تخزين JavaScript المحلي غير المتزامن: إتقان إدارة السياق المرتبط بالطلب

في عالم JavaScript غير المتزامن، يمكن أن تصبح إدارة السياق عبر مختلف العمليات تحديًا معقدًا. غالبًا ما تؤدي الطرق التقليدية مثل تمرير كائنات السياق عبر استدعاءات الدوال إلى كود مطول ومرهق. لحسن الحظ، يوفر تخزين JavaScript المحلي غير المتزامن (ALS) حلاً أنيقًا لإدارة السياق المرتبط بالطلب في البيئات غير المتزامنة. تتعمق هذه المقالة في تعقيدات ALS، وتستكشف فوائده وتطبيقه وحالات استخدامه في العالم الحقيقي.

ما هو التخزين المحلي غير المتزامن؟

التخزين المحلي غير المتزامن (ALS) هو آلية تسمح لك بتخزين البيانات المحلية لسياق تنفيذ غير متزامن معين. يرتبط هذا السياق عادةً بطلب أو معاملة. فكر فيه كطريقة لإنشاء تخزين محلي للخيط (thread-local storage) مكافئ لبيئات JavaScript غير المتزامنة مثل Node.js. على عكس التخزين المحلي للخيط التقليدي (الذي لا ينطبق مباشرة على JavaScript أحادية الخيط)، يستفيد ALS من الأدوات الأولية غير المتزامنة لنشر السياق عبر الاستدعاءات غير المتزامنة دون تمريره بشكل صريح كوسائط.

الفكرة الأساسية وراء ALS هي أنه ضمن عملية غير متزامنة معينة (على سبيل المثال، معالجة طلب ويب)، يمكنك تخزين واسترداد البيانات المتعلقة بتلك العملية المحددة، مما يضمن العزل ومنع تلوث السياق بين المهام غير المتزامنة المتزامنة المختلفة.

لماذا نستخدم التخزين المحلي غير المتزامن؟

تدفع عدة أسباب مقنعة إلى اعتماد التخزين المحلي غير المتزامن في تطبيقات JavaScript الحديثة:

• إدارة مبسطة للسياق: تجنب تمرير كائنات السياق عبر استدعاءات دوال متعددة، مما يقلل من إطالة الكود ويحسن قابلية القراءة.
• تحسين صيانة الكود: مركزية منطق إدارة السياق، مما يسهل تعديل سياق التطبيق وصيانته.
• تعزيز تصحيح الأخطاء والتتبع: نشر المعلومات الخاصة بالطلب لتتبع الطلبات عبر طبقات مختلفة من تطبيقك.
• تكامل سلس مع البرمجيات الوسيطة: يتكامل ALS بشكل جيد مع أنماط البرمجيات الوسيطة في أطر العمل مثل Express.js، مما يتيح لك التقاط ونشر السياق في وقت مبكر من دورة حياة الطلب.
• تقليل الكود المتكرر: التخلص من الحاجة إلى إدارة السياق بشكل صريح في كل دالة تتطلبه، مما يؤدي إلى كود أنظف وأكثر تركيزًا.

المفاهيم الأساسية وواجهة برمجة التطبيقات (API)

توفر واجهة برمجة تطبيقات التخزين المحلي غير المتزامن، المتاحة في Node.js (الإصدار 13.10.0 والإصدارات الأحدث) من خلال وحدة `async_hooks`، المكونات الرئيسية التالية:

• فئة `AsyncLocalStorage`: الفئة المركزية لإنشاء وإدارة مثيلات التخزين غير المتزامن.
• دالة `run(store, callback, ...args)`: تنفذ دالة ضمن سياق غير متزامن معين. تمثل الوسيطة `store` البيانات المرتبطة بالسياق، و`callback` هي الدالة التي سيتم تنفيذها.
• دالة `getStore()`: تسترد البيانات المرتبطة بالسياق غير المتزامن الحالي. تُرجع `undefined` إذا لم يكن هناك سياق نشط.
• دالة `enterWith(store)`: تدخل صراحةً في سياق مع المخزن المقدم. استخدمها بحذر، حيث يمكن أن تجعل الكود أصعب في المتابعة.
• دالة `disable()`: تعطل مثيل AsyncLocalStorage.

أمثلة عملية ومقتطفات من الكود

دعنا نستكشف بعض الأمثلة العملية لكيفية استخدام التخزين المحلي غير المتزامن في تطبيقات JavaScript.

الاستخدام الأساسي

يوضح هذا المثال سيناريو بسيطًا حيث نقوم بتخزين واسترداد معرف طلب ضمن سياق غير متزامن.

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function processRequest(req, res) {
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);

  asyncLocalStorage.run({ requestId }, () => {
    // محاكاة العمليات غير المتزامنة
    setTimeout(() => {
      const currentContext = asyncLocalStorage.getStore();
      console.log(`Request ID: ${currentContext.requestId}`);
      res.end(`Request processed with ID: ${currentContext.requestId}`);
    }, 100);
  });
}

// محاكاة الطلبات الواردة
const http = require('http');

const server = http.createServer((req, res) => {
  processRequest(req, res);
});

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

استخدام ALS مع برمجيات Express.js الوسيطة

يوضح هذا المثال كيفية دمج ALS مع برمجيات Express.js الوسيطة لالتقاط المعلومات الخاصة بالطلب وإتاحتها طوال دورة حياة الطلب.

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

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

// برمجية وسيطة لالتقاط معرف الطلب
app.use((req, res, next) => {
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);
  asyncLocalStorage.run({ requestId }, () => {
    next();
  });
});

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

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

حالة استخدام متقدمة: التتبع الموزع

يمكن أن يكون ALS مفيدًا بشكل خاص في سيناريوهات التتبع الموزع، حيث تحتاج إلى نشر معرفات التتبع عبر خدمات متعددة وعمليات غير متزامنة. يوضح هذا المثال كيفية إنشاء ونشر معرف تتبع باستخدام ALS.

const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function generateTraceId() {
  return uuidv4();
}

function withTrace(callback) {
  const traceId = generateTraceId();
  asyncLocalStorage.run({ traceId }, callback);
}

function getTraceId() {
  const store = asyncLocalStorage.getStore();
  return store ? store.traceId : null;
}

// مثال على الاستخدام
withTrace(() => {
  const traceId = getTraceId();
  console.log(`Trace ID: ${traceId}`);

  // محاكاة عملية غير متزامنة
  setTimeout(() => {
    const nestedTraceId = getTraceId();
    console.log(`Nested Trace ID: ${nestedTraceId}`); // يجب أن يكون نفس معرف التتبع
  }, 50);
});

حالات استخدام في العالم الحقيقي

التخزين المحلي غير المتزامن هو أداة متعددة الاستخدامات يمكن تطبيقها في سيناريوهات مختلفة:

• التسجيل (Logging): إثراء رسائل السجل بمعلومات خاصة بالطلب مثل معرف الطلب أو معرف المستخدم أو معرف التتبع.
• المصادقة والتفويض: تخزين سياق مصادقة المستخدم والوصول إليه طوال دورة حياة الطلب.
• معاملات قاعدة البيانات: ربط معاملات قاعدة البيانات بطلبات محددة، مما يضمن اتساق البيانات وعزلها.
• معالجة الأخطاء: التقاط سياق الخطأ الخاص بالطلب واستخدامه لإعداد تقارير مفصلة عن الأخطاء وتصحيحها.
• اختبار A/B: تخزين تعيينات التجارب وتطبيقها باستمرار طوال جلسة المستخدم.

اعتبارات وأفضل الممارسات

بينما يوفر التخزين المحلي غير المتزامن فوائد كبيرة، فمن الضروري استخدامه بحكمة والالتزام بأفضل الممارسات:

• عبء الأداء: يقدم ALS عبء أداء صغيرًا بسبب إنشاء وإدارة السياقات غير المتزامنة. قم بقياس التأثير على تطبيقك وقم بالتحسين وفقًا لذلك.
• تلوث السياق: تجنب تخزين كميات كبيرة من البيانات في ALS لمنع تسرب الذاكرة وتدهور الأداء.
• الإدارة الصريحة للسياق: في بعض الحالات، قد يكون تمرير كائنات السياق بشكل صريح أكثر ملاءمة، خاصة للعمليات المعقدة أو المتداخلة بعمق.
• تكامل أطر العمل: استفد من تكاملات أطر العمل والمكتبات الحالية التي توفر دعم ALS للمهام الشائعة مثل التسجيل والتتبع.
• معالجة الأخطاء: تنفيذ معالجة مناسبة للأخطاء لمنع تسرب السياق والتأكد من تنظيف سياقات ALS بشكل صحيح.

بدائل للتخزين المحلي غير المتزامن

على الرغم من أن ALS أداة قوية، إلا أنها ليست دائمًا الخيار الأفضل لكل موقف. إليك بعض البدائل التي يجب مراعاتها:

• التمرير الصريح للسياق: النهج التقليدي المتمثل في تمرير كائنات السياق كوسائط. يمكن أن يكون هذا أكثر وضوحًا وأسهل في الفهم، ولكنه يمكن أن يؤدي أيضًا إلى كود مطول.
• حقن التبعية: استخدام أطر عمل حقن التبعية لإدارة السياق والتبعيات. يمكن أن يحسن هذا من نمطية الكود وقابليته للاختبار.
• متغيرات السياق (مقترح TC39): ميزة مقترحة في ECMAScript توفر طريقة أكثر توحيدًا لإدارة السياق. لا تزال قيد التطوير وغير مدعومة على نطاق واسع حتى الآن.
• حلول إدارة السياق المخصصة: تطوير حلول مخصصة لإدارة السياق مصممة خصيصًا لمتطلبات تطبيقك المحددة.

دالة `AsyncLocalStorage.enterWith()`

تعتبر دالة `enterWith()` طريقة مباشرة أكثر لتعيين سياق ALS، متجاوزة الانتشار التلقائي الذي توفره `run()`. ومع ذلك، يجب استخدامها بحذر. يوصى عمومًا باستخدام `run()` لإدارة السياق، حيث إنها تتعامل تلقائيًا مع انتشار السياق عبر العمليات غير المتزامنة. يمكن أن يؤدي استخدام `enterWith()` إلى سلوك غير متوقع إذا لم يتم استخدامه بعناية.

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

const store = { data: 'Some Data' };

// تعيين المخزن باستخدام enterWith
asyncLocalStorage.enterWith(store);

// الوصول إلى المخزن (يجب أن يعمل فورًا بعد enterWith)
console.log(asyncLocalStorage.getStore());

// تنفيذ دالة غير متزامنة لن ترث السياق تلقائيًا
setTimeout(() => {
  // لا يزال السياق نشطًا هنا لأننا قمنا بتعيينه يدويًا باستخدام enterWith.
  console.log(asyncLocalStorage.getStore());
}, 1000);

// لتنظيف السياق بشكل صحيح، ستحتاج إلى كتلة try...finally
// يوضح هذا سبب تفضيل `run()` عادةً، حيث إنها تتعامل مع التنظيف تلقائيًا.

الأخطاء الشائعة وكيفية تجنبها

• نسيان استخدام `run()`: إذا قمت بتهيئة AsyncLocalStorage ولكنك نسيت تغليف منطق معالجة الطلب الخاص بك داخل `asyncLocalStorage.run()`، فلن يتم نشر السياق بشكل صحيح، مما يؤدي إلى قيم `undefined` عند استدعاء `getStore()`.
• نشر السياق بشكل غير صحيح مع الـ Promises: عند استخدام الـ Promises، تأكد من أنك تنتظر العمليات غير المتزامنة داخل دالة `run()` المرتجعة. إذا لم تكن تنتظر، فقد لا يتم نشر السياق بشكل صحيح.
• تسرب الذاكرة: تجنب تخزين كائنات كبيرة في سياق AsyncLocalStorage، حيث يمكن أن تؤدي إلى تسرب الذاكرة إذا لم يتم تنظيف السياق بشكل صحيح.
• الاعتماد المفرط على AsyncLocalStorage: لا تستخدم AsyncLocalStorage كحل لإدارة الحالة العامة. إنه الأنسب لإدارة السياق المرتبط بالطلب.

مستقبل إدارة السياق في JavaScript

نظام JavaScript البيئي يتطور باستمرار، وتظهر أساليب جديدة لإدارة السياق. تهدف ميزة متغيرات السياق المقترحة (مقترح TC39) إلى توفير حل أكثر توحيدًا وعلى مستوى اللغة لإدارة السياق. مع نضج هذه الميزات واكتسابها اعتمادًا أوسع، قد تقدم طرقًا أكثر أناقة وكفاءة للتعامل مع السياق في تطبيقات JavaScript.

الخاتمة

يوفر تخزين JavaScript المحلي غير المتزامن حلاً قويًا وأنيقًا لإدارة السياق المرتبط بالطلب في البيئات غير المتزامنة. من خلال تبسيط إدارة السياق، وتحسين صيانة الكود، وتعزيز قدرات تصحيح الأخطاء، يمكن لـ ALS تحسين تجربة التطوير لتطبيقات Node.js بشكل كبير. ومع ذلك، من الأهمية بمكان فهم المفاهيم الأساسية، والالتزام بأفضل الممارسات، ومراعاة عبء الأداء المحتمل قبل اعتماد ALS في مشاريعك. مع استمرار تطور نظام JavaScript البيئي، قد تظهر أساليب جديدة ومحسنة لإدارة السياق، تقدم حلولًا أكثر تطورًا للتعامل مع السيناريوهات غير المتزامنة المعقدة.