سياق JavaScript غير المتزامن: متغيرات نطاق الطلب للتطبيقات العالمية

في المشهد المتطور باستمرار لتطوير الويب، يتطلب بناء تطبيقات قوية وقابلة للتطوير، خاصة تلك التي تخدم جمهورًا عالميًا، فهمًا عميقًا للبرمجة غير المتزامنة وإدارة السياق. تتعمق هذه المقالة في عالم سياق JavaScript غير المتزامن المثير للاهتمام، وهو أسلوب قوي للتعامل مع متغيرات نطاق الطلب وتحسين أداء تطبيقاتك وقابليتها للصيانة وتصحيح الأخطاء بشكل كبير، خاصة في سياق الخدمات المصغرة والأنظمة الموزعة.

فهم التحدي: العمليات غير المتزامنة وفقدان السياق

تُبنى تطبيقات الويب الحديثة على عمليات غير متزامنة. من معالجة طلبات المستخدم إلى التفاعل مع قواعد البيانات، واستدعاء واجهات برمجة التطبيقات (APIs)، وأداء مهام في الخلفية، تعتبر الطبيعة غير المتزامنة لجافاسكريبت أساسية. ومع ذلك، تقدم هذه الطبيعة غير المتزامنة تحديًا كبيرًا: فقدان السياق. عند معالجة طلب ما، يجب أن تكون البيانات المتعلقة بهذا الطلب (مثل معرف المستخدم، معلومات الجلسة، معرفات الارتباط للتتبع) متاحة طوال دورة حياة المعالجة بأكملها، حتى عبر العديد من استدعاءات الدوال غير المتزامنة.

لنفترض سيناريو يقوم فيه مستخدم من، على سبيل المثال، طوكيو (اليابان) بتقديم طلب إلى منصة تجارة إلكترونية عالمية. يؤدي الطلب إلى سلسلة من العمليات: المصادقة، والترخيص، واسترداد البيانات من قاعدة البيانات (الموجودة ربما في أيرلندا)، ومعالجة الطلب، وأخيرًا، إرسال بريد إلكتروني للتأكيد. بدون إدارة سياق مناسبة، ستفقد معلومات حيوية مثل لغة المستخدم (لتنسيق العملة واللغة)، وعنوان IP الأصلي للطلب (للأمان)، ومعرف فريد لتتبع الطلب عبر كل هذه الخدمات مع تكشف العمليات غير المتزامنة.

تقليديًا، اعتمد المطورون على حلول بديلة مثل تمرير متغيرات السياق يدويًا عبر معلمات الدوال أو استخدام المتغيرات العامة. ومع ذلك، غالبًا ما تكون هذه الأساليب مرهقة وعرضة للخطأ ويمكن أن تؤدي إلى كود يصعب قراءته وصيانته. يمكن أن يصبح تمرير السياق يدويًا معقدًا بسرعة مع زيادة عدد العمليات غير المتزامنة واستدعاءات الدوال المتداخلة. من ناحية أخرى، يمكن للمتغيرات العامة أن تسبب آثارًا جانبية غير مقصودة وتجعل من الصعب التفكير في حالة التطبيق، خاصة في البيئات متعددة الخيوط أو مع الخدمات المصغرة.

تقديم السياق غير المتزامن: حل قوي

يوفر سياق JavaScript غير المتزامن حلاً أنظف وأكثر أناقة لمشكلة نشر السياق. يسمح لك بربط البيانات (السياق) بعملية غير متزامنة ويضمن أن هذه البيانات متاحة تلقائيًا طوال سلسلة التنفيذ بأكملها، بغض النظر عن عدد الاستدعاءات غير المتزامنة أو مستوى التداخل. هذا السياق محدد بنطاق الطلب، مما يعني أن السياق المرتبط بطلب واحد معزول عن الطلبات الأخرى، مما يضمن سلامة البيانات ويمنع التلوث المتبادل.

الفوائد الرئيسية لاستخدام السياق غير المتزامن:

• تحسين قراءة الكود: يقلل من الحاجة إلى تمرير السياق يدويًا، مما يؤدي إلى كود أنظف وأكثر إيجازًا.
• تعزيز قابلية الصيانة: يسهل تتبع وإدارة بيانات السياق، مما يبسط تصحيح الأخطاء والصيانة.
• تبسيط معالجة الأخطاء: يسمح بمعالجة الأخطاء بشكل مركزي من خلال توفير الوصول إلى معلومات السياق أثناء الإبلاغ عن الأخطاء.
• تحسين الأداء: يحسن استخدام الموارد من خلال ضمان توفر بيانات السياق الصحيحة عند الحاجة إليها.
• تعزيز الأمان: يسهل العمليات الآمنة من خلال تتبع المعلومات الحساسة بسهولة، مثل معرفات المستخدمين ورموز المصادقة، عبر جميع الاستدعاءات غير المتزامنة.

تنفيذ السياق غير المتزامن في Node.js (وما بعده)

على الرغم من أن لغة JavaScript نفسها لا تحتوي على ميزة سياق غير متزامن مدمجة، فقد ظهرت العديد من المكتبات والتقنيات لتوفير هذه الوظيفة، خاصة في بيئة Node.js. دعنا نستكشف بعض الأساليب الشائعة:

1. وحدة `async_hooks` (نواة Node.js)

توفر Node.js وحدة مدمجة تسمى `async_hooks` تقدم واجهات برمجة تطبيقات منخفضة المستوى لتتبع الموارد غير المتزامنة. تسمح لك بتتبع دورة حياة العمليات غير المتزامنة والربط بأحداث مختلفة مثل الإنشاء، قبل التنفيذ، وبعد التنفيذ. على الرغم من قوتها، تتطلب وحدة `async_hooks` مزيدًا من الجهد اليدوي لتنفيذ نشر السياق وعادة ما تستخدم كعنصر أساسي للمكتبات ذات المستوى الأعلى.

            const async_hooks = require('async_hooks');

const context = new Map();

let executionAsyncId = 0;

const init = (asyncId, type, triggerAsyncId, resource) => {
  context.set(asyncId, {}); // Initialize a context object for each async operation
};

const before = (asyncId) => {
  executionAsyncId = asyncId;
};

const after = (asyncId) => {
  executionAsyncId = 0; // Clear the current execution asyncId
};

const destroy = (asyncId) => {
  context.delete(asyncId); // Remove context when the async operation completes
};

const asyncHook = async_hooks.createHook({
  init,
  before,
  after,
  destroy,
});

asyncHook.enable();

function getContext() {
  return context.get(executionAsyncId) || {};
}

function setContext(data) {
  const currentContext = getContext();
  context.set(executionAsyncId, { ...currentContext, ...data });
}

async function doSomethingAsync() {
  const contextData = getContext();
  console.log('Inside doSomethingAsync context:', contextData);
  // ... asynchronous operation ...
}

async function main() {
  // Simulate a request
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);
  setContext({ requestId });
  console.log('Outside doSomethingAsync context:', getContext());
  await doSomethingAsync();
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

الشرح:

• `async_hooks.createHook()`: ينشئ خطافًا يعترض أحداث دورة حياة الموارد غير المتزامنة.
• `init`: يتم استدعاؤه عند إنشاء مورد غير متزامن جديد. نستخدمه لتهيئة كائن سياق للمورد.
• `before`: يتم استدعاؤه مباشرة قبل تنفيذ رد نداء (callback) لمورد غير متزامن. نستخدمه لتحديث سياق التنفيذ.
• `after`: يتم استدعاؤه بعد تنفيذ رد النداء.
• `destroy`: يتم استدعاؤه عند تدمير مورد غير متزامن. نقوم بإزالة السياق المرتبط به.
• `getContext()` و `setContext()`: دوال مساعدة لقراءة وكتابة مخزن السياق.

بينما يوضح هذا المثال المبادئ الأساسية، غالبًا ما يكون استخدام مكتبة مخصصة أسهل وأكثر قابلية للصيانة.

2. استخدام مكتبات مثل `cls-hooked` أو `continuation-local-storage`

لنهج أكثر تبسيطًا، توفر مكتبات مثل `cls-hooked` (أو سابقتها `continuation-local-storage` التي تعتمد عليها `cls-hooked`) تجريدات ذات مستوى أعلى فوق `async_hooks`. تبسط هذه المكتبات عملية إنشاء وإدارة السياق. تستخدم عادةً "مخزنًا" (غالبًا ما يكون `Map` أو بنية بيانات مماثلة) للاحتفاظ ببيانات السياق، وتقوم تلقائيًا بنشر السياق عبر العمليات غير المتزامنة.

            const { AsyncLocalStorage } = require('node:async_hooks');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function middleware(req, res, next) {
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);
  asyncLocalStorage.run({ requestId }, () => {
    // The rest of the request handling logic...
    console.log('Middleware Context:', asyncLocalStorage.getStore());
    next();
  });
}

async function doSomethingAsync() {
  const store = asyncLocalStorage.getStore();
  console.log('Inside doSomethingAsync:', store);
  // ... asynchronous operation ...
}

async function routeHandler(req, res) {
  console.log('Route Handler Context:', asyncLocalStorage.getStore());
  await doSomethingAsync();
  res.send('Request processed');
}

// Simulate a request
const request = { /*...*/ };
const response = { send: (message) => console.log('Response:', message) };

middleware(request, response, () => {
  routeHandler(request, response);
});

            

              
                Copy
              
            
          

الشرح:

• `AsyncLocalStorage`: يستخدم هذا الصنف الأساسي من Node.js لإنشاء مثيل لإدارة السياق غير المتزامن.
• `asyncLocalStorage.run(context, callback)`: تستخدم هذه الطريقة لتعيين السياق لدالة رد النداء المقدمة. تقوم تلقائيًا بنشر السياق إلى أي عمليات غير متزامنة يتم إجراؤها داخل رد النداء.
• `asyncLocalStorage.getStore()`: تستخدم هذه الطريقة للوصول إلى السياق الحالي داخل عملية غير متزامنة. تسترد السياق الذي تم تعيينه بواسطة `asyncLocalStorage.run()`.

استخدام `AsyncLocalStorage` يبسط إدارة السياق. يتعامل تلقائيًا مع نشر بيانات السياق عبر الحدود غير المتزامنة، مما يقلل من الكود المكرر.

3. نشر السياق في أطر العمل

توفر العديد من أطر عمل الويب الحديثة، مثل NestJS و Express و Koa وغيرها، دعمًا مدمجًا أو أنماطًا موصى بها لتنفيذ السياق غير المتزامن ضمن بنية تطبيقاتها. غالبًا ما تتكامل هذه الأطر مع مكتبات مثل `cls-hooked` أو توفر آلياتها الخاصة لإدارة السياق. غالبًا ما يحدد اختيار إطار العمل الطريقة الأنسب للتعامل مع متغيرات نطاق الطلب، لكن المبادئ الأساسية تظل كما هي.

على سبيل المثال، في NestJS، يمكنك الاستفادة من نطاق `REQUEST` ووحدة `AsyncLocalStorage` لإدارة سياق الطلب. يتيح لك ذلك الوصول إلى البيانات الخاصة بالطلب داخل الخدمات ووحدات التحكم، مما يسهل التعامل مع المصادقة والتسجيل والعمليات الأخرى المتعلقة بالطلب.

أمثلة عملية وحالات استخدام

دعنا نستكشف كيف يمكن تطبيق السياق غير المتزامن في عدة سيناريوهات عملية داخل التطبيقات العالمية:

1. التسجيل والتتبع

تخيل نظامًا موزعًا مع خدمات مصغرة منتشرة عبر مناطق مختلفة (على سبيل المثال، خدمة في سنغافورة للمستخدمين الآسيويين، وخدمة في البرازيل لمستخدمي أمريكا الجنوبية، وخدمة في ألمانيا للمستخدمين الأوروبيين). تتعامل كل خدمة مع جزء من المعالجة الإجمالية للطلب. باستخدام السياق غير المتزامن، يمكنك بسهولة إنشاء ونشر معرف ارتباط فريد لكل طلب أثناء تدفقه عبر النظام. يمكن إضافة هذا المعرف إلى بيانات السجل، مما يسمح لك بتتبع رحلة الطلب عبر خدمات متعددة، حتى عبر الحدود الجغرافية.

            
// Pseudo-code example (Illustrative)
const correlationId = generateCorrelationId();
asyncLocalStorage.run({ correlationId }, async () => {
  // Service 1
  log('Service 1: Request received', { correlationId });
  await callService2();
});

async function callService2() {
  // Service 2
  log('Service 2: Processing request', { correlationId: asyncLocalStorage.getStore().correlationId });
  // ... Call a database, etc.
}

            

              
                Copy
              
            
          

يسمح هذا النهج بتصحيح الأخطاء وتحليل الأداء ومراقبة تطبيقك بكفاءة وفعالية عبر مواقع جغرافية مختلفة. فكر في استخدام التسجيل المنظم (على سبيل المثال، تنسيق JSON) لسهولة التحليل والاستعلام عبر منصات التسجيل المختلفة (مثل ELK Stack, Splunk).

2. المصادقة والترخيص

في منصة تجارة إلكترونية عالمية، قد يكون للمستخدمين من بلدان مختلفة مستويات أذونات مختلفة. باستخدام السياق غير المتزامن، يمكنك تخزين معلومات مصادقة المستخدم (مثل معرف المستخدم، الأدوار، الأذونات) داخل السياق. تصبح هذه المعلومات متاحة بسهولة لجميع أجزاء التطبيق أثناء دورة حياة الطلب. يلغي هذا النهج الحاجة إلى تمرير معلومات مصادقة المستخدم بشكل متكرر عبر استدعاءات الدوال أو إجراء استعلامات متعددة لقاعدة البيانات لنفس المستخدم. هذا النهج مفيد بشكل خاص إذا كانت منصتك تدعم تسجيل الدخول الموحد (SSO) مع مزودي الهوية من بلدان مختلفة، مثل اليابان أو أستراليا أو كندا، مما يضمن تجربة سلسة وآمنة للمستخدمين في جميع أنحاء العالم.

            
// Pseudo-code
// Middleware
async function authenticateUser(req, res, next) {
  const user = await authenticate(req.headers.authorization); // Assume auth logic
  asyncLocalStorage.run({ user }, () => {
    next();
  });
}

// Inside a route handler
function getUserData() {
  const user = asyncLocalStorage.getStore().user;
  // Access user information, e.g., user.roles, user.country, etc.
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. التوطين والتدويل (i18n)

يحتاج التطبيق العالمي إلى التكيف مع تفضيلات المستخدم، بما في ذلك اللغة والعملة وتنسيقات التاريخ/الوقت. من خلال الاستفادة من السياق غير المتزامن، يمكنك تخزين الإعدادات المحلية وإعدادات المستخدم الأخرى داخل السياق. تنتشر هذه البيانات بعد ذلك تلقائيًا إلى جميع مكونات التطبيق، مما يتيح عرض المحتوى الديناميكي وتحويلات العملة وتنسيق التاريخ/الوقت بناءً على موقع المستخدم أو لغته المفضلة. هذا يسهل بناء تطبيقات للمجتمع الدولي من، على سبيل المثال، الأرجنتين إلى فيتنام.

            
// Pseudo-code
// Middleware
async function setLocale(req, res, next) {
  const userLocale = req.headers['accept-language'] || 'en-US';
  asyncLocalStorage.run({ locale: userLocale }, () => {
    next();
  });
}

// Inside a component
function formatPrice(price, currency) {
  const locale = asyncLocalStorage.getStore().locale;
  // Use a localization library (e.g., Intl) to format the price
  const formattedPrice = new Intl.NumberFormat(locale, { style: 'currency', currency }).format(price);
  return formattedPrice;
}

            

              
                Copy
              
            
          

4. معالجة الأخطاء والإبلاغ عنها

عندما تحدث أخطاء في تطبيق معقد وموزع عالميًا، من الأهمية بمكان التقاط سياق كافٍ لتشخيص المشكلة وحلها بسرعة. باستخدام السياق غير المتزامن، يمكنك إثراء سجلات الأخطاء بمعلومات خاصة بالطلب، مثل معرفات المستخدمين أو معرفات الارتباط أو حتى موقع المستخدم. هذا يسهل تحديد السبب الجذري للخطأ وتحديد الطلبات المحددة المتأثرة. إذا كان تطبيقك يستخدم خدمات جهات خارجية مختلفة، مثل بوابات الدفع الموجودة في سنغافورة أو التخزين السحابي في أستراليا، فإن تفاصيل السياق هذه تصبح لا تقدر بثمن أثناء استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

            
// Pseudo-code
try {
  // ... some operation ...
} catch (error) {
  const contextData = asyncLocalStorage.getStore();
  logError(error, { ...contextData }); // Include context information in the error log
  // ... handle the error ...
}

            

              
                Copy
              
            
          

أفضل الممارسات والاعتبارات

بينما يوفر السياق غير المتزامن العديد من الفوائد، من الضروري اتباع أفضل الممارسات لضمان تنفيذه بشكل فعال وقابل للصيانة:

• استخدم مكتبة مخصصة: استفد من مكتبات مثل `cls-hooked` أو ميزات إدارة السياق الخاصة بإطار العمل لتبسيط وتسهيل نشر السياق.
• كن حذرًا من استخدام الذاكرة: يمكن أن تستهلك كائنات السياق الكبيرة الذاكرة. قم بتخزين البيانات الضرورية فقط للطلب الحالي.
• امسح السياقات في نهاية الطلب: تأكد من مسح السياقات بشكل صحيح بعد اكتمال الطلب. هذا يمنع تسرب بيانات السياق إلى الطلبات اللاحقة.
• ضع في اعتبارك معالجة الأخطاء: قم بتنفيذ معالجة قوية للأخطاء لمنع الاستثناءات غير المعالجة من تعطيل نشر السياق.
• اختبر جيدًا: اكتب اختبارات شاملة للتحقق من نشر بيانات السياق بشكل صحيح عبر جميع العمليات غير المتزامنة وفي جميع السيناريوهات. فكر في الاختبار مع مستخدمين عبر مناطق زمنية عالمية (على سبيل المثال، الاختبار في أوقات مختلفة من اليوم مع مستخدمين في لندن أو بكين أو نيويورك).
• التوثيق: وثق استراتيجية إدارة السياق الخاصة بك بوضوح حتى يتمكن المطورون من فهمها والعمل معها بفعالية. قم بتضمين هذا التوثيق مع بقية قاعدة الكود.
• تجنب الإفراط في الاستخدام: استخدم السياق غير المتزامن بحكمة. لا تخزن البيانات في السياق المتاحة بالفعل كمعلمات للدوال أو التي لا صلة لها بالطلب الحالي.
• اعتبارات الأداء: بينما لا يقدم السياق غير المتزامن نفسه عادةً عبئًا كبيرًا على الأداء، فإن العمليات التي تقوم بها باستخدام البيانات داخل السياق يمكن أن تؤثر على الأداء. قم بتحسين الوصول إلى البيانات وتقليل الحسابات غير الضرورية.
• اعتبارات الأمان: لا تقم أبدًا بتخزين البيانات الحساسة (مثل كلمات المرور) مباشرة في السياق. تعامل مع المعلومات التي تستخدمها في السياق وقم بتأمينها، وتأكد من التزامك بأفضل ممارسات الأمان في جميع الأوقات.

الخاتمة: تمكين تطوير التطبيقات العالمية

يوفر سياق JavaScript غير المتزامن حلاً قويًا وأنيقًا لإدارة متغيرات نطاق الطلب في تطبيقات الويب الحديثة. من خلال تبني هذه التقنية، يمكن للمطورين بناء تطبيقات أكثر قوة وقابلية للصيانة وأداءً، خاصة تلك التي تستهدف جمهورًا عالميًا. من تبسيط التسجيل والتتبع إلى تسهيل المصادقة والتوطين، يفتح السياق غير المتزامن العديد من الفوائد التي ستسمح لك بإنشاء تطبيقات قابلة للتطوير حقًا وسهلة الاستخدام للمستخدمين الدوليين، مما يخلق تأثيرًا إيجابيًا على المستخدمين العالميين وأعمالك.

من خلال فهم المبادئ، واختيار الأدوات المناسبة (مثل `async_hooks` أو مكتبات مثل `cls-hooked`)، والالتزام بأفضل الممارسات، يمكنك تسخير قوة السياق غير المتزامن لرفع مستوى سير عمل التطوير الخاص بك وإنشاء تجارب مستخدم استثنائية لقاعدة مستخدمين متنوعة وعالمية. سواء كنت تبني بنية خدمات مصغرة، أو منصة تجارة إلكترونية واسعة النطاق، أو واجهة برمجة تطبيقات بسيطة، فإن فهم السياق غير المتزامن واستخدامه بفعالية أمر بالغ الأهمية للنجاح في عالم تطوير الويب سريع التطور اليوم.