التخزين المحلي غير المتزامن في JavaScript: إتقان إدارة سياق الطلب

في تطوير JavaScript الحديث، خاصةً داخل بيئات Node.js التي تتعامل مع العديد من الطلبات المتزامنة، تصبح إدارة السياق بفعالية عبر العمليات غير المتزامنة أمراً بالغ الأهمية. غالباً ما تكون الأساليب التقليدية قاصرة، مما يؤدي إلى كود معقد وتناقضات محتملة في البيانات. هنا يتألق التخزين المحلي غير المتزامن (ALS) في JavaScript، حيث يوفر آلية قوية لتخزين واسترداد البيانات المحلية لسياق تنفيذ غير متزامن معين. يقدم هذا المقال دليلاً شاملاً لفهم واستخدام ALS لإدارة سياق الطلب بشكل قوي في تطبيقات JavaScript الخاصة بك.

ما هو التخزين المحلي غير المتزامن (ALS)؟

التخزين المحلي غير المتزامن، المتاح كوحدة أساسية في Node.js (تم تقديمه في الإصدار v13.10.0 واستقر لاحقًا)، يمكّنك من تخزين البيانات التي يمكن الوصول إليها طوال عمر عملية غير متزامنة، مثل معالجة طلب ويب. فكر فيه كآلية تخزين محلية للخيط (thread-local storage)، ولكنها معدلة لتناسب الطبيعة غير المتزامنة لـ JavaScript. إنه يوفر طريقة للحفاظ على سياق عبر مكالمات غير متزامنة متعددة دون تمريره صراحةً كوسيط لكل دالة.

الفكرة الأساسية هي أنه عند بدء عملية غير متزامنة (على سبيل المثال، تلقي طلب HTTP)، يمكنك تهيئة مساحة تخزين مرتبطة بتلك العملية. أي مكالمات غير متزامنة لاحقة يتم تشغيلها بشكل مباشر أو غير مباشر بواسطة تلك العملية سيكون لها وصول إلى نفس مساحة التخزين. هذا أمر حاسم للحفاظ على الحالة المتعلقة بطلب أو معاملة معينة أثناء تدفقها عبر أجزاء مختلفة من تطبيقك.

لماذا نستخدم التخزين المحلي غير المتزامن؟

العديد من الفوائد الرئيسية تجعل ALS حلاً جذاباً لإدارة سياق الطلب:

• تبسيط الكود: يتجنب تمرير كائنات السياق كوسائط لكل دالة، مما ينتج عنه كود أنظف وأكثر قابلية للقراءة. هذا ذو قيمة خاصة في قواعد الكود الكبيرة حيث يمكن أن يصبح الحفاظ على نشر السياق المتسق عبئاً كبيراً.
• تحسين قابلية الصيانة: يقلل من خطر إغفال أو تمرير السياق بشكل غير صحيح عن طريق الخطأ، مما يؤدي إلى تطبيقات أكثر قابلية للصيانة والموثوقية. من خلال مركزية إدارة السياق داخل ALS، تصبح التغييرات على السياق أسهل في الإدارة وأقل عرضة للأخطاء.
• تصحيح أخطاء محسن: يبسط تصحيح الأخطاء من خلال توفير موقع مركزي لفحص السياق المرتبط بطلب معين. يمكنك بسهولة تتبع تدفق البيانات وتحديد المشكلات المتعلقة بتناقضات السياق.
• تناسق البيانات: يضمن توفر البيانات باستمرار طوال العملية غير المتزامنة، مما يمنع حالات التسابق (race conditions) وغيرها من مشكلات سلامة البيانات. هذا مهم بشكل خاص في التطبيقات التي تؤدي معاملات معقدة أو خطوط أنابيب لمعالجة البيانات.
• التتبع والمراقبة: يسهل تتبع ومراقبة الطلبات عن طريق تخزين المعلومات الخاصة بالطلب (مثل معرف الطلب، معرف المستخدم) داخل ALS. يمكن استخدام هذه المعلومات لتتبع الطلبات أثناء مرورها عبر أجزاء مختلفة من النظام، مما يوفر رؤى قيمة حول الأداء ومعدلات الأخطاء.

المفاهيم الأساسية للتخزين المحلي غير المتزامن

فهم المفاهيم الأساسية التالية ضروري لاستخدام ALS بفعالية:

• AsyncLocalStorage: الفئة الرئيسية لإنشاء وإدارة مثيلات ALS. تقوم بإنشاء مثيل من AsyncLocalStorage لتوفير مساحة تخزين خاصة بالعمليات غير المتزامنة.
• run(store, fn, ...args): تنفذ الدالة fn المقدمة ضمن سياق store المحدد. store هو قيمة عشوائية ستكون متاحة لجميع العمليات غير المتزامنة التي يتم بدؤها داخل fn. المكالمات اللاحقة لـ getStore() ضمن تنفيذ fn وأبنائها غير المتزامنين ستعيد قيمة store هذه.
• enterWith(store): الدخول صراحةً إلى السياق باستخدام store معين. هذا أقل شيوعًا من `run` ولكنه يمكن أن يكون مفيدًا في سيناريوهات محددة، خاصة عند التعامل مع ردود الاتصال (callbacks) غير المتزامنة التي لا يتم تشغيلها مباشرة بواسطة العملية الأولية. يجب توخي الحذر عند استخدام هذا لأن الاستخدام غير الصحيح يمكن أن يؤدي إلى تسرب السياق.
• exit(fn): الخروج من السياق الحالي. يستخدم بالاقتران مع `enterWith`.
• getStore(): يسترجع قيمة المخزن الحالية المرتبطة بالسياق غير المتزامن النشط. يعيد undefined إذا لم يكن هناك مخزن نشط.
• disable(): يعطل مثيل AsyncLocalStorage. بمجرد تعطيله، ستؤدي المكالمات اللاحقة لـ `run` أو `enterWith` إلى حدوث خطأ. غالبًا ما يستخدم هذا أثناء الاختبار أو التنظيف.

أمثلة عملية لاستخدام التخزين المحلي غير المتزامن

دعنا نستكشف بعض الأمثلة العملية التي توضح كيفية استخدام ALS في سيناريوهات مختلفة.

مثال 1: تتبع معرف الطلب في خادم الويب

يوضح هذا المثال كيفية استخدام ALS لتتبع معرف طلب فريد عبر جميع العمليات غير المتزامنة داخل طلب ويب.

            
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const express = require('express');
const uuid = require('uuid');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
const app = express();

app.use((req, res, next) => {
  const requestId = uuid.v4();
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    next();
  });
});

app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Handling request with ID: ${requestId}`);
  res.send(`Request ID: ${requestId}`);
});

app.get('/another-route', async (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Handling another route with ID: ${requestId}`);

  // Simulate an asynchronous operation
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));

  const requestIdAfterAsync = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Request ID after async operation: ${requestIdAfterAsync}`);

  res.send(`Another route - Request ID: ${requestId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال:

• يتم إنشاء مثيل AsyncLocalStorage.
• تُستخدم دالة برمجية وسيطة (middleware) لإنشاء معرف طلب فريد لكل طلب وارد.
• تنفذ طريقة asyncLocalStorage.run() معالج الطلب ضمن سياق Map جديد، لتخزين معرف الطلب.
• يمكن بعد ذلك الوصول إلى معرف الطلب داخل معالجات المسار عبر asyncLocalStorage.getStore().get('requestId')، حتى بعد العمليات غير المتزامنة.

مثال 2: مصادقة المستخدم والتفويض

يمكن استخدام ALS لتخزين معلومات المستخدم بعد المصادقة، مما يجعلها متاحة لعمليات التحقق من التفويض طوال دورة حياة الطلب.

            
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const express = require('express');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
const app = express();

// Mock authentication middleware
const authenticateUser = (req, res, next) => {
  // Simulate user authentication
  const userId = 123; // Example user ID
  const userRoles = ['admin', 'editor']; // Example user roles

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
    asyncLocalStorage.getStore().set('userRoles', userRoles);
    next();
  });
};

// Mock authorization middleware
const authorizeUser = (requiredRole) => {
  return (req, res, next) => {
    const userRoles = asyncLocalStorage.getStore().get('userRoles') || [];

    if (userRoles.includes(requiredRole)) {
      next();
    } else {
      res.status(403).send('Unauthorized');
    }
  };
};

app.use(authenticateUser);

app.get('/admin', authorizeUser('admin'), (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  res.send(`Admin page - User ID: ${userId}`);
});

app.get('/editor', authorizeUser('editor'), (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  res.send(`Editor page - User ID: ${userId}`);
});

app.get('/public', (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  res.send(`Public page - User ID: ${userId}`); // Still accessible
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال:

• تقوم البرمجية الوسيطة authenticateUser بمحاكاة مصادقة المستخدم وتخزين معرف المستخدم وأدواره في ALS.
• تتحقق البرمجية الوسيطة authorizeUser مما إذا كان لدى المستخدم الدور المطلوب عن طريق استرداد أدوار المستخدم من ALS.
• يمكن الوصول إلى معرف المستخدم في جميع المسارات بعد المصادقة.

مثال 3: إدارة معاملات قاعدة البيانات

يمكن استخدام ALS لإدارة معاملات قاعدة البيانات، مما يضمن أن جميع عمليات قاعدة البيانات ضمن طلب واحد تتم داخل نفس المعاملة.

            
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const express = require('express');
const { Sequelize } = require('sequelize');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
const app = express();

// Configure Sequelize
const sequelize = new Sequelize('database', 'user', 'password', {
  dialect: 'sqlite',
  storage: ':memory:', // Use in-memory database for example
  logging: false,
});

// Define a model
const User = sequelize.define('User', {
  username: Sequelize.STRING,
});

// Middleware to manage transactions
const transactionMiddleware = async (req, res, next) => {
  const transaction = await sequelize.transaction();

  asyncLocalStorage.run(new Map(), async () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('transaction', transaction);
    try {
      await next();
      await transaction.commit();
    } catch (error) {
      await transaction.rollback();
      console.error('Transaction rolled back:', error);
      res.status(500).send('Transaction failed');
    }
  });
};

app.use(transactionMiddleware);

app.post('/users', async (req, res) => {
  const transaction = asyncLocalStorage.getStore().get('transaction');

  try {
    // Example: Create a user
    const user = await User.create({ username: 'testuser' }, { transaction });

    res.status(201).send(`User created with ID: ${user.id}`);
  } catch (error) {
    console.error('Error creating user:', error);
    throw error; // Propagate the error to trigger rollback
  }
});

// Sync the database and start the server
sequelize.sync().then(() => {
  app.listen(3000, () => {
    console.log('Server listening on port 3000');
  });
});

            

              
                Copy
              
            
          

في هذا المثال:

• تقوم البرمجية الوسيطة transactionMiddleware بإنشاء معاملة Sequelize وتخزينها في ALS.
• تسترد جميع عمليات قاعدة البيانات داخل معالج الطلب المعاملة من ALS وتستخدمها.
• إذا حدث أي خطأ، يتم التراجع عن المعاملة، مما يضمن تناسق البيانات.

الاستخدام المتقدم والاعتبارات

بالإضافة إلى الأمثلة الأساسية، ضع في اعتبارك أنماط الاستخدام المتقدمة والاعتبارات الهامة عند استخدام ALS:

• تداخل مثيلات ALS: يمكنك تداخل مثيلات ALS لإنشاء سياقات هرمية. ومع ذلك، كن على دراية بالتعقيد المحتمل وتأكد من تحديد حدود السياق بوضوح. الاختبار المناسب ضروري عند استخدام مثيلات ALS المتداخلة.
• الآثار على الأداء: بينما يقدم ALS فوائد كبيرة، من المهم أن تكون على دراية بالتكاليف المحتملة على الأداء. يمكن أن يكون لإنشاء مساحة التخزين والوصول إليها تأثير طفيف على الأداء. قم بتحليل أداء تطبيقك للتأكد من أن ALS لا يمثل عنق زجاجة.
• تسرب السياق: يمكن أن تؤدي الإدارة غير الصحيحة للسياق إلى تسرب السياق، حيث يتم الكشف عن بيانات من طلب ما عن غير قصد لطلب آخر. هذا أمر ذو صلة خاصة عند استخدام enterWith و exit. تعتبر ممارسات الترميز الدقيقة والاختبار الشامل أمراً حاسماً لمنع تسرب السياق. فكر في استخدام قواعد التحليل الساكن (linting) أو أدوات التحليل الثابتة لاكتشاف المشكلات المحتملة.
• التكامل مع التسجيل والمراقبة: يمكن دمج ALS بسلاسة مع أنظمة التسجيل والمراقبة لتوفير رؤى قيمة حول سلوك تطبيقك. قم بتضمين معرف الطلب أو معلومات سياق أخرى ذات صلة في رسائل السجل الخاصة بك لتسهيل تصحيح الأخطاء واستكشافها. فكر في استخدام أدوات مثل OpenTelemetry لنشر السياق تلقائيًا عبر الخدمات.
• بدائل لـ ALS: بينما يعد ALS أداة قوية، إلا أنه ليس دائمًا الحل الأفضل لكل سيناريو. ضع في اعتبارك الأساليب البديلة، مثل تمرير كائنات السياق بشكل صريح أو استخدام حقن التبعية، إذا كانت تناسب احتياجات تطبيقك بشكل أفضل. قم بتقييم المقايضات بين التعقيد والأداء وقابلية الصيانة عند اختيار استراتيجية إدارة السياق.

وجهات نظر عالمية واعتبارات دولية

عند تطوير تطبيقات لجمهور عالمي، من الأهمية بمكان مراعاة الجوانب الدولية التالية عند استخدام ALS:

• المناطق الزمنية: قم بتخزين معلومات المنطقة الزمنية في ALS لضمان عرض التواريخ والأوقات بشكل صحيح للمستخدمين في مناطق زمنية مختلفة. استخدم مكتبة مثل Moment.js أو Luxon للتعامل مع تحويلات المناطق الزمنية. على سبيل المثال، يمكنك تخزين المنطقة الزمنية المفضلة للمستخدم في ALS بعد تسجيل الدخول.
• الترجمة (Localization): قم بتخزين اللغة والإعدادات المحلية المفضلة للمستخدم في ALS لضمان عرض التطبيق باللغة الصحيحة. استخدم مكتبة ترجمة مثل i18next لإدارة الترجمات. يمكن استخدام الإعدادات المحلية للمستخدم لتنسيق الأرقام والتواريخ والعملات وفقًا لتفضيلاتهم الثقافية.
• العملة: قم بتخزين العملة المفضلة للمستخدم في ALS لضمان عرض الأسعار بشكل صحيح. استخدم مكتبة تحويل العملات للتعامل مع تحويلات العملات. يمكن أن يؤدي عرض الأسعار بالعملة المحلية للمستخدم إلى تحسين تجربة المستخدم وزيادة معدلات التحويل.
• لوائح خصوصية البيانات: كن على دراية بلوائح خصوصية البيانات، مثل GDPR، عند تخزين بيانات المستخدم في ALS. تأكد من أنك تخزن فقط البيانات الضرورية لتشغيل التطبيق وأنك تتعامل مع البيانات بشكل آمن. قم بتنفيذ تدابير أمنية مناسبة لحماية بيانات المستخدم من الوصول غير المصرح به.

الخاتمة

يوفر التخزين المحلي غير المتزامن في JavaScript حلاً قوياً وأنيقاً لإدارة سياق الطلب في تطبيقات JavaScript غير المتزامنة. من خلال تخزين البيانات الخاصة بالسياق داخل ALS، يمكنك تبسيط الكود الخاص بك، وتحسين قابلية الصيانة، وتعزيز قدرات تصحيح الأخطاء. إن فهم المفاهيم الأساسية وأفضل الممارسات الموضحة في هذا الدليل سيمكّنك من الاستفادة بفعالية من ALS لبناء تطبيقات قابلة للتطوير وموثوقة يمكنها التعامل مع تعقيدات البرمجة غير المتزامنة الحديثة. تذكر دائمًا مراعاة الآثار المترتبة على الأداء وقضايا تسرب السياق المحتملة لضمان الأداء الأمثل وأمان تطبيقك. يفتح تبني ALS مستوى جديداً من الوضوح والتحكم في إدارة تدفقات العمل غير المتزامنة، مما يؤدي في النهاية إلى كود أكثر كفاءة وقابلية للصيانة.