Explora el contexto as铆ncrono de JavaScript y c贸mo gestionar eficazmente las variables de 谩mbito de solicitud. Aprende sobre AsyncLocalStorage, sus casos de uso, mejores pr谩cticas y alternativas.
Contexto as铆ncrono de JavaScript: gesti贸n de variables de 谩mbito de solicitud
La programaci贸n as铆ncrona es una piedra angular del desarrollo moderno de JavaScript, particularmente en entornos como Node.js, donde la E/S no bloqueante es crucial para el rendimiento. Sin embargo, la gesti贸n del contexto en operaciones as铆ncronas puede ser un desaf铆o. Aqu铆 es donde entra en juego el contexto as铆ncrono de JavaScript, espec铆ficamente AsyncLocalStorage.
驴Qu茅 es el contexto as铆ncrono?
El contexto as铆ncrono se refiere a la capacidad de asociar datos con una operaci贸n as铆ncrona que persiste a lo largo de su ciclo de vida. Esto es esencial para escenarios donde se necesita mantener informaci贸n de 谩mbito de solicitud (por ejemplo, ID de usuario, ID de solicitud, informaci贸n de rastreo) en m煤ltiples llamadas as铆ncronas. Sin una gesti贸n adecuada del contexto, la depuraci贸n, el registro y la seguridad pueden volverse significativamente m谩s dif铆ciles.
El desaf铆o de mantener el contexto en operaciones as铆ncronas
Los enfoques tradicionales para gestionar el contexto, como pasar variables expl铆citamente a trav茅s de llamadas a funciones, pueden volverse engorrosos y propensos a errores a medida que aumenta la complejidad del c贸digo as铆ncrono. El infierno de las devoluciones de llamada y las cadenas de promesas pueden oscurecer el flujo del contexto, lo que lleva a problemas de mantenimiento y posibles vulnerabilidades de seguridad. Considere este ejemplo simplificado:
function processRequest(req, res) {
const userId = req.userId;
fetchData(userId, (data) => {
transformData(userId, data, (transformedData) => {
logData(userId, transformedData, () => {
res.send(transformedData);
});
});
});
}
En este ejemplo, el userId se pasa repetidamente a trav茅s de devoluciones de llamada anidadas. Este enfoque no solo es verbose sino que tambi茅n acopla estrechamente las funciones, haci茅ndolas menos reutilizables y m谩s dif铆ciles de probar.
Presentamos AsyncLocalStorage
AsyncLocalStorage es un m贸dulo incorporado en Node.js que proporciona un mecanismo para almacenar datos que son locales para un contexto as铆ncrono espec铆fico. Permite establecer y recuperar valores que se propagan autom谩ticamente a trav茅s de los l铆mites as铆ncronos dentro del mismo contexto de ejecuci贸n. Esto simplifica significativamente la gesti贸n de variables de 谩mbito de solicitud.
C贸mo funciona AsyncLocalStorage
AsyncLocalStorage funciona creando un contexto de almacenamiento que est谩 asociado con la operaci贸n as铆ncrona actual. Cuando se inicia una nueva operaci贸n as铆ncrona (por ejemplo, una promesa, una devoluci贸n de llamada), el contexto de almacenamiento se propaga autom谩ticamente a la nueva operaci贸n. Esto garantiza que los mismos datos sean accesibles a lo largo de toda la cadena de llamadas as铆ncronas.
Uso b谩sico de AsyncLocalStorage
Aqu铆 hay un ejemplo b谩sico de c贸mo usar AsyncLocalStorage:
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
function processRequest(req, res) {
const userId = req.userId;
asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
fetchData().then(data => {
return transformData(data);
}).then(transformedData => {
return logData(transformedData);
}).then(() => {
res.send(transformedData);
});
});
}
async function fetchData() {
const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
// ... fetch data using userId
return data;
}
async function transformData(data) {
const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
// ... transform data using userId
return transformedData;
}
async function logData(data) {
const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
// ... log data using userId
return;
}
En este ejemplo:
- Creamos una instancia de
AsyncLocalStorage. - En la funci贸n
processRequest, usamosasyncLocalStorage.runpara ejecutar una funci贸n dentro del contexto de una nueva instancia de almacenamiento (unMapen este caso). - Establecemos el
userIden el almacenamiento usandoasyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId). - Dentro de las operaciones as铆ncronas (
fetchData,transformData,logData), podemos recuperar eluserIdusandoasyncLocalStorage.getStore().get('userId').
Casos de uso de AsyncLocalStorage
AsyncLocalStorage es particularmente 煤til en los siguientes escenarios:
1. Rastreo de solicitudes
En sistemas distribuidos, el rastreo de solicitudes a trav茅s de m煤ltiples servicios es crucial para monitorear el rendimiento e identificar cuellos de botella. AsyncLocalStorage se puede usar para almacenar una ID de solicitud 煤nica que se propaga a trav茅s de los l铆mites del servicio. Esto le permite correlacionar registros y m茅tricas de diferentes servicios, proporcionando una vista completa del recorrido de la solicitud. Por ejemplo, considere una arquitectura de microservicios donde una solicitud del usuario pasa por una puerta de enlace de API, un servicio de autenticaci贸n y un servicio de procesamiento de datos. Usando AsyncLocalStorage, se puede generar una ID de solicitud 煤nica en la puerta de enlace de la API y propagarse autom谩ticamente a todos los servicios subsiguientes involucrados en el manejo de la solicitud.
2. Contexto de registro
Al registrar eventos, a menudo es 煤til incluir informaci贸n contextual, como el ID de usuario, el ID de solicitud o el ID de sesi贸n. AsyncLocalStorage se puede usar para incluir autom谩ticamente esta informaci贸n en los mensajes de registro, lo que facilita la depuraci贸n y el an谩lisis de problemas. Imagine un escenario en el que necesita rastrear la actividad del usuario dentro de su aplicaci贸n. Al almacenar el ID de usuario en AsyncLocalStorage, puede incluirlo autom谩ticamente en todos los mensajes de registro relacionados con la sesi贸n de ese usuario, proporcionando informaci贸n valiosa sobre su comportamiento y los posibles problemas que pueda estar encontrando.
3. Autenticaci贸n y autorizaci贸n
AsyncLocalStorage se puede usar para almacenar informaci贸n de autenticaci贸n y autorizaci贸n, como los roles y permisos del usuario. Esto le permite hacer cumplir las pol铆ticas de control de acceso en toda su aplicaci贸n sin tener que pasar expl铆citamente las credenciales del usuario a cada funci贸n. Considere una aplicaci贸n de comercio electr贸nico donde diferentes usuarios tienen diferentes niveles de acceso (por ejemplo, administradores, clientes habituales). Al almacenar los roles del usuario en AsyncLocalStorage, puede verificar f谩cilmente sus permisos antes de permitirles realizar ciertas acciones, asegurando que solo los usuarios autorizados puedan acceder a datos o funcionalidades confidenciales.
4. Transacciones de base de datos
Cuando se trabaja con bases de datos, a menudo es necesario gestionar transacciones en m煤ltiples operaciones as铆ncronas. AsyncLocalStorage se puede usar para almacenar la conexi贸n de base de datos o el objeto de transacci贸n, lo que garantiza que todas las operaciones dentro de la misma solicitud se ejecuten dentro de la misma transacci贸n. Por ejemplo, si un usuario est谩 realizando un pedido, es posible que deba actualizar varias tablas (por ejemplo, pedidos, elementos_pedidos, inventario). Al almacenar el objeto de transacci贸n de la base de datos en AsyncLocalStorage, puede asegurarse de que todas estas actualizaciones se realicen dentro de una sola transacci贸n, garantizando la atomicidad y la consistencia.
5. Multi-tenancy
En aplicaciones multi-inquilino, es esencial aislar los datos y los recursos para cada inquilino. AsyncLocalStorage se puede usar para almacenar el ID del inquilino, lo que le permite enrutar din谩micamente las solicitudes al almac茅n de datos o recurso apropiado en funci贸n del inquilino actual. Imagine una plataforma SaaS donde m煤ltiples organizaciones usan la misma instancia de aplicaci贸n. Al almacenar el ID del inquilino en AsyncLocalStorage, puede asegurarse de que los datos de cada organizaci贸n se mantengan separados y que solo tengan acceso a sus propios recursos.
Mejores pr谩cticas para usar AsyncLocalStorage
Si bien AsyncLocalStorage es una herramienta poderosa, es importante usarla con sensatez para evitar posibles problemas de rendimiento y mantener la claridad del c贸digo. Aqu铆 hay algunas mejores pr谩cticas a tener en cuenta:
1. Minimizar el almacenamiento de datos
Almacene solo los datos que son absolutamente necesarios en AsyncLocalStorage. El almacenamiento de grandes cantidades de datos puede afectar el rendimiento, especialmente en entornos de alta concurrencia. Por ejemplo, en lugar de almacenar el objeto de usuario completo, considere almacenar solo el ID de usuario y recuperar el objeto de usuario de una cach茅 o base de datos cuando sea necesario.
2. Evitar el cambio de contexto excesivo
El cambio de contexto frecuente tambi茅n puede afectar el rendimiento. Minimice la cantidad de veces que establece y recupera valores de AsyncLocalStorage. Almacene en cach茅 los valores a los que se accede con frecuencia localmente dentro de la funci贸n para reducir la sobrecarga de acceder al contexto de almacenamiento. Por ejemplo, si necesita acceder al ID de usuario varias veces dentro de una funci贸n, recup茅relo una vez de AsyncLocalStorage y almac茅nelo en una variable local para su uso posterior.
3. Usar convenciones de nomenclatura claras y consistentes
Utilice convenciones de nomenclatura claras y consistentes para las claves que almacena en AsyncLocalStorage. Esto mejorar谩 la legibilidad y el mantenimiento del c贸digo. Por ejemplo, use un prefijo consistente para todas las claves relacionadas con una funci贸n o dominio espec铆fico, como request.id o user.id.
4. Limpiar despu茅s del uso
Si bien AsyncLocalStorage limpia autom谩ticamente el contexto de almacenamiento cuando la operaci贸n as铆ncrona se completa, es una buena pr谩ctica borrar expl铆citamente el contexto de almacenamiento cuando ya no es necesario. Esto puede ayudar a prevenir fugas de memoria y mejorar el rendimiento. Puede lograr esto usando el m茅todo exit para borrar expl铆citamente el contexto.
5. Considerar las implicaciones de rendimiento
Sea consciente de las implicaciones de rendimiento del uso de AsyncLocalStorage, especialmente en entornos de alta concurrencia. Eval煤e su c贸digo para asegurarse de que cumple con sus requisitos de rendimiento. Perfile su aplicaci贸n para identificar posibles cuellos de botella relacionados con la gesti贸n del contexto. Considere enfoques alternativos, como el paso de contexto expl铆cito, si AsyncLocalStorage introduce una sobrecarga de rendimiento inaceptable.
6. Usar con precauci贸n en bibliotecas
Evite usar AsyncLocalStorage directamente en bibliotecas que est谩n destinadas al uso general. Las bibliotecas no deben hacer suposiciones sobre el contexto en el que se est谩n utilizando. En su lugar, proporcione opciones para que los usuarios pasen informaci贸n contextual expl铆citamente. Esto permite a los usuarios controlar c贸mo se gestiona el contexto en sus aplicaciones y evita posibles conflictos o comportamientos inesperados.
Alternativas a AsyncLocalStorage
Si bien AsyncLocalStorage es una herramienta conveniente y poderosa, no siempre es la mejor soluci贸n para cada escenario. Aqu铆 hay algunas alternativas a considerar:
1. Paso de contexto expl铆cito
El enfoque m谩s simple es pasar expl铆citamente la informaci贸n contextual como argumentos a las funciones. Este enfoque es sencillo y f谩cil de entender, pero puede volverse engorroso a medida que aumenta la complejidad del c贸digo. El paso de contexto expl铆cito es adecuado para escenarios simples donde el contexto es relativamente peque帽o y el c贸digo no est谩 profundamente anidado. Sin embargo, para escenarios m谩s complejos, puede llevar a un c贸digo que es dif铆cil de leer y mantener.
2. Objetos de contexto
En lugar de pasar variables individuales, puede crear un objeto de contexto que encapsule toda la informaci贸n contextual. Esto puede simplificar las firmas de las funciones y hacer que el c贸digo sea m谩s legible. Los objetos de contexto son un buen compromiso entre el paso de contexto expl铆cito y AsyncLocalStorage. Proporcionan una forma de agrupar informaci贸n contextual relacionada, lo que hace que el c贸digo sea m谩s organizado y f谩cil de entender. Sin embargo, todav铆a requieren el paso expl铆cito del objeto de contexto a cada funci贸n.
3. Async Hooks (para diagn贸sticos)
El m贸dulo async_hooks de Node.js proporciona un mecanismo m谩s general para rastrear operaciones as铆ncronas. Si bien es m谩s complejo de usar que AsyncLocalStorage, ofrece mayor flexibilidad y control. async_hooks est谩 destinado principalmente a fines de diagn贸stico y depuraci贸n. Le permite rastrear el ciclo de vida de las operaciones as铆ncronas y recopilar informaci贸n sobre su ejecuci贸n. Sin embargo, no se recomienda para la gesti贸n de contexto de prop贸sito general debido a su potencial sobrecarga de rendimiento.
4. Contexto de diagn贸stico (OpenTelemetry)
OpenTelemetry proporciona una API estandarizada para recopilar y exportar datos de telemetr铆a, incluidos rastros, m茅tricas y registros. Sus funciones de contexto de diagn贸stico ofrecen una soluci贸n avanzada y robusta para gestionar la propagaci贸n del contexto en sistemas distribuidos. La integraci贸n con OpenTelemetry proporciona una forma neutral al proveedor de garantizar la consistencia del contexto en diferentes servicios y plataformas. Esto es particularmente 煤til en arquitecturas de microservicios complejas donde el contexto debe propagarse a trav茅s de los l铆mites del servicio.
Ejemplos del mundo real
Exploremos algunos ejemplos del mundo real de c贸mo se puede usar AsyncLocalStorage en diferentes escenarios.
1. Aplicaci贸n de comercio electr贸nico: rastreo de solicitudes
En una aplicaci贸n de comercio electr贸nico, puede usar AsyncLocalStorage para rastrear las solicitudes de los usuarios en m煤ltiples servicios, como el cat谩logo de productos, el carrito de compras y la pasarela de pago. Esto le permite monitorear el rendimiento de cada servicio e identificar los cuellos de botella que podr铆an estar afectando la experiencia del usuario.
// En la puerta de enlace de la API
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
app.use((req, res, next) => {
const requestId = uuidv4();
asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
res.setHeader('X-Request-Id', requestId);
next();
});
});
// En el servicio de cat谩logo de productos
async function getProductDetails(productId) {
const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
// Registrar el ID de solicitud junto con otros detalles
logger.info(`[${requestId}] Obteniendo detalles del producto para el ID del producto: ${productId}`);
// ... obtener detalles del producto
}
2. Plataforma SaaS: Multi-tenancy
En una plataforma SaaS, puede usar AsyncLocalStorage para almacenar el ID del inquilino y enrutar din谩micamente las solicitudes al almac茅n de datos o recurso apropiado en funci贸n del inquilino actual. Esto garantiza que los datos de cada inquilino se mantengan separados y que solo tengan acceso a sus propios recursos.
// Middleware para extraer el ID del inquilino de la solicitud
app.use((req, res, next) => {
const tenantId = req.headers['x-tenant-id'];
asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
asyncLocalStorage.getStore().set('tenantId', tenantId);
next();
});
});
// Funci贸n para obtener datos para un inquilino espec铆fico
async function fetchData(query) {
const tenantId = asyncLocalStorage.getStore().get('tenantId');
const db = getDatabaseConnection(tenantId);
return db.query(query);
}
3. Arquitectura de microservicios: registro de contexto
En una arquitectura de microservicios, puede usar AsyncLocalStorage para almacenar el ID de usuario e incluirlo autom谩ticamente en los mensajes de registro de diferentes servicios. Esto facilita la depuraci贸n y el an谩lisis de los problemas que podr铆an estar afectando a un usuario espec铆fico.
// En el servicio de autenticaci贸n
app.use((req, res, next) => {
const userId = req.user.id;
asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
next();
});
});
// En el servicio de procesamiento de datos
async function processData(data) {
const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
logger.info(`[ID de usuario: ${userId}] Procesando datos: ${JSON.stringify(data)}`);
// ... procesar datos
}
Conclusi贸n
AsyncLocalStorage es una herramienta valiosa para gestionar variables de 谩mbito de solicitud en entornos as铆ncronos de JavaScript. Simplifica la gesti贸n del contexto en operaciones as铆ncronas, lo que hace que el c贸digo sea m谩s legible, mantenible y seguro. Al comprender sus casos de uso, mejores pr谩cticas y alternativas, puede aprovechar eficazmente AsyncLocalStorage para construir aplicaciones robustas y escalables. Sin embargo, es crucial considerar cuidadosamente sus implicaciones de rendimiento y usarlo con sensatez para evitar posibles problemas. Adopte AsyncLocalStorage con atenci贸n para mejorar sus pr谩cticas de desarrollo as铆ncrono de JavaScript.
Al incorporar ejemplos claros, consejos pr谩cticos y una descripci贸n general completa, esta gu铆a tiene como objetivo equipar a los desarrolladores de todo el mundo con el conocimiento para gestionar eficazmente el contexto as铆ncrono utilizando AsyncLocalStorage en sus aplicaciones JavaScript. Recuerde considerar las implicaciones de rendimiento y las alternativas para asegurar la mejor soluci贸n para sus necesidades espec铆ficas.