Asünkroonsest voost massiiviks: põhjalik juhend JavaScripti `toArray()` abimeetodi kohta

Kaasaegses veebiarenduse maailmas ei ole asünkroonsed operatsioonid lihtsalt tavalised; need on reageerimisvõimeliste ja mitteblokeerivate rakenduste alustala. Alates andmete hankimisest API-st kuni failide lugemiseni kettalt on ajas saabuvate andmete haldamine arendajate igapäevane ülesanne. JavaScript on selle keerukuse haldamiseks märkimisväärselt arenenud, liikudes tagasihelistamise püramiididest lubaduste (Promises) juurde ja seejärel elegantse `async/await` süntaksini. Järgmine piir selles evolutsioonis on asünkroonsete andmevoogude oskuslik käsitlemine ning selle keskmes on asünkroonsed iteraatorid.

Kuigi asünkroonsed iteraatorid pakuvad võimsat viisi andmete osade kaupa tarbimiseks, on palju olukordi, kus on vaja edasiseks töötlemiseks koguda kõik andmed voost ühte massiivi. Ajalooliselt nõudis see käsitsi kirjutatud, sageli paljusõnalist ja korduvat koodi. Aga enam mitte. ECMAScriptis on standardiseeritud rida uusi abimeetodeid iteraatoritele ja üks kõige otstarbekamaid neist on .toArray().

See põhjalik juhend sukeldub sügavale asyncIterator.toArray() meetodisse. Uurime, mis see on, miks see nii kasulik on ja kuidas seda tõhusalt kasutada praktiliste, reaalsete näidete abil. Käsitleme ka olulisi jõudluskaalutlusi, et tagada selle võimsa tööriista vastutustundlik kasutamine.

Alus: kiire meeldetuletus asünkroonsetest iteraatoritest

Enne kui saame hinnata toArray() lihtsust, peame kõigepealt mõistma probleemi, mida see lahendab. Vaatame lühidalt uuesti üle asünkroonsed iteraatorid.

Asünkroonne iteraator on objekt, mis vastab asünkroonse iteraatori protokollile. Sellel on [Symbol.asyncIterator]() meetod, mis tagastab objekti next() meetodiga. Iga next() väljakutse tagastab lubaduse (Promise), mis laheneb objektiks kahe omadusega: value (järjestuse järgmine väärtus) ja done (tõeväärtus, mis näitab, kas järjestus on lõppenud).

Kõige levinum viis asünkroonse iteraatori loomiseks on asünkroonse generaatorfunktsiooniga (async function*). Need funktsioonid saavad väärtusi yieldida ja kasutada asünkroonsete operatsioonide jaoks awaiti.

'Vana' viis: voo andmete käsitsi kogumine

Kujutage ette, et teil on asünkroonne generaator, mis väljastab viivitusega numbrite jada. See simuleerib operatsiooni nagu andmeosade hankimine võrgust.

            async function* numberStream() {
  yield 1;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 2;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 3;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Enne toArray() tulekut, kui soovisite kõik need numbrid ühte massiivi saada, kasutasite tavaliselt for await...of tsüklit ja lükkasite iga elemendi käsitsi eelnevalt deklareeritud massiivi.

            async function collectStreamManually() {
  const stream = numberStream();
  const results = []; // 1. Initsialiseeri tühi massiiv

  for await (const value of stream) { // 2. Käi asünkroonne iteraator tsükliga läbi
    results.push(value); // 3. Lisa iga väärtus massiivi
  }

  console.log(results); // Väljund: [1, 2, 3]
  return results;
}

collectStreamManually();

            

              
                Copy
              
            
          

See kood töötab täiesti hästi, kuid see on korduv ja standardne. Peate deklareerima tühja massiivi, seadistama tsükli ja sinna väärtusi lisama. Nii tavalise operatsiooni jaoks tundub see olevat rohkem tööd kui peaks. See on täpselt see muster, mida toArray() eesmärk on kaotada.

Tutvustame toArray() abimeetodit

toArray() meetod on uus sisseehitatud abimeetod, mis on saadaval kõikidel asünkroonsetel iteraatorobjektidel. Selle eesmärk on lihtne, kuid võimas: see tarbib kogu asünkroonse iteraatori ja tagastab ühe lubaduse (Promise), mis laheneb massiiviks, mis sisaldab kõiki iteraatori poolt väljastatud väärtusi.

Refaktoorime oma eelmise näite, kasutades toArray():

            async function* numberStream() {
  yield 1;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 2;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 3;
}

async function collectStreamWithToArray() {
  const stream = numberStream();
  const results = await stream.toArray(); // Ongi kõik!

  console.log(results); // Väljund: [1, 2, 3]
  return results;
}

collectStreamWithToArray();

            

              
                Copy
              
            
          

Vaadake erinevust! Asendasime kogu for await...of tsükli ja käsitsi massiivi haldamise üheainsa, väljendusrikka koodireaga: await stream.toArray(). See kood pole mitte ainult lühem, vaid ka oma kavatsuselt selgem. See ütleb otse, "võta see voog ja teisenda see massiiviks."

Saadavus

Iteraatori abimeetodite ettepanek (Iterator Helpers proposal), mis sisaldab toArray(), on osa ECMAScript 2023 standardist. See on saadaval kaasaegsetes JavaScripti keskkondades:

• Node.js: Versioon 20+ (varasemates versioonides lipu --experimental-iterator-helpers taga)
• Deno: Versioon 1.25+
• Veebilehitsejad: Saadaval Chrome'i (110+), Firefoxi (115+) ja Safari (17+) uuemates versioonides.

Praktilised kasutusjuhud ja näited

toArray() tõeline võimsus avaldub reaalsetes olukordades, kus tegelete keerukate asünkroonsete andmeallikatega. Uurime mõnda neist.

Kasutusjuht 1: Lehekülgedeks jaotatud API andmete hankimine

Klassikaline asünkroonne väljakutse on lehekülgedeks jaotatud API tarbimine. Peate hankima esimese lehe, töötlema seda, kontrollima, kas on olemas järgmine leht, hankima selle ja nii edasi, kuni kõik andmed on kätte saadud. Asünkroonne generaator on ideaalne vahend selle loogika kapseldamiseks.

Kujutame ette hüpoteetilist API-t /api/users?page=N, mis tagastab kasutajate nimekirja ja lingi järgmisele lehele.

            // Mock fetch-funktsioon API-kutsete simuleerimiseks
async function mockFetch(url) {
  console.log(`Fetching ${url}...`);
  const page = parseInt(url.split('=')[1] || '1', 10);

  if (page > 3) {
    // Rohkem lehti pole
    return { json: () => Promise.resolve({ data: [], nextPageUrl: null }) };
  }

  // Simuleeri võrguviivitust
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200));

  return {
    json: () => Promise.resolve({
      data: [`User ${(page-1)*2 + 1}`, `User ${(page-1)*2 + 2}`],
      nextPageUrl: `/api/users?page=${page + 1}`
    })
  };
}

// Asünkroonne generaator lehekülgedeks jaotamise haldamiseks
async function* fetchAllUsers() {
  let nextUrl = '/api/users?page=1';

  while (nextUrl) {
    const response = await mockFetch(nextUrl);
    const body = await response.json();

    // Väljasta iga kasutaja eraldi praeguselt lehelt
    for (const user of body.data) {
      yield user;
    }

    nextUrl = body.nextPageUrl;
  }
}

// Nüüd, kasutades toArray(), et saada kõik kasutajad
async function main() {
  console.log('Starting to fetch all users...');
  const allUsers = await fetchAllUsers().toArray();

  console.log('\n--- All Users Collected ---');
  console.log(allUsers);
  // Väljund:
  // [
  //   'User 1', 'User 2',
  //   'User 3', 'User 4',
  //   'User 5', 'User 6'
  // ]
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites peidab fetchAllUsers asünkroonne generaator kogu lehtede läbikäimise keerukuse. Selle generaatori tarbija ei pea lehekülgedeks jaotamisest midagi teadma. Nad kutsuvad lihtsalt välja .toArray() ja saavad lihtsa massiivi kõikidest kasutajatest kõikidelt lehtedelt. See on tohutu edasiminek koodi organiseerimisel ja taaskasutatavusel.

Kasutusjuht 2: failivoogude töötlemine Node.js-is

Failidega töötamine on veel üks levinud asünkroonsete andmete allikas. Node.js pakub võimsaid voo-API-sid failide lugemiseks tükk-tüki haaval, et vältida kogu faili korraga mällu laadimist. Saame neid voogusid hõlpsasti kohandada asünkroonseks iteraatoriks.

Oletame, et meil on CSV-fail ja me tahame saada massiivi kõikidest selle ridadest.

            // See näide on Node.js keskkonna jaoks
import { createReadStream } from 'fs';
import { createInterface } from 'readline';

// Generaator, mis loeb faili rida-realt
async function* linesFromFile(filePath) {
  const fileStream = createReadStream(filePath);
  const rl = createInterface({
    input: fileStream,
    crlfDelay: Infinity
  });

  for await (const line of rl) {
    yield line;
  }
}

// Kasutades toArray(), et saada kõik read
async function processCsvFile() {
  // Eeldades, et fail nimega 'data.csv' on olemas
  // sisuga nagu:
  // id,name,country
  // 1,Alice,Global
  // 2,Bob,International
  try {
    const lines = await linesFromFile('data.csv').toArray();
    console.log('File content as an array of lines:');
    console.log(lines);
  } catch (error) {
    console.error('Error reading file:', error.message);
  }
}

processCsvFile();

            

              
                Copy
              
            
          

See on uskumatult puhas. Funktsioon linesFromFile pakub korralikku abstraktsiooni ja toArray() kogub tulemused. Kuid see näide viib meid kriitilise punktini...

HOIATUS: ETTEVAATUST MÄLUKASUTUSEGA!

toArray() meetod on ahne operatsioon. See jätkab iteraatori tarbimist ja iga väärtuse mällu salvestamist, kuni iteraator on ammendatud. Kui kasutate toArray() väga suure faili (nt mitu gigabaiti) voo puhul, võib teie rakendus kergesti mälu tühjaks saada ja kokku joosta. Kasutage toArray() ainult siis, kui olete kindel, et kogu andmestik mahub mugavalt teie süsteemi saadaolevasse RAM-i.

Kasutusjuht 3: iteraatori operatsioonide aheldamine

toArray() muutub veelgi võimsamaks, kui seda kombineerida teiste iteraatori abimeetoditega nagu .map() ja .filter(). See võimaldab teil luua deklaratiivseid, funktsionaalses stiilis konveiereid asünkroonsete andmete töötlemiseks. See toimib "terminaalse" operatsioonina, mis materialiseerib teie konveieri tulemused.

Laiendame oma lehekülgedeks jaotatud API näidet. Seekord tahame ainult teatud domeenist pärit kasutajate nimesid ja tahame need vormindada suurtähtedega.

            // Kasutades mock API-t, mis tagastab kasutajaobjekte
async function* fetchAllUserObjects() {
  // ... (sarnane lehekülgede loogika nagu enne, aga väljastab objekte)
  yield { id: 1, name: 'Alice', email: 'alice@example.com' };
  yield { id: 2, name: 'Bob', email: 'bob@workplace.com' };
  yield { id: 3, name: 'Charlie', email: 'charlie@example.com' };
  // ... jne.
}

async function getFormattedUsers() {
  const userStream = fetchAllUserObjects();

  const formattedUsers = await userStream
    .filter(user => user.email.endsWith('@example.com')) // 1. Filtreeri kindlate kasutajate jaoks
    .map(user => user.name.toUpperCase())              // 2. Teisenda andmeid
    .toArray();                                       // 3. Kogu tulemused

  console.log(formattedUsers);
  // Väljund: ['ALICE', 'CHARLIE']
}

getFormattedUsers();

            

              
                Copy
              
            
          

See on koht, kus paradigma tõeliselt särab. Iga samm ahelas (filter, map) töötab voo peal laisalt, töödeldes ühte elementi korraga. Lõplik toArray() kutse on see, mis käivitab kogu protsessi ja kogub lõplikud, teisendatud andmed massiivi. See kood on hästi loetav, hooldatav ja sarnaneb väga tuttavate meetoditega Array.prototype'is.

Jõudluskaalutlused ja parimad tavad

Professionaalse arendajana ei piisa sellest, et teate, kuidas tööriista kasutada; peate ka teadma millal ja millal mitte seda kasutada. Siin on peamised kaalutlused toArray() jaoks.

Millal kasutada toArray()

• Väikesed kuni keskmise suurusega andmehulgad: Kui olete kindel, et voost pärinevate elementide koguarv mahub probleemideta mällu.
• Järgnevad operatsioonid nõuavad massiivi: Kui teie loogika järgmine samm nõuab kogu andmestikku korraga. Näiteks peate andmeid sortima, leidma mediaanväärtuse või edastama need kolmanda osapoole teegile, mis aktsepteerib ainult massiivi.
• Testide lihtsustamine: toArray() on suurepärane asünkroonsete generaatorite testimiseks. Saate hõlpsasti koguda oma generaatori väljundi ja veenduda, et tulemuseks olev massiiv vastab teie ootustele.

Millal VÄLTIDA toArray() (ja mida selle asemel teha)

• Väga suured või lõpmatud vood: See on kõige olulisem reegel. Mitme gigabaidiste failide, reaalajas andmevoogude (nagu aktsiahinnad) või mis tahes tundmatu pikkusega voo puhul on toArray() kasutamine kindel viis katastroofini.
• Kui saate elemente töödelda üksikult: Kui teie eesmärk on iga element töödelda ja seejärel see kõrvaldada (nt salvestada iga kasutaja ükshaaval andmebaasi), pole vaja neid kõiki enne massiivi puhverdada.

Alternatiiv: kasutage for await...of

Suurte voogude puhul, kus saate elemente töödelda ükshaaval, jääge klassikalise for await...of tsükli juurde. See töötleb voogu konstantse mälukasutusega, kuna iga element käsitletakse ja seejärel muutub see prügikoristuseks kõlblikuks.

            // HEA: Potentsiaalselt hiiglasliku voo töötlemine madala mälukasutusega
async function processLargeStream() {
  const userStream = fetchAllUserObjects(); // Võib olla miljoneid kasutajaid

  for await (const user of userStream) {
    // Töötle iga kasutajat eraldi
    await saveUserToDatabase(user);
    console.log(`Saved ${user.name}`);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Vigade käsitlemine toArray() abil

Mis juhtub, kui voo keskel tekib viga? Kui mõni asünkroonse iteraatori ahela osa lükkab lubaduse (Promise) tagasi, lükatakse ka toArray() poolt tagastatud lubadus sama veaga tagasi. See tähendab, et saate kutse mähkida standardsesse try...catch plokki, et tõrkeid sujuvalt käsitleda.

            async function* faultyStream() {
  yield 1;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 2;
  // Simuleeri ootamatut viga
  throw new Error('Network connection lost!');
  // Järgmist yield'i ei saavutata kunagi
  // yield 3;
}

async function main() {
  try {
    const results = await faultyStream().toArray();
    console.log('This will not be logged.');
  } catch (error) {
    console.error('Caught an error from the stream:', error.message);
    // Väljund: Caught an error from the stream: Network connection lost!
  }
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

toArray() kutse ebaõnnestub kiiresti. See ei oota, kuni voog väidetavalt lõpeb; niipea kui tagasilükkamine toimub, katkestatakse kogu operatsioon ja viga levitatakse edasi.

Kokkuvõte: väärtuslik tööriist teie asünkroonses tööriistakastis

asyncIterator.toArray() meetod on fantastiline täiendus JavaScripti keelele. See lahendab levinud ja korduva ülesande — kõigi elementide kogumise asünkroonsest voost massiivi — lühikese, loetava ja deklaratiivse süntaksiga.

Võtame kokku peamised järeldused:

• Lihtsus: See vähendab drastiliselt korduvat koodi, mida on vaja asünkroonse voo massiiviks teisendamiseks, asendades käsitsi tsüklid üheainsa meetodikutsungiga.
• Loetavus: Kood, mis kasutab toArray(), on sageli isedokumenteerivam. stream.toArray() edastab selgelt oma kavatsuse.
• Kompositsioonilisus: See toimib ideaalse terminaalse operatsioonina teiste iteraatori abimeetodite, nagu .map() ja .filter(), ahelate jaoks, võimaldades võimsaid, funktsionaalses stiilis andmetöötluskonveiereid.
• Hoiatussõna: Selle suurim tugevus on ka selle suurim potentsiaalne lõks. Olge alati teadlik mälutarbimisest. toArray() on mõeldud andmekogumitele, mille kohta teate, et need mahuvad mällu.

Mõistes nii selle võimsust kui ka piiranguid, saate toArray() abil kirjutada puhtamat, väljendusrikkamat ja paremini hooldatavat asünkroonset JavaScripti. See kujutab endast järjekordset sammu edasi, muutes keeruka asünkroonse programmeerimise sama loomulikuks ja intuitiivseks kui lihtsate, sünkroonsete kollektsioonidega töötamine.