JavaScripti asünkroonse konteksti muutujate pärimine: konteksti levitamise ahela valdamine

Asünkroonne programmeerimine on kaasaegse JavaScripti arenduse nurgakivi, eriti Node.js-i ja brauserikeskkondades. Kuigi see pakub olulisi jõudluseeliseid, toob see kaasa ka keerukusi, eriti konteksti haldamisel üle asünkroonsete operatsioonide. Muutujate ja asjakohaste andmete kättesaadavuse tagamine kogu täitmisahela vältel on kriitilise tähtsusega selliste ülesannete jaoks nagu logimine, autentimine, jälitamine ja päringute käsitlemine. Siin muutubki oluliseks asünkroonse konteksti muutujate pärimise mõistmine ja rakendamine.

Asünkroonse konteksti väljakutsete mõistmine

Sünkroonses JavaScriptis on muutujatele juurdepääs lihtne. Vanema skoobis deklareeritud muutujad on lapse skoopis kergesti kättesaadavad. Asünkroonsed operatsioonid aga rikuvad selle lihtsa mudeli. Tagasikutsed, lubadused ja async/await toovad sisse punkte, kus täitmiskontekst võib nihkuda, potentsiaalselt kaotades juurdepääsu olulistele andmetele. Mõelgem järgmisele näitele:

            function processRequest(req, res) {
  const userId = req.headers['user-id'];

  setTimeout(() => {
    // Probleem: Kuidas me siin userId-le ligi pääseme?
    console.log(`Processing request for user: ${userId}`); // userId võib olla määratlemata!
    res.send('Request processed');
  }, 1000);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles lihtsustatud stsenaariumis ei pruugi päringu päistest saadud `userId` olla usaldusväärselt kättesaadav `setTimeout` tagasikutse sees. See on sellepärast, et tagasikutse käivitatakse erinevas sündmusteahela iteratsioonis, kaotades potentsiaalselt algse konteksti.

Sissejuhatus AsyncLocalStorage'i

AsyncLocalStorage, mis võeti kasutusele Node.js 14-s, pakub mehhanismi andmete salvestamiseks ja hankimiseks, mis püsivad üle asünkroonsete operatsioonide. See toimib nagu lõime-lokaalne salvestusruum teistes keeltes, kuid on spetsiaalselt loodud JavaScripti sündmuspõhise, mitteblokeeriva keskkonna jaoks.

Kuidas AsyncLocalStorage töötab

AsyncLocalStorage võimaldab teil luua salvestusruumi instantsi, mis säilitab oma andmed kogu asünkroonse täitmiskonteksti eluea jooksul. See kontekst levib automaatselt üle `await` kutsete, lubaduste ja muude asünkroonsete piiride, tagades, et salvestatud andmed jäävad kättesaadavaks.

AsyncLocalStorage'i põhikasutus

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function processRequest(req, res) {
  const userId = req.headers['user-id'];

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

    setTimeout(() => {
      const currentUserId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
      console.log(`Processing request for user: ${currentUserId}`);
      res.send('Request processed');
    }, 1000);
  });
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles muudetud näites loob `AsyncLocalStorage.run()` uue täitmiskonteksti algse salvestusruumiga (antud juhul `Map`). Seejärel salvestatakse `userId` sellesse konteksti, kasutades `asyncLocalStorage.getStore().set()`. `setTimeout` tagasikutse sees hangib `asyncLocalStorage.getStore().get()` `userId` kontekstist, tagades selle kättesaadavuse ka pärast asünkroonset viivitust.

Põhimõisted: Store ja Run

• Store: Salvestusruum on konteiner teie kontekstiandmete jaoks. See võib olla mis tahes JavaScripti objekt, kuid tavaline on kasutada `Map`-i või lihtsat objekti. Salvestusruum on unikaalne iga asünkroonse täitmiskonteksti jaoks.
• Run: `run()` meetod käivitab funktsiooni AsyncLocalStorage instantsi kontekstis. See aktsepteerib salvestusruumi ja tagasikutsefunktsiooni. Kõik selle tagasikutse sees (ja kõik selle käivitatud asünkroonsed operatsioonid) omavad juurdepääsu sellele salvestusruumile.

AsyncResource: lünga täitmine natiivsete asünkroonsete operatsioonidega

Kuigi AsyncLocalStorage pakub võimsat mehhanismi konteksti levitamiseks JavaScripti koodis, ei laiene see automaatselt natiivsetele asünkroonsetele operatsioonidele nagu failisüsteemile juurdepääs või võrgupäringud. AsyncResource täidab selle lünga, võimaldades teil need operatsioonid selgesõnaliselt siduda praeguse AsyncLocalStorage kontekstiga.

AsyncResource'i mõistmine

AsyncResource võimaldab teil luua asünkroonse operatsiooni esituse, mida AsyncLocalStorage saab jälgida. See tagab, et AsyncLocalStorage kontekst levitatakse korrektselt natiivse asünkroonse operatsiooniga seotud tagasikutsetele või lubadustele.

AsyncResource'i kasutamine

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function processRequest(req, res) {
  const userId = req.headers['user-id'];

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

    const resource = new AsyncResource('file-read-operation');

    fs.readFile('data.txt', 'utf8', (err, data) => {
      resource.runInAsyncScope(() => {
        const currentUserId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
        console.log(`Processing data for user ${currentUserId}: ${data.length} bytes read`);
        res.send('Request processed');
        resource.emitDestroy();
      });
    });
  });
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites kasutatakse `AsyncResource`'i `fs.readFile` operatsiooni mähkimiseks. `resource.runInAsyncScope()` tagab, et `fs.readFile` tagasikutsefunktsioon käivitatakse AsyncLocalStorage kontekstis, muutes `userId` kättesaadavaks. `resource.emitDestroy()` kutse on kriitilise tähtsusega ressursside vabastamiseks ja mälulekete vältimiseks pärast asünkroonse operatsiooni lõpuleviimist. Märkus: `emitDestroy()` kutsumata jätmine võib põhjustada ressursilekkeid ja rakenduse ebastabiilsust.

Põhimõisted: ressursside haldamine

• Ressursi loomine: Looge `AsyncResource` instants enne asünkroonse operatsiooni algatamist. Konstruktor võtab nime (kasutatakse silumiseks) ja valikulise `triggerAsyncId`.
• Konteksti levitamine: Kasutage `runInAsyncScope()` tagasikutsefunktsiooni käivitamiseks AsyncLocalStorage kontekstis.
• Ressursi hävitamine: Kutsuge `emitDestroy()` ressursside vabastamiseks, kui asünkroonne operatsioon on lõpule viidud.

Konteksti levitamise ahela ehitamine

AsyncLocalStorage'i ja AsyncResource'i tõeline jõud peitub nende võimes luua konteksti levitamise ahel, mis hõlmab mitmeid asünkroonseid operatsioone ja funktsioonikutseid. See võimaldab teil säilitada ühtset ja usaldusväärset konteksti kogu oma rakenduses.

Näide: mitmekihiline asünkroonne voog

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

async function fetchData() {
  return new Promise((resolve) => {
    const resource = new AsyncResource('data-fetch');
    fs.readFile('data.txt', 'utf8', (err, data) => {
      resource.runInAsyncScope(() => {
        resolve(data);
        resource.emitDestroy();
      });
    });
  });
}

async function processData(data) {
  const currentUserId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  console.log(`Processing data for user ${currentUserId}: ${data.length} bytes`);
  return `Processed by user ${currentUserId}: ${data.substring(0, 20)}...`;
}

async function sendResponse(processedData, res) {
  res.send(processedData);
}

function processRequest(req, res) {
  const userId = req.headers['user-id'];

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

    const data = await fetchData();
    const processedData = await processData(data);
    await sendResponse(processedData, res);
  });
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites algatab voo `processRequest`. See kasutab `AsyncLocalStorage.run()` esialgse konteksti loomiseks `userId`-ga. `fetchData` loeb andmeid failist asünkroonselt, kasutades `AsyncResource`'i. Seejärel pääseb `processData` juurde `userId`-le AsyncLocalStorage'ist, et andmeid töödelda. Lõpuks saadab `sendResponse` töödeldud andmed tagasi kliendile. Oluline on see, et `userId` on kättesaadav kogu selle asünkroonse ahela vältel tänu AsyncLocalStorage'i pakutavale konteksti levitamisele.

Konteksti levitamise ahela eelised

• Lihtsustatud logimine: Juurdepääs päringuspetsiifilisele teabele (nt kasutaja ID, päringu ID) oma logimisloogikas ilma seda selgesõnaliselt mitme funktsioonikutse kaudu edasi andmata. See muudab silumise ja auditeerimise lihtsamaks.
• Tsentraliseeritud seadistamine: Salvestage konkreetse päringu või operatsiooniga seotud seadistussätted AsyncLocalStorage konteksti. See võimaldab teil dünaamiliselt kohandada rakenduse käitumist vastavalt kontekstile.
• Täiustatud vaadeldavus: Integreerige jälitussüsteemidega, et jälgida asünkroonsete operatsioonide täitmisvoogu ja tuvastada jõudluse kitsaskohti.
• Parem turvalisus: Hallake turvalisusega seotud teavet (nt autentimismärgid, autoriseerimisrollid) kontekstis, tagades ühtse ja turvalise juurdepääsukontrolli.

AsyncLocalStorage'i ja AsyncResource'i kasutamise parimad praktikad

Kuigi AsyncLocalStorage ja AsyncResource on võimsad tööriistad, tuleks neid kasutada kaalutletult, et vältida jõudluse lisakulu ja võimalikke lõkse.

Minimeerige salvestusruumi suurust

Salvestage ainult need andmed, mis on asünkroonse konteksti jaoks tõeliselt vajalikud. Vältige suurte objektide või ebavajalike andmete salvestamist, kuna see võib mõjutada jõudlust. Kaaluge kergete andmestruktuuride, näiteks Map-ide või tavaliste JavaScripti objektide kasutamist.

Vältige liigset konteksti vahetamist

Sagedased `AsyncLocalStorage.run()` kutsed võivad tekitada jõudluse lisakulu. Grupeerige seotud asünkroonsed operatsioonid võimaluse korral ühte konteksti. Vältige AsyncLocalStorage kontekstide ebavajalikku pesastamist.

Käsitsege vigu sujuvalt

Veenduge, et AsyncLocalStorage kontekstis esinevad vead käsitletaks korrektselt. Kasutage try-catch plokke või vigade käsitlemise vahevara, et vältida käsitlemata erandite konteksti levitamise ahela katkestamist. Kaaluge vigade logimist kontekstipõhise teabega, mis on hangitud AsyncLocalStorage salvestusruumist, et hõlbustada silumist.

Kasutage AsyncResource'i vastutustundlikult

Kutsuge alati `resource.emitDestroy()` pärast asünkroonse operatsiooni lõpuleviimist ressursside vabastamiseks. Selle tegemata jätmine võib põhjustada mälulekkeid ja rakenduse ebastabiilsust. Kasutage AsyncResource'i ainult siis, kui see on vajalik lünga täitmiseks JavaScripti koodi ja natiivsete asünkroonsete operatsioonide vahel. Puhtalt JavaScripti asünkroonsete operatsioonide jaoks on sageli piisav ainult AsyncLocalStorage.

Kaaluge jõudluse mõjusid

AsyncLocalStorage ja AsyncResource tekitavad teatud jõudluse lisakulu. Kuigi see on enamiku rakenduste jaoks üldiselt vastuvõetav, on oluline olla teadlik potentsiaalsest mõjust, eriti jõudluskriitilistes stsenaariumides. Profiilige oma koodi ja mõõtke AsyncLocalStorage'i ja AsyncResource'i kasutamise jõudluse mõju, et tagada selle vastavus teie rakenduse nõuetele.

Näide: kohandatud logija rakendamine AsyncLocalStorage'iga

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

const logger = {
  log: (message) => {
    const requestId = asyncLocalStorage.getStore()?.get('requestId') || 'N/A';
    console.log(`[${requestId}] ${message}`);
  },
  error: (message) => {
    const requestId = asyncLocalStorage.getStore()?.get('requestId') || 'N/A';
    console.error(`[${requestId}] ERROR: ${message}`);
  },
};

function processRequest(req, res, next) {
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(7); // Genereeri unikaalne päringu ID

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    logger.log('Request received');
    next(); // Anna juhtimine edasi järgmisele vahevarale
  });
}

// Kasutusnäide (Express.js rakenduses)
// app.use(processRequest);
// app.get('/data', (req, res) => {
//   logger.log('Fetching data...');
//   res.send('Data retrieved successfully');
// });

// Vigade korral:
// try {
//   // mingi kood, mis võib vea visata
// } catch (error) {
//   logger.error(`An error occurred: ${error.message}`);
//   // ...
// }

            

              
                Copy
              
            
          

See näide demonstreerib, kuidas AsyncLocalStorage'i saab kasutada kohandatud logija rakendamiseks, mis lisab automaatselt päringu ID igale logisõnumile. See välistab vajaduse päringu ID-d selgesõnaliselt logimisfunktsioonidele edasi anda, muutes koodi puhtamaks ja lihtsamini hooldatavaks.

Alternatiivid AsyncLocalStorage'ile

Kuigi AsyncLocalStorage pakub robustset lahendust konteksti levitamiseks, on olemas ka teisi lähenemisviise. Sõltuvalt teie rakenduse konkreetsetest vajadustest võivad need alternatiivid olla sobivamad.

Selgesõnaline konteksti edastamine

Lihtsaim lähenemisviis on kontekstiandmete selgesõnaline edastamine argumentidena funktsioonikutsetele. Kuigi see on otsekohene, võib see muutuda tülikaks ja vigaderohkeks, eriti keerulistes asünkroonsetes voogudes. See seob ka funktsioonid tihedalt kontekstiandmetega, muutes koodi vähem modulaarseks ja korduvkasutatavaks.

cls-hooked (kogukonna moodul)

`cls-hooked` on populaarne kogukonna moodul, mis pakub sarnast funktsionaalsust AsyncLocalStorage'ile, kuid tugineb Node.js API monkey-patching'ule. Kuigi seda võib mõnel juhul olla lihtsam kasutada, on üldiselt soovitatav kasutada võimaluse korral natiivset AsyncLocalStorage'i, kuna see on jõudsam ja tekitab vähem tõenäoliselt ühilduvusprobleeme.

Konteksti levitamise teegid

Mitmed teegid pakuvad kõrgema taseme abstraktsioone konteksti levitamiseks. Need teegid pakuvad sageli funktsioone nagu automaatne jälitamine, logimise integreerimine ja tugi erinevatele kontekstitüüpidele. Näideteks on teegid, mis on mõeldud konkreetsetele raamistikele või vaadeldavusplatvormidele.

Kokkuvõte

JavaScripti AsyncLocalStorage ja AsyncResource pakuvad võimsaid mehhanisme konteksti haldamiseks üle asünkroonsete operatsioonide. Mõistes salvestusruumide, käivituste ja ressursside haldamise kontseptsioone, saate ehitada robustseid, hooldatavaid ja vaadeldavaid asünkroonseid rakendusi. Kuigi alternatiivid on olemas, pakub AsyncLocalStorage enamiku kasutusjuhtude jaoks natiivset ja jõudsat lahendust. Järgides parimaid praktikaid ja hoolikalt kaaludes jõudluse mõjusid, saate AsyncLocalStorage'i abil oma koodi lihtsustada ja parandada oma asünkroonsete rakenduste üldist kvaliteeti. Tulemuseks on kood, mida pole mitte ainult lihtsam siluda, vaid mis on ka turvalisem, usaldusväärsem ja skaleeritavam tänapäeva keerulistes asünkroonsetes keskkondades. Ärge unustage kriitilist sammu `resource.emitDestroy()` `AsyncResource`'i kasutamisel, et vältida potentsiaalseid mälulekkeid. Võtke need tööriistad omaks, et vallutada asünkroonse konteksti keerukused ja ehitada tõeliselt erakordseid JavaScripti rakendusi.