JavaScripti asünkroonne kontekst: Päringupõhiste muutujate haldamine

Asünkroonne programmeerimine on kaasaegse JavaScripti arenduse nurgakivi, eriti sellistes keskkondades nagu Node.js, kus mitteblokeeriv I/O on jõudluse jaoks ülioluline. Kuid konteksti haldamine asünkroonsete toimingute vahel võib olla keeruline. Siin tuleb mängu JavaScripti asünkroonne kontekst, täpsemalt AsyncLocalStorage.

Mis on asünkroonne kontekst?

Asünkroonne kontekst viitab võimele siduda andmeid asünkroonse toiminguga, mis püsib kogu selle elutsükli jooksul. See on oluline stsenaariumide puhul, kus teil on vaja säilitada päringupõhist teavet (nt kasutaja ID, päringu ID, jälgimisteave) mitme asünkroonse kõne jooksul. Ilma nõuetekohase kontekstihalduseta võib silumine, logimine ja turvalisus muutuda oluliselt keerukamaks.

Konteksti säilitamise väljakutse asünkroonsetes toimingutes

Traditsioonilised lähenemisviisid konteksti haldamiseks, nagu muutujate selgesõnaline edastamine funktsioonikõnede kaudu, võivad muutuda kohmakaks ja veaohtlikuks, kui asünkroonse koodi keerukus suureneb. Tagasikutsumise põrgu ja lubaduste jadad võivad konteksti voogu varjata, põhjustades hooldusprobleeme ja potentsiaalseid turvaauke. Kaaluge seda lihtsustatud näidet:

function processRequest(req, res) {
  const userId = req.userId;

  fetchData(userId, (data) => {
    transformData(userId, data, (transformedData) => {
      logData(userId, transformedData, () => {
        res.send(transformedData);
      });
    });
  });
}

Selles näites edastatakse userId korduvalt läbi pesastatud tagasikutsumiste. See lähenemisviis pole mitte ainult mahukas, vaid seob ka funktsioonid tihedalt, muutes need vähem korduvkasutatavaks ja raskemini testitavaks.

AsyncLocalStorage tutvustus

AsyncLocalStorage on Node.js sisseehitatud moodul, mis pakub mehhanismi andmete salvestamiseks, mis on kohalikud konkreetsele asünkroonsele kontekstile. See võimaldab teil määrata ja tuua väärtusi, mida automaatselt levitatakse asünkroonsete piiride vahel samas täitmis kontekstis. See lihtsustab oluliselt päringupõhiste muutujate haldamist.

Kuidas AsyncLocalStorage töötab

AsyncLocalStorage töötab, luues salvestuskonteksti, mis on seotud praeguse asünkroonse toiminguga. Kui algatatakse uus asünkroonne toiming (nt lubadus, tagasikutsumine), levitatakse salvestuskonteksti automaatselt uude toimingusse. See tagab, et samad andmed on juurdepääsetavad kogu asünkroonsete kõnede ahela ulatuses.

AsyncLocalStorage põhikasutus

Siin on põhiline näide selle kohta, kuidas kasutada 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;
}

Selles näites:

• Loome AsyncLocalStorage eksemplari.
• Funktsioonis processRequest kasutame funktsiooni asyncLocalStorage.run, et käivitada funktsioon uue salvestus eksemplari kontekstis (antud juhul Map).
• Määrame userId salvestusruumis, kasutades asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId).
• Asünkroonsetes toimingutes (fetchData, transformData, logData) saame userId kätte, kasutades asyncLocalStorage.getStore().get('userId').

AsyncLocalStorage kasutusjuhtumid

AsyncLocalStorage on eriti kasulik järgmistes stsenaariumides:

1. Päringu jälgimine

Hajutatud süsteemides on taotluste jälgimine mitme teenuse kaudu ülioluline jõudluse jälgimiseks ja kitsaskohtade tuvastamiseks. AsyncLocalStorage saab kasutada unikaalse taotluse ID salvestamiseks, mida levitatakse teenuse piiride vahel. See võimaldab teil korreleerida logisid ja mõõdikuid erinevatest teenustest, pakkudes põhjalikku ülevaadet taotluse teekonnast. Näiteks kaaluge mikroteenuste arhitektuuri, kus kasutajataotlus läbib API lüüsi, autentimisteenuse ja andmetöötlusteenuse. Kasutades AsyncLocalStorage, saab API lüüsis genereerida unikaalse taotluse ID ja seda automaatselt levitada kõigile järgnevatele teenustele, mis on seotud taotluse käsitlemisega.

2. Logimise kontekst

Sündmuste logimisel on sageli kasulik lisada kontekstuaalset teavet, nagu kasutaja ID, päringu ID või seansi ID. AsyncLocalStorage saab kasutada selle teabe automaatseks lisamiseks logisõnumitesse, muutes vigade otsimise ja probleemide analüüsimise lihtsamaks. Kujutage ette stsenaariumi, kus peate jälgima kasutaja tegevust oma rakenduses. Salvestades kasutaja ID AsyncLocalStorage, saate selle automaatselt lisada kõikidesse selle kasutaja seansiga seotud logisõnumitesse, pakkudes väärtuslikku teavet nende käitumise ja võimalike probleemide kohta.

3. Autentimine ja autoriseerimine

AsyncLocalStorage saab kasutada autentimis- ja autoriseerimisteabe salvestamiseks, näiteks kasutaja rollid ja õigused. See võimaldab teil jõustada juurdepääsu kontrolli eeskirju kogu oma rakenduses, ilma et peaksite kasutaja mandaate iga funktsioonini selgesõnaliselt edastama. Kaaluge e-kaubanduse rakendust, kus erinevatel kasutajatel on erinevad juurdepääsu tasemed (nt administraatorid, tavakliendid). Salvestades kasutaja rollid AsyncLocalStorage, saate hõlpsalt kontrollida nende õigusi enne, kui lubate neil teatud toiminguid teha, tagades, et ainult volitatud kasutajad pääsevad juurde tundlikele andmetele või funktsioonidele.

4. Andmebaasi tehingud

Andmebaasidega töötades on sageli vaja hallata tehinguid mitme asünkroonse toimingu kaudu. AsyncLocalStorage saab kasutada andmebaasiühenduse või tehingu objekti salvestamiseks, tagades, et kõik toimingud sama taotluse piires teostatakse sama tehingu piires. Näiteks kui kasutaja esitab tellimuse, võib teil olla vaja värskendada mitut tabelit (nt tellimused, tellimuse_üksused, inventuur). Salvestades andmebaasi tehingu objekti AsyncLocalStorage, saate tagada, et kõik need värskendused tehakse ühe tehingu piires, tagades aatomiilisuse ja järjepidevuse.

5. Mitme rentniku süsteem

Mitme rentniku rakendustes on oluline eraldada andmeid ja ressursse iga rentniku jaoks. AsyncLocalStorage saab kasutada rentniku ID salvestamiseks, võimaldades teil dünaamiliselt suunata taotlusi sobivasse andmehoidlasse või ressurssi vastavalt praegusele rentnikule. Kujutage ette SaaS platvormi, kus mitu organisatsiooni kasutavad sama rakenduse eksemplari. Salvestades rentniku ID AsyncLocalStorage, saate tagada, et iga organisatsiooni andmed hoitakse eraldi ja et neil on juurdepääs ainult oma ressurssidele.

Parimad praktikad AsyncLocalStorage kasutamiseks

Kuigi AsyncLocalStorage on võimas tööriist, on oluline seda kasutada mõistlikult, et vältida võimalikke jõudlusprobleeme ja säilitada koodi selgust. Siin on mõned parimad praktikad, mida meeles pidada:

1. Minimeerige andmete salvestamist

Salvestage AsyncLocalStorage ainult andmeid, mis on hädavajalikud. Suure hulga andmete salvestamine võib mõjutada jõudlust, eriti suure samaaegsuse keskkondades. Näiteks selle asemel, et salvestada kogu kasutaja objekti, kaaluge ainult kasutaja ID salvestamist ja kasutaja objekti toomist vahemälust või andmebaasist, kui seda vaja on.

2. Vältige liigset konteksti vahetamist

Sagedane konteksti vahetamine võib samuti mõjutada jõudlust. Minimeerige AsyncLocalStorage väärtuste määramise ja toomise kordade arvu. Vahemällu salvestage sageli juurdepääsetavad väärtused lokaalselt funktsioonis, et vähendada salvestuskontekstile juurdepääsu koormust. Näiteks kui teil on vaja pääseda kasutaja ID-le funktsioonis mitu korda juurde, tooge see üks kord AsyncLocalStorage ja salvestage see hilisemaks kasutamiseks kohalikku muutujasse.

3. Kasutage selgeid ja järjepidevaid nimekonventsioone

Kasutage selgeid ja järjepidevaid nimekonventsioone võtmete jaoks, mida salvestate AsyncLocalStorage. See parandab koodi loetavust ja hooldatavust. Näiteks kasutage järjepidevat prefiksit kõigi konkreetse funktsiooni või domeeniga seotud võtmete jaoks, nagu request.id või user.id.

4. Puhastage pärast kasutamist

Kuigi AsyncLocalStorage puhastab salvestuskonteksti automaatselt, kui asünkroonne toiming on lõppenud, on hea tava salvestuskonteksti selgesõnaliselt tühjendada, kui seda enam vaja ei ole. See võib aidata vältida mälulekkeid ja parandada jõudlust. Saate seda saavutada, kasutades konteksti selgesõnaliseks tühjendamiseks meetodit exit.

5. Kaaluge jõudluse mõju

Olge teadlik AsyncLocalStorage kasutamise jõudluse mõjust, eriti suure samaaegsuse keskkondades. Mõõtke oma koodi jõudlust, et tagada, et see vastab teie jõudlusnõuetele. Profileerige oma rakendust, et tuvastada potentsiaalsed kitsaskohad, mis on seotud kontekstihaldusega. Kaaluge alternatiivseid lähenemisviise, nagu selgesõnaline konteksti edastamine, kui AsyncLocalStorage põhjustab vastuvõetamatut jõudluse ülekoormust.

6. Kasutage ettevaatlikult raamatukogudes

Vältige AsyncLocalStorage otsest kasutamist raamatukogudes, mis on mõeldud üldiseks kasutamiseks. Raamatukogud ei tohiks eeldada konteksti, milles neid kasutatakse. Selle asemel pakkuge kasutajatele võimalusi kontekstuaalse teabe selgesõnaliseks edastamiseks. See võimaldab kasutajatel kontrollida, kuidas konteksti oma rakendustes hallatakse, ja väldib potentsiaalseid konflikte või ootamatut käitumist.

Alternatiivid AsyncLocalStorage jaoks

Kuigi AsyncLocalStorage on mugav ja võimas tööriist, ei ole see alati parim lahendus igas stsenaariumis. Siin on mõned alternatiivid, mida kaaluda:

1. Selgesõnaline konteksti edastamine

Lihtsaim lähenemisviis on kontekstuaalse teabe selgesõnaline edastamine funktsioonide argumentidena. See lähenemisviis on lihtne ja kergesti mõistetav, kuid see võib muutuda kohmakaks, kui koodi keerukus suureneb. Selgesõnaline konteksti edastamine sobib lihtsate stsenaariumide jaoks, kus kontekst on suhteliselt väike ja kood ei ole sügavalt pesastatud. Kuid keerukamate stsenaariumide puhul võib see viia koodini, mida on raske lugeda ja hooldada.

2. Konteksti objektid

Üksikute muutujate edastamise asemel saate luua konteksti objekti, mis kapseldab kogu kontekstuaalse teabe. See võib lihtsustada funktsioonide signatuure ja muuta koodi loetavamaks. Konteksti objektid on hea kompromiss selgesõnalise konteksti edastamise ja AsyncLocalStorage vahel. Need pakuvad võimalust rühmitada seotud kontekstuaalset teavet, muutes koodi organiseeritumaks ja kergemini mõistetavaks. Kuid nad nõuavad endiselt konteksti objekti selgesõnalist edastamist igale funktsioonile.

3. Asünkroonsed konksud (diagnostikaks)

Node.js moodul async_hooks pakub üldisemat mehhanismi asünkroonsete toimingute jälgimiseks. Kuigi seda on keerulisem kasutada kui AsyncLocalStorage, pakub see suuremat paindlikkust ja kontrolli. async_hooks on peamiselt mõeldud diagnostika- ja silumiseesmärkidel. See võimaldab teil jälgida asünkroonsete toimingute elutsüklit ja koguda teavet nende täitmise kohta. Kuid seda ei soovitata üldotstarbeliseks kontekstihaldusena selle potentsiaalse jõudluse ülekoormuse tõttu.

4. Diagnostiline kontekst (OpenTelemetry)

OpenTelemetry pakub standardiseeritud API telemeetria andmete, sealhulgas jälgede, mõõdikute ja logide kogumiseks ja eksportimiseks. Selle diagnostilise konteksti funktsioonid pakuvad täiustatud ja tugevat lahendust konteksti levitamise haldamiseks hajutatud süsteemides. Integreerimine OpenTelemetry-ga pakub müüjaneutraalset viisi konteksti järjepidevuse tagamiseks erinevates teenustes ja platvormidel. See on eriti kasulik keerulistes mikroteenuste arhitektuurides, kus konteksti tuleb levitada teenuse piiride vahel.

Reaalsed näited

Uurime mõningaid reaalseid näiteid selle kohta, kuidas AsyncLocalStorage saab kasutada erinevates stsenaariumides.

1. E-kaubanduse rakendus: Päringu jälgimine

E-kaubanduse rakenduses saate kasutada AsyncLocalStorage, et jälgida kasutajataotlusi mitme teenuse kaudu, nagu tootekataloog, ostukorv ja makselüüs. See võimaldab teil jälgida iga teenuse jõudlust ja tuvastada kitsaskohti, mis võivad mõjutada kasutajakogemust.

// API lüüsis
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();
  });
});

// Tootekataloogi teenuses
async function getProductDetails(productId) {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  // Logi taotluse ID koos muude üksikasjadega
  logger.info(`[${requestId}] Tootedetailide toomine toote ID: ${productId} jaoks`);
  // ... toote detailide toomine
}

2. SaaS platvorm: Mitme rentniku süsteem

SaaS platvormil saate kasutada AsyncLocalStorage, et salvestada rentniku ID ja dünaamiliselt suunata taotlusi sobivasse andmehoidlasse või ressurssi vastavalt praegusele rentnikule. See tagab, et iga rentniku andmed hoitakse eraldi ja et neil on juurdepääs ainult oma ressurssidele.

// Vahevara rentniku ID eraldamiseks taotlusest
app.use((req, res, next) => {
  const tenantId = req.headers['x-tenant-id'];
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('tenantId', tenantId);
    next();
  });
});

// Funktsioon andmete toomiseks konkreetse rentniku jaoks
async function fetchData(query) {
  const tenantId = asyncLocalStorage.getStore().get('tenantId');
  const db = getDatabaseConnection(tenantId);
  return db.query(query);
}

3. Mikroteenuste arhitektuur: Logimise kontekst

Mikroteenuste arhitektuuris saate kasutada AsyncLocalStorage, et salvestada kasutaja ID ja automaatselt lisada see erinevate teenuste logisõnumitesse. See muudab konkreetset kasutajat mõjutavate probleemide silumise ja analüüsimise lihtsamaks.

// Autentimisteenuses
app.use((req, res, next) => {
  const userId = req.user.id;
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
    next();
  });
});

// Andmetöötlusteenuses
async function processData(data) {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  logger.info(`[Kasutaja ID: ${userId}] Andmete töötlemine: ${JSON.stringify(data)}`);
  // ... andmete töötlemine
}

Järeldus

AsyncLocalStorage on väärtuslik tööriist päringupõhiste muutujate haldamiseks asünkroonsetes JavaScripti keskkondades. See lihtsustab konteksti haldamist asünkroonsete toimingute vahel, muutes koodi loetavamaks, hooldatavamaks ja turvalisemaks. Mõistes selle kasutusjuhtumeid, parimaid praktikaid ja alternatiive, saate tõhusalt kasutada AsyncLocalStorage, et ehitada tugevaid ja skaleeritavaid rakendusi. Kuid on ülioluline hoolikalt kaaluda selle jõudluse mõju ja kasutada seda mõistlikult, et vältida võimalikke probleeme. Võtke AsyncLocalStorage läbimõeldult omaks, et parandada oma asünkroonset JavaScripti arenduse praktikat.

Selgete näidete, praktiliste nõuannete ja põhjaliku ülevaate abil on selle juhendi eesmärk varustada arendajaid kogu maailmas teadmistega, et tõhusalt hallata asünkroonset konteksti, kasutades oma JavaScripti rakendustes AsyncLocalStorage. Ärge unustage kaaluda jõudluse mõju ja alternatiive, et tagada oma konkreetsetele vajadustele parim lahendus.