك مزيدًا من التحكم في وقت إطلاق الموارد.
• سلامة محسنة للتعليمات البرمجية: يمنع إساءة الاستخدام العرضي للموارد من خلال ضمان التخلص منها بشكل صحيح وعدم إمكانية الوصول إليها بعد الخروج من كتلة 'using' (مع الإعلانات الصريحة).

حالات استخدام عبارة 'Using'

تنطبق عبارة 'using' في مجموعة واسعة من السيناريوهات حيث تكون إدارة الموارد أمرًا بالغ الأهمية. فيما يلي بعض حالات الاستخدام الشائعة:

• معالجة الملفات: يضمن إغلاق الملفات دائمًا بعد استخدامها، مما يمنع تلف الملفات واستنفاد الموارد.
• اتصالات قاعدة البيانات: يغلق اتصالات قاعدة البيانات عندما لم تعد هناك حاجة إليها، مما يحرر موارد الخادم ويحسن الأداء.
• مآخذ توصيل الشبكة: يغلق مآخذ توصيل الشبكة لمنع تسرب الموارد والتأكد من إنهاء الاتصالات بشكل صحيح.
• مخازن الذاكرة المؤقتة: يحرر مخازن الذاكرة المؤقتة عندما لم تعد هناك حاجة إليها، مما يمنع تسرب الذاكرة ويحسن أداء التطبيق.
• تدفقات الصوت/الفيديو: يغلق التدفقات، ويحرر موارد النظام ويمنع تلف البيانات المحتمل.
• موارد الرسومات: يحرر موارد الرسوم مثل القوام والتظليل في تطبيقات الويب.

أمثلة من مختلف الصناعات:

• الخدمات المالية: في تطبيقات التداول عالية التردد، يمكن استخدام عبارة 'using' لإدارة مآخذ توصيل الشبكة وتدفقات البيانات بكفاءة، مما يضمن إطلاق الموارد على الفور للحفاظ على الأداء.
• الرعاية الصحية: في تطبيقات التصوير الطبي، يمكن استخدام عبارة 'using' لإدارة ملفات الصور الكبيرة ومخازن الذاكرة المؤقتة، ومنع تسرب الذاكرة والتأكد من إطلاق الموارد عندما لم تعد هناك حاجة إليها.
• التجارة الإلكترونية: في منصات التجارة الإلكترونية، يمكن استخدام عبارة 'using' لإدارة اتصالات قاعدة البيانات وموارد المعاملات، مما يضمن تناسق البيانات ويمنع استنفاد الموارد.

أفضل الممارسات لاستخدام عبارة 'Using'

لتحقيق أقصى استفادة من عبارة 'using'، ضع في اعتبارك أفضل الممارسات التالية:

• استخدم دائمًا إعلانات صريحة: استخدم إعلانات 'using' صريحة (`const`) لضمان أن يكون نطاق الموارد مقتصرًا على كتلة 'using' فقط، مما يمنع إساءة الاستخدام العرضي ويحسن وضوح التعليمات البرمجية.
• نفذ طرق Dispose بشكل صحيح: تأكد من تنفيذ طرق 'Symbol.dispose' أو 'Symbol.asyncDispose' بشكل صحيح، وإطلاق جميع الموارد التي يحتفظ بها الكائن بشكل صحيح. تعامل مع الأخطاء المحتملة داخل هذه الطرق لمنع انتشار الاستثناءات.
• تجنب الموارد طويلة الأمد: قلل من عمر الموارد لتقليل احتمالية تسرب الموارد. استخدم عبارة 'using' لضمان إطلاق الموارد بمجرد عدم الحاجة إليها.
• اختبر التعليمات البرمجية الخاصة بك بدقة: اختبر التعليمات البرمجية الخاصة بك بدقة للتأكد من التخلص من الموارد بشكل صحيح. استخدم أدوات تحليل الذاكرة لتحديد وإصلاح أي تسرب للموارد.
• ضع في اعتبارك عبارات 'using' المتداخلة: عند العمل مع موارد متعددة، ضع في اعتبارك استخدام عبارات 'using' متداخلة لضمان إطلاق الموارد بالترتيب الصحيح.
• التعامل مع الاستثناءات: على الرغم من أن 'using' تتعامل مع التخلص من الاستثناءات، تأكد من معالجة الاستثناءات المناسبة داخل كتلة التعليمات البرمجية التي تستخدم المورد. هذا يمنع الرفض غير المعالج.
• وثق إدارة الموارد الخاصة بك: قم بتوثيق الفئات التي تدير الموارد وكيف يجب استخدام عبارة 'using' بوضوح.

دعم المتصفح وNode.js

عبارة 'using' هي ميزة جديدة نسبيًا في JavaScript. في وقت كتابة هذا التقرير (2024)، فهو جزء من اقتراح TC39 للمرحلة 4 وهو مدعوم في المتصفحات الحديثة وNode.js. ومع ذلك، قد لا تدعمه المتصفحات القديمة أو إصدارات Node.js. قد تحتاج إلى استخدام محول برمجي مثل Babel للتأكد من أن التعليمات البرمجية الخاصة بك تعمل بشكل صحيح في البيئات القديمة.

دعم المتصفح: تدعم الإصدارات الحديثة من Chrome وFirefox وSafari وEdge بشكل عام عبارة 'using'. تحقق من جداول التوافق مثل تلك الموجودة في MDN Web Docs للحصول على أحدث المعلومات.

دعم Node.js: تدعم إصدارات Node.js 16 والإصدارات الأحدث عبارة 'using'. تأكد من تحديث إصدار Node.js الخاص بك.

بدائل لعبارة 'Using'

قبل تقديم عبارة 'using'، اعتمد المطورون عادةً على كتل 'try...finally' لضمان إطلاق الموارد. في حين أن هذا النهج لا يزال صالحًا، إلا أنه أكثر تفصيلاً وعرضة للخطأ مقارنة بعبارة 'using'. إليك مثال:

            let file;
try {
  file = new FileResource('example.txt');
  // Use file resource here
} catch (err) {
  console.error('An error occurred:', err);
} finally {
  if (file) {
    file[Symbol.dispose]();
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

تتطلب كتلة 'try...finally' منك التحقق يدويًا مما إذا كان المورد موجودًا ثم استدعاء طريقة dispose. قد يكون هذا مرهقًا، خاصة عند التعامل مع موارد متعددة. تبسط عبارة 'using' هذه العملية عن طريق أتمتة التخلص من الموارد، مما يجعل التعليمات البرمجية أنظف وأسهل في الصيانة.

تشمل البدائل الأخرى مكتبات أو أنماط إدارة الموارد، ولكنها غالبًا ما تضيف تعقيدًا إلى المشروع. توفر عبارة `using` حلاً مدمجًا على مستوى اللغة يتسم بالأناقة والكفاءة.

الخلاصة

عبارة 'using' في JavaScript هي أداة قوية للتخلص التلقائي من الموارد، مما يساعد المطورين على كتابة تعليمات برمجية أنظف وأكثر موثوقية وعالية الأداء. من خلال ضمان إطلاق الموارد دائمًا عندما لم تعد هناك حاجة إليها، تمنع عبارة 'using' تسرب الموارد وتحسن معالجة الأخطاء وتبسط صيانة التعليمات البرمجية. مع استمرار تطور JavaScript، من المرجح أن تصبح عبارة 'using' جزءًا مهمًا بشكل متزايد من تطوير الويب الحديث. احتضنها لكتابة تعليمات برمجية JavaScript أفضل!

مزيد من التعلم

• اقتراحات TC39: تابع اقتراحات TC39 لعبارة 'using' للبقاء على اطلاع بأحدث التطورات.
• MDN Web Docs: ارجع إلى MDN Web Docs للحصول على وثائق شاملة حول عبارة 'using' واستخدامها.
• البرامج التعليمية والأمثلة عبر الإنترنت: استكشف البرامج التعليمية والأمثلة عبر الإنترنت للحصول على خبرة عملية في عبارة 'using'.