JavaScript'i 'using'-lause: Kaasaegne automaatne ressursside vabastamine

JavaScript kui keel on oma algusaegadest alates märkimisväärselt arenenud. Kaasaegne JavaScripti arendus rõhutab puhta, hooldatava ja jõudsa koodi kirjutamist. Üks oluline aspekt robustsete rakenduste loomisel on õige ressursihaldus. Traditsiooniliselt tugines JavaScript suuresti prügikoristusele (garbage collection) mälu vabastamiseks, kuid see protsess on mittedeterministlik, mis tähendab, et te ei tea täpselt, millal mälu vabastatakse. See võib põhjustada probleeme nagu mälulekked ja ettearvamatu rakenduse käitumine. 'using'-lause, mis on keelele suhteliselt uus lisandus, pakub võimsa mehhanismi automaatseks ressursside vabastamiseks, tagades, et ressursid vabastatakse kiiresti ja usaldusväärselt.

Miks on automaatne ressursside vabastamine oluline

Paljudes programmeerimiskeeltes vastutavad arendajad ressursside otsese vabastamise eest, kui neid enam ei vajata. See hõlmab näiteks failikäepidemeid, andmebaasiühendusi, võrgupesasid ja mälupuhvreid. Selle tegemata jätmine võib viia ressursside ammendumiseni, põhjustades jõudluse langust ja isegi rakenduse kokkujooksmist. Kuigi JavaScripti prügikoristaja aitab mõningaid neist probleemidest leevendada, ei ole see täiuslik lahendus. Prügikoristus käivitub perioodiliselt ja ei pruugi ressursse kohe vabastada, eriti kui neile viidatakse koodi mõnes osas endiselt. See viivitus on eriti problemaatiline pikaajaliselt töötavates rakendustes või nendes, mis käsitlevad suuri andmehulki.

Kujutage ette stsenaariumi, kus töötate failiga. Te avate faili, loete selle sisu ja seejärel sulgete selle. Kui unustate faili sulgeda, võib operatsioonisüsteem hoida faili avatuna, takistades teistel rakendustel sellele juurdepääsu või isegi põhjustades andmete riknemist. Sarnased probleemid võivad tekkida andmebaasiühendustega, kus jõudeolekus olevad ühendused võivad tarbida väärtuslikke serveriressursse. 'using'-lause pakub struktureeritud viisi tagamaks, et need ressursid vabastatakse alati, kui neid enam ei vajata, olenemata sellest, kas toimingu käigus tekib viga.

'Using'-lause tutvustus

'using'-lause on keele funktsioon, mis lihtsustab ressursihaldust JavaScriptis. See võimaldab teil määratleda ulatuse, mille sees ressurssi kasutatakse, ja kui sellest ulatusest väljutakse, vabastatakse ressurss automaatselt. See saavutatakse 'Symbol.dispose' ja 'Symbol.asyncDispose' sümbolite kaudu, mis määratlevad meetodid, mida kutsutakse välja 'using'-lausest väljumisel.

Kuidas see töötab

'using'-lause töötab tagades, et objekti 'Symbol.dispose' või 'Symbol.asyncDispose' meetod kutsutakse välja, kui 'using'-lause koodiplokist väljutakse. See juhtub olenemata sellest, kas plokist väljutakse tavapäraselt või erandi tõttu. 'using'-lause kasutamiseks peab objekt, mida kasutate, rakendama kas 'Symbol.dispose' (sünkroonseks vabastamiseks) või 'Symbol.asyncDispose' (asünkroonseks vabastamiseks) meetodit. Need meetodid vastutavad objekti poolt hoitavate ressursside vabastamise eest.

'using'-lause põhisüntaks on järgmine:

            using (resource) {
  // Kood, mis kasutab ressurssi
}

            

              
                Copy
              
            
          

Siin on resource objekt, mis rakendab 'Symbol.dispose' või 'Symbol.asyncDispose' meetodit. Looksulgedes olev kood on ulatus, kus ressurssi kasutatakse. Kui koodi täitmine lahkub sellest ulatusest (kas jõudes ploki lõppu või visates erandi), kutsutakse resource objekti 'Symbol.dispose' või 'Symbol.asyncDispose' meetod automaatselt välja.

Sünkroonne vabastamine Symbol.dispose abil

Ressursside jaoks, mida saab sünkroonselt vabastada, saate kasutada sümbolit 'Symbol.dispose'. See sümbol määratleb meetodi, mis teostab vajalikud puhastustoimingud. Siin on näide:

            class FileResource {
  constructor(filename) {
    this.filename = filename;
    this.fileHandle = fs.openSync(filename, 'r+');
    console.log(`Fail ${filename} avatud.`);
  }

  [Symbol.dispose]() {
    fs.closeSync(this.fileHandle);
    console.log(`Fail ${this.filename} suletud.`);
  }

  readSync(buffer, offset, length, position) {
    return fs.readSync(this.fileHandle, buffer, offset, length, position);
  }
}

const fs = require('node:fs');

try (const file = new FileResource('example.txt')) {
  const buffer = Buffer.alloc(1024);
  const bytesRead = file.readSync(buffer, 0, buffer.length, 0);
  console.log(`Loeti ${bytesRead} baiti failist.`);
  console.log(buffer.toString('utf8', 0, bytesRead));
} catch (err) {
  console.error('Tekkis viga:', err);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites esindab FileResource klass failiressurssi. Konstruktor avab faili ja 'Symbol.dispose' meetod sulgeb selle. 'using'-lause tagab, et fail suletakse automaatselt, kui plokist väljutakse. Kui 'try' ploki sees tekib viga, suletakse fail siiski 'using'-lause tõttu, vältides ressursileket.

Selgitus: Klass `FileResource` simuleerib failiressurssi. Meetod `[Symbol.dispose]()` sisaldab loogikat faili sünkroonseks sulgemiseks, kasutades `fs.closeSync()`. Plokk `try...using` tagab, et `[Symbol.dispose]()` kutsutakse välja plokist väljumisel, olenemata sellest, kas visatakse erand. See tagab, et fail suletakse alati.

Asünkroonne vabastamine Symbol.asyncDispose abil

Ressursside jaoks, mis nõuavad asünkroonset vabastamist, nagu võrgu- või andmebaasiühendused, saate kasutada sümbolit 'Symbol.asyncDispose'. See sümbol määratleb asünkroonse meetodi, mis teostab puhastustoimingud. Siin on näide hüpoteetilise andmebaasiühendusega:

            class DatabaseConnection {
  constructor(connectionString) {
    this.connectionString = connectionString;
    this.connection = null;
  }

  async connect() {
    // Simuleerib andmebaasiga ühendumist
    return new Promise(resolve => {
      setTimeout(() => {
        this.connection = { id: Math.random() }; // Simuleerib ühenduse objekti
        console.log(`Ühendatud andmebaasiga: ${this.connectionString}`);
        resolve();
      }, 500);
    });
  }

  async query(sql) {
    // Simuleerib päringu täitmist
    return new Promise(resolve => {
      setTimeout(() => {
        console.log(`Päringu täitmine: ${sql}`);
        resolve([{ result: 'some data' }]); // Simuleerib päringu tulemusi
      }, 200);
    });
  }

  async [Symbol.asyncDispose]() {
    // Simuleerib andmebaasiühenduse sulgemist
    return new Promise(resolve => {
      setTimeout(() => {
        console.log(`Andmebaasiühenduse sulgemine: ${this.connectionString}`);
        this.connection = null;
        resolve();
      }, 300);
    });
  }
}

async function main() {
  const connectionString = 'mongodb://localhost:27017/mydatabase';
  try {
    await using db = new DatabaseConnection(connectionString);
    await db.connect();
    const results = await db.query('SELECT * FROM users');
    console.log('Päringu tulemused:', results);
  } catch (err) {
    console.error('Tekkis viga:', err);
  }
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites esindab DatabaseConnection klass andmebaasiühendust. Konstruktor lähtestab ühendusstringi ja 'Symbol.asyncDispose' meetod sulgeb ühenduse asünkroonselt. 'await using' lause tagab, et ühendus suletakse automaatselt, kui plokist väljutakse. Jällegi, isegi kui andmebaasioperatsiooni ajal tekib viga, suletakse ühendus siiski, vältides ressursileket. Meetodid connect ja query on asünkroonsed, simuleerides reaalseid andmebaasioperatsioone.

Selgitus: Klass `DatabaseConnection` simuleerib asünkroonset andmebaasiühendust. Meetod `[Symbol.asyncDispose]()` on defineeritud asünkroonse funktsioonina, simuleerides andmebaasiühenduse sulgemist, mis tavaliselt hõlmab asünkroonseid operatsioone. Plokk `await using` tagab, et meetod `[Symbol.asyncDispose]()` kutsutakse asünkroonselt välja plokist väljumisel, puhastades andmebaasiühenduse. Simulatsioon aitab demonstreerida, kuidas asünkroonset ressursside puhastamist käsitletakse.

Kaudsed ja otsesed 'using' deklaratsioonid

'using'-lausel on kaks peamist vormi: kaudne ja otsene. Ülaltoodud näited demonstreerisid peamiselt otseseid deklaratsioone.

Otsene 'using'

Nagu näidetes näha, nõuavad otsesed deklaratsioonid const võtmesõna enne `using` sulgudes deklareeritavat muutujat (või `await` millele järgneb `const` asünkroonse vabastamise puhul). See tagab, et ressursi ulatus piirdub ainult `using` plokiga. Püüdes ressurssi väljaspool seda plokki kasutada, tekib viga. See jõustab rangema ressursi eluea, mis suurendab koodi ohutust ja vähendab väärkasutuse potentsiaali. Otsene 'using' deklaratsioon teeb väga selgeks, et ressurss vabastatakse plokist väljumisel.

            try (const file = new FileResource('example.txt')) {
  // Kasuta failiressurssi siin
}
// fail ei ole siin enam kättesaadav; 'file' kasutamise katse põhjustaks vea

            

              
                Copy
              
            
          

Kaudne 'using'

Kaudsed 'using' deklaratsioonid seevastu seovad ressursi *välise ulatusega*. See saavutatakse, jättes `const` võtmesõna ära. Kuigi see võib tunduda mugav, on see üldiselt taunitav, kuna see võib põhjustada segadust ja ressursi juhuslikku väärkasutust pärast selle vabastamist. Kaudse deklaratsiooniga jääb `using`-lauses deklareeritud muutuja kättesaadavaks ka väljaspool `using` plokki, kuigi selle hoitav ressurss on vabastatud. See võib põhjustada käitusaegseid vigu, kui kood üritab kasutada vabastatud ressurssi.

            let file;
try (file = new FileResource('example.txt')) {
  // Kasuta failiressurssi siin
}
// file on siin endiselt kättesaadav, kuid selle hoitav ressurss on vabastatud!
// 'file' kasutamine siin põhjustab tõenäoliselt vea või ootamatu käitumise.

            

              
                Copy
              
            
          

On tungivalt soovitatav kasutada otseseid `using` deklaratsioone (`const`), et parandada koodi selgust ja vältida tahtmatut juurdepääsu vabastatud ressurssidele.

'Using'-lause kasutamise eelised

• Automaatne ressursside vabastamine: Tagab, et ressursid vabastatakse alati, kui neid enam ei vajata, vältides ressursilekkeid ja parandades rakenduse usaldusväärsust.
• Lihtsustatud kood: Vähendab ressursihalduseks vajaliku korduvkoodi hulka, muutes koodi puhtamaks ja lihtsamini mõistetavaks. Puhastamiseks pole vaja `try...finally` plokke.
• Parem veakäsitlus: Käsitleb ressursside vabastamist automaatselt isegi erandite viskamisel, tagades, et ressursid vabastatakse alati, olenemata toimingu tulemusest.
• Deterministlik vabastamine: Pakub deterministlikumat viisi ressursside haldamiseks võrreldes ainult prügikoristusele tuginemisega. Kuigi prügikoristus on endiselt oluline, annab 'using'-lause teile rohkem kontrolli selle üle, millal ressursid vabastatakse.
• Suurem koodi ohutus: Hoiab ära ressursside juhusliku väärkasutuse, tagades, et need on korralikult vabastatud ja pole enam kättesaadavad pärast 'using' plokist väljumist (otseste deklaratsioonide korral).

'Using'-lause kasutusjuhud

'using'-lauset saab rakendada paljudes stsenaariumides, kus ressursihaldus on kriitilise tähtsusega. Siin on mõned levinumad kasutusjuhud:

• Failikäsitlus: Tagab, et failid suletakse alati pärast nende kasutamist, vältides failide riknemist ja ressursside ammendumist.
• Andmebaasiühendused: Sulgeb andmebaasiühendused, kui neid enam ei vajata, vabastades serveriressursse ja parandades jõudlust.
• Võrgupesad: Sulgeb võrgupesad, et vältida ressursilekkeid ja tagada ühenduste korrektne lõpetamine.
• Mälupuhvrid: Vabastab mälupuhvrid, kui neid enam ei vajata, vältides mälulekkeid ja parandades rakenduse jõudlust.
• Audio/video voogedastused: Sulgeb voogedastused, vabastades süsteemiressursse ja vältides võimalikku andmete riknemist.
• Graafikaressursid: Vabastab graafilisi ressursse nagu tekstuurid ja shaderid veebirakendustes.

Näiteid erinevatest tööstusharudest:

• Finantsteenused: Kõrgsagedusliku kauplemise rakendustes saab 'using'-lauset kasutada võrgupesade ja andmevoogude tõhusaks haldamiseks, tagades, et ressursid vabastatakse kiiresti jõudluse säilitamiseks.
• Tervishoid: Meditsiinilise pilditöötluse rakendustes saab 'using'-lauset kasutada suurte pildifailide ja mälupuhvrite haldamiseks, vältides mälulekkeid ja tagades, et ressursid vabastatakse, kui neid enam ei vajata.
• E-kaubandus: E-kaubanduse platvormidel saab 'using'-lauset kasutada andmebaasiühenduste ja tehinguressursside haldamiseks, tagades andmete järjepidevuse ja vältides ressursside ammendumist.

Parimad praktikad 'using'-lause kasutamiseks

Et 'using'-lausest maksimumi võtta, kaaluge järgmisi parimaid praktikaid:

• Kasutage alati otseseid deklaratsioone: Kasutage otseseid 'using' deklaratsioone (`const`), et tagada ressursside ulatuse piirdumine ainult 'using' plokiga, vältides juhuslikku väärkasutust ja parandades koodi selgust.
• Rakendage vabastamismeetodid korrektselt: Veenduge, et 'Symbol.dispose' või 'Symbol.asyncDispose' meetodid on korrektselt rakendatud, vabastades korralikult kõik objekti poolt hoitavad ressursid. Käsitlege võimalikke vigu nendes meetodites, et vältida erandite levimist.
• Vältige pikaealisi ressursse: Minimeerige ressursside eluiga, et vähendada ressursilekete potentsiaali. Kasutage 'using'-lauset, et tagada ressursside vabastamine niipea, kui neid enam ei vajata.
• Testige oma koodi põhjalikult: Testige oma koodi põhjalikult, et veenduda ressursside korrektses vabastamises. Kasutage mäluanalüüsi tööriistu ressursilekete tuvastamiseks ja parandamiseks.
• Kaaluge pesastatud 'using'-lauseid: Mitme ressursiga töötades kaaluge pesastatud 'using'-lausete kasutamist, et tagada ressursside vabastamine õiges järjekorras.
• Käsitlege erandeid: Kuigi 'using' käsitleb vabastamist erandite korral, tagage korralik erandikäsitlus oma ressursse kasutavas koodiplokis. See hoiab ära käsitlemata tagasilükkamised.
• Dokumenteerige oma ressursihaldus: Dokumenteerige selgelt, millised klassid haldavad ressursse ja kuidas 'using'-lauset tuleks kasutada.

Brauseri ja Node.js'i tugi

'using'-lause on JavaScriptis suhteliselt uus funktsioon. Kirjutamise ajal (2024) on see osa TC39 4. etapi ettepanekust ja on toetatud kaasaegsetes brauserites ja Node.js'is. Vanemad brauserid või Node.js'i versioonid ei pruugi seda siiski toetada. Võimalik, et peate kasutama transpilerit nagu Babel, et tagada oma koodi korrektne töötamine vanemates keskkondades.

Brauseri tugi: Chrome'i, Firefoxi, Safari ja Edge'i kaasaegsed versioonid toetavad üldiselt 'using'-lauset. Kõige ajakohasema teabe saamiseks kontrollige ühilduvustabeleid, näiteks MDN Web Docs'is leiduvaid.

Node.js'i tugi: Node.js'i versioonid 16 ja uuemad toetavad 'using'-lauset. Veenduge, et teie Node.js'i versioon on ajakohane.

Alternatiivid 'using'-lausele

Enne 'using'-lause kasutuselevõttu tuginesid arendajad tavaliselt 'try...finally' plokkidele, et tagada ressursside vabastamine. Kuigi see lähenemine on endiselt kehtiv, on see 'using'-lausega võrreldes sõnarohkem ja vigadele altim. Siin on näide:

            let file;
try {
  file = new FileResource('example.txt');
  // Kasuta failiressurssi siin
} catch (err) {
  console.error('Tekkis viga:', err);
} finally {
  if (file) {
    file[Symbol.dispose]();
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

'try...finally' plokk nõuab, et te kontrolliksite käsitsi, kas ressurss on olemas, ja seejärel kutsuksite vabastamismeetodi. See võib olla tülikas, eriti mitme ressursiga tegeledes. 'using'-lause lihtsustab seda protsessi, automatiseerides ressursside vabastamise, muutes koodi puhtamaks ja lihtsamini hooldatavaks.

Muud alternatiivid hõlmavad ressursihalduse teeke või mustreid, kuid need lisavad projektile sageli keerukust. `using`-lause pakub sisseehitatud keeletaseme lahendust, mis on nii elegantne kui ka tõhus.

Kokkuvõte

JavaScript'i 'using'-lause on võimas tööriist automaatseks ressursside vabastamiseks, mis aitab arendajatel kirjutada puhtamat, usaldusväärsemat ja jõudusamat koodi. Tagades, et ressursid vabastatakse alati, kui neid enam ei vajata, ennetab 'using'-lause ressursilekkeid, parandab veakäsitlust ja lihtsustab koodi hooldust. Kuna JavaScript areneb pidevalt, muutub 'using'-lause tõenäoliselt üha olulisemaks osaks kaasaegses veebiarenduses. Võtke see omaks, et kirjutada paremat JavaScripti koodi!

Edasine õpe

• TC39 ettepanekud: Jälgige TC39 ettepanekuid 'using'-lause kohta, et olla kursis viimaste arengutega.
• MDN Web Docs: 'using'-lause ja selle kasutamise kohta põhjaliku dokumentatsiooni saamiseks vaadake MDN Web Docs'i.
• Veebipõhised õpetused ja näited: Uurige veebipõhiseid õpetusi ja näiteid, et saada praktilisi kogemusi 'using'-lausega.