JavaScripti asünkroonsete iteraatorite kombinaatorid: voogude transformeerimine kaasaegsetes rakendustes

Kaasaegse veebi- ja serveripoolse arenduse kiiresti areneval maastikul on asünkroonsete andmevoogude tõhus käsitlemine esmatähtis. JavaScripti asünkroonsed iteraatorid koos võimsate kombinaatoritega pakuvad elegantset ja jõudsat lahendust nende voogude transformeerimiseks ja manipuleerimiseks. See põhjalik juhend uurib asünkroonsete iteraatorite kombinaatorite kontseptsiooni, tutvustades nende eeliseid, praktilisi rakendusi ja globaalseid kaalutlusi arendajatele üle maailma.

Asünkroonsete iteraatorite ja asünkroonsete generaatorite mõistmine

Enne kombinaatoritesse süvenemist loome kindla aluse asünkroonsete iteraatorite ja asünkroonsete generaatorite mõistmiseks. Need ECMAScript 2018-s tutvustatud funktsioonid võimaldavad meil töötada asünkroonsete andmejadadega struktureeritud ja prognoositaval viisil.

Asünkroonsed iteraatorid

Asünkroonne iteraator on objekt, mis pakub next() meetodit, mis tagastab lubaduse (promise), mis laheneb objektiks kahe omadusega: value ja done. Omadus value sisaldab jada järgmist väärtust ja omadus done näitab, kas iteraator on jõudnud jada lõppu.

Siin on lihtne näide:

            
const asyncIterable = {
  [Symbol.asyncIterator]() {
    let i = 0;
    return {
      async next() {
        await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100)); // Simulate asynchronous operation
        if (i < 3) {
          return { value: i++, done: false };
        } else {
          return { value: undefined, done: true };
        }
      }
    };
  }
};

(async () => {
  for await (const value of asyncIterable) {
    console.log(value); // Output: 0, 1, 2
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Asünkroonsed generaatorid

Asünkroonsed generaatorid pakuvad lühemat süntaksit asünkroonsete iteraatorite loomiseks. Need on funktsioonid, mis on deklareeritud async function* süntaksiga ja kasutavad yield-võtmesõna väärtuste asünkroonseks tootmiseks.

Siin on sama näide, kasutades asünkroonset generaatorit:

            
async function* asyncGenerator() {
  let i = 0;
  while (i < 3) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
    yield i++;
  }
}

(async () => {
  for await (const value of asyncGenerator()) {
    console.log(value); // Output: 0, 1, 2
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Asünkroonsed iteraatorid ja asünkroonsed generaatorid on JavaScriptis asünkroonsete andmevoogudega töötamise põhilised ehituskivid. Need võimaldavad meil töödelda andmeid nende kättesaadavaks muutumisel, ilma et see blokeeriks põhilõime.

Asünkroonsete iteraatorite kombinaatorite tutvustus

Asünkroonsete iteraatorite kombinaatorid on funktsioonid, mis võtavad sisendiks ühe või mitu asünkroonset iteraatorit ja tagastavad uue asünkroonse iteraatori, mis transformeerib või kombineerib sisendvoogusid mingil viisil. Need on inspireeritud funktsionaalse programmeerimise kontseptsioonidest ning pakuvad võimsat ja komponeeritavat viisi asünkroonsete andmete manipuleerimiseks.

Kuigi JavaScriptil pole sisseehitatud asünkroonsete iteraatorite kombinaatoreid nagu mõnel funktsionaalsel keelel, saame neid kergesti ise implementeerida või kasutada olemasolevaid teeke. Uurime mõningaid levinud ja kasulikke kombinaatoreid.

1. map

map-kombinaator rakendab antud funktsiooni igale väärtusele, mille sisend-asünkroonne iteraator väljastab, ja tagastab uue asünkroonse iteraatori, mis väljastab transformeeritud väärtused. See on analoogne massiivide map-funktsiooniga.

            
async function* map(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    yield await fn(value);
  }
}

// Example:
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

async function square(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50)); // Simulate async operation
  return x * x;
}

(async () => {
  const squaredNumbers = map(numberGenerator(), square);
  for await (const value of squaredNumbers) {
    console.log(value); // Output: 1, 4, 9 (with delays)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: map-kombinaator on laialdaselt rakendatav erinevates piirkondades ja tööstusharudes. Transformatsioonide rakendamisel arvestage lokaliseerimis- ja rahvusvahelistamisnõuetega. Näiteks, kui te kaardistate andmeid, mis sisaldavad kuupäevi või numbreid, veenduge, et transformatsioonifunktsioon käsitleks erinevaid piirkondlikke vorminguid korrektselt.

2. filter

filter-kombinaator väljastab sisend-asünkroonsest iteraatorist ainult need väärtused, mis vastavad antud predikaatfunktsioonile.

            
async function* filter(iterable, predicate) {
  for await (const value of iterable) {
    if (await predicate(value)) {
      yield value;
    }
  }
}

// Example:
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
}

async function isEven(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  return x % 2 === 0;
}

(async () => {
  const evenNumbers = filter(numberGenerator(), isEven);
  for await (const value of evenNumbers) {
    console.log(value); // Output: 2, 4 (with delays)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: filter-is kasutatavad predikaatfunktsioonid võivad vajada kultuuriliste või piirkondlike andmete variatsioonide arvestamist. Näiteks kasutajaandmete filtreerimine vanuse alusel võib nõuda erinevaid lävendeid või õiguslikke kaalutlusi erinevates riikides.

3. take

take-kombinaator väljastab sisend-asünkroonsest iteraatorist ainult esimesed n väärtust.

            
async function* take(iterable, n) {
  let i = 0;
  for await (const value of iterable) {
    if (i < n) {
      yield value;
      i++;
    } else {
      return;
    }
  }
}

// Example:
async function* infiniteNumberGenerator() {
  let i = 0;
  while (true) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
    yield i++;
  }
}

(async () => {
  const firstFiveNumbers = take(infiniteNumberGenerator(), 5);
  for await (const value of firstFiveNumbers) {
    console.log(value); // Output: 0, 1, 2, 3, 4 (with delays)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: take võib olla kasulik stsenaariumides, kus on vaja töödelda potentsiaalselt lõpmatu voo piiratud alamhulka. Kaaluge selle kasutamist API-päringute või andmebaasipäringute piiramiseks, et vältida erineva infrastruktuuri võimekusega piirkondade süsteemide ülekoormamist.

4. drop

drop-kombinaator jätab vahele esimesed n väärtust sisend-asünkroonsest iteraatorist ja väljastab ülejäänud väärtused.

            
async function* drop(iterable, n) {
  let i = 0;
  for await (const value of iterable) {
    if (i >= n) {
      yield value;
    } else {
      i++;
    }
  }
}

// Example:
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
}

(async () => {
  const remainingNumbers = drop(numberGenerator(), 2);
  for await (const value of remainingNumbers) {
    console.log(value); // Output: 3, 4, 5
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: Sarnaselt take-iga võib drop olla väärtuslik suurte andmekogumitega tegelemisel. Kui teil on andmevoog globaalselt jaotatud andmebaasist, võite kasutada drop-i juba töödeldud kirjete vahelejätmiseks ajatempli või järjestusnumbri alusel, tagades tõhusa sünkroniseerimise erinevates geograafilistes asukohtades.

5. reduce

reduce-kombinaator koondab sisend-asünkroonse iteraatori väärtused üheks väärtuseks, kasutades antud reduktorfunktsiooni. See on sarnane massiivide reduce-funktsiooniga.

            
async function reduce(iterable, reducer, initialValue) {
  let accumulator = initialValue;
  for await (const value of iterable) {
    accumulator = await reducer(accumulator, value);
  }
  return accumulator;
}

// Example:
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
}

async function sum(a, b) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  return a + b;
}

(async () => {
  const total = await reduce(numberGenerator(), sum, 0);
  console.log(total); // Output: 15 (after delays)
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: Kasutades reduce-i, eriti finants- või teaduslike arvutuste jaoks, olge teadlik täpsuse ja ümardamisvigadest erinevatel platvormidel ja lokaatidel. Kasutage sobivaid teeke või tehnikaid, et tagada täpsed tulemused olenemata kasutaja geograafilisest asukohast.

6. flatMap

flatMap-kombinaator rakendab funktsiooni igale sisend-asünkroonse iteraatori väljastatud väärtusele, mis tagastab teise asünkroonse iteraatori. Seejärel lamendab see saadud asünkroonsed iteraatorid üheks asünkroonseks iteraatoriks.

            
async function* flatMap(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    const innerIterable = await fn(value);
    for await (const innerValue of innerIterable) {
      yield innerValue;
    }
  }
}

// Example:
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

async function* duplicate(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  yield x;
  yield x;
}

(async () => {
  const duplicatedNumbers = flatMap(numberGenerator(), duplicate);
  for await (const value of duplicatedNumbers) {
    console.log(value); // Output: 1, 1, 2, 2, 3, 3 (with delays)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: flatMap on kasulik andmevoo transformeerimiseks seotud andmete vooks. Kui näiteks algse voo iga element esindab riiki, võiks transformatsioonifunktsioon hankida selle riigi linnade loendi. Olge teadlik API-päringute piirangutest ja latentsusest andmete hankimisel erinevatest globaalsetest allikatest ning rakendage sobivaid vahemällu salvestamise või piiramise mehhanisme.

7. forEach

forEach-kombinaator käivitab antud funktsiooni üks kord iga sisend-asünkroonse iteraatori väärtuse kohta. Erinevalt teistest kombinaatoritest ei tagasta see uut asünkroonset iteraatorit; seda kasutatakse kõrvalmõjude jaoks.

            
async function forEach(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    await fn(value);
  }
}

// Example:
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

async function logNumber(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  console.log("Processing:", x);
}

(async () => {
  await forEach(numberGenerator(), logNumber);
  console.log("Done processing.");
  // Output: Processing: 1, Processing: 2, Processing: 3, Done processing. (with delays)
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: forEach-i saab kasutada selliste toimingute käivitamiseks nagu logimine, teadete saatmine või kasutajaliidese elementide värskendamine. Kui kasutate seda globaalselt jaotatud rakenduses, arvestage toimingute tegemise mõjudega erinevates ajavööndites või erinevates võrgutingimustes. Rakendage usaldusväärsuse tagamiseks korralikku veakäsitlust ja korduskatsemehhanisme.

8. toArray

toArray-kombinaator kogub kõik väärtused sisend-asünkroonsest iteraatorist massiivi.

            
async function toArray(iterable) {
  const result = [];
  for await (const value of iterable) {
    result.push(value);
  }
  return result;
}

// Example:
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

(async () => {
  const numbersArray = await toArray(numberGenerator());
  console.log(numbersArray); // Output: [1, 2, 3]
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalne kaalutlus: Kasutage toArray-d ettevaatlikult potentsiaalselt lõpmatute või väga suurte voogudega tegelemisel, kuna see võib põhjustada mälu ammendumist. Äärmiselt suurte andmekogumite puhul kaaluge alternatiivseid lähenemisviise, nagu andmete töötlemine tükkidena või voogedastus-API-de kasutamine. Kui töötate kasutajate loodud sisuga üle maailma, olge andmete massiivi salvestamisel teadlik erinevatest märgikodeeringutest ja teksti suundadest.

Kombinaatorite komponeerimine

Asünkroonsete iteraatorite kombinaatorite tõeline jõud peitub nende komponeeritavuses. Saate aheldada mitu kombinaatorit kokku, et luua keerukaid andmetöötlustorusid.

Näiteks oletame, et teil on asünkroonne iteraator, mis väljastab numbrite voo, ja te soovite välja filtreerida paaritud numbrid, ruutu tõsta paarisarvud ja seejärel võtta esimesed kolm tulemust. Saate selle saavutada, komponeerides filter-, map- ja take-kombinaatoreid:

            
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
  yield 6;
  yield 7;
  yield 8;
  yield 9;
  yield 10;
}

async function isEven(x) {
  return x % 2 === 0;
}

async function square(x) {
  return x * x;
}

async function* filter(iterable, predicate) {
    for await (const value of iterable) {
        if (await predicate(value)) {
            yield value;
        }
    }
}

async function* map(iterable, fn) {
    for await (const value of iterable) {
        yield await fn(value);
    }
}

async function* take(iterable, n) {
    let i = 0;
    for await (const value of iterable) {
        if (i < n) {
            yield value;
            i++;
        } else {
            return;
        }
    }
}

(async () => {
  const pipeline = take(map(filter(numberGenerator(), isEven), square), 3);
  for await (const value of pipeline) {
    console.log(value); // Output: 4, 16, 36
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

See näitab, kuidas saate ehitada keerukaid andmetransformatsioone, kombineerides lihtsaid, korduvkasutatavaid kombinaatoreid.

Praktilised rakendused

Asünkroonsete iteraatorite kombinaatorid on väärtuslikud mitmesugustes stsenaariumides, sealhulgas:

• Reaalajas andmetöötlus: Andmevoogude töötlemine sensoritelt, sotsiaalmeedia voogudest või finantsturgudelt.
• Andmetorud: ETL (Extract, Transform, Load) torude ehitamine andmeladude ja analüütika jaoks.
• Asünkroonsed API-d: Andmete tarbimine API-delt, mis tagastavad andmeid tükkidena.
• Kasutajaliidese uuendused: Kasutajaliideste uuendamine asünkroonsete sündmuste põhjal.
• Failitöötlus: Suurte failide lugemine ja töötlemine tükkidena.

Näide: reaalajas aktsiaandmed

Kujutage ette, et ehitate finantsrakendust, mis kuvab reaalajas aktsiaandmeid üle maailma. Te saate hinnauuenduste voo erinevatele aktsiatele, mida identifitseeritakse nende sümbolite järgi. Soovite filtreerida seda voogu, et näidata ainult New Yorgi börsil (NYSE) kaubeldavate aktsiate uuendusi ja seejärel kuvada iga aktsia kõige värskem hind.

            
async function* stockDataStream() {
  // Simulate a stream of stock data from different exchanges
  const exchanges = ['NYSE', 'NASDAQ', 'LSE', 'HKEX'];
  const symbols = ['AAPL', 'MSFT', 'GOOG', 'TSLA', 'AMZN', 'BABA'];

  while (true) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, Math.random() * 500));
    const exchange = exchanges[Math.floor(Math.random() * exchanges.length)];
    const symbol = symbols[Math.floor(Math.random() * symbols.length)];
    const price = Math.random() * 2000;

    yield { exchange, symbol, price };
  }
}

async function isNYSE(stock) {
  return stock.exchange === 'NYSE';
}

async function* filter(iterable, predicate) {
  for await (const value of iterable) {
    if (await predicate(value)) {
      yield value;
    }
  }
}


async function toLatestPrices(iterable) {
    const latestPrices = {};
    for await (const stock of iterable) {
        latestPrices[stock.symbol] = stock.price;
    }
    return latestPrices;
}

async function forEach(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    await fn(value);
  }
}


(async () => {
  const nyseStocks = filter(stockDataStream(), isNYSE);
  const updateUI = async (stock) => {
       //Simulate UI update
       console.log(`UI updated with : ${JSON.stringify(stock)}`)
       await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, Math.random() * 100));
  }

  forEach(nyseStocks, updateUI);
})();


            

              
                Copy
              
            
          

See näide demonstreerib, kuidas saate kasutada asünkroonsete iteraatorite kombinaatoreid reaalajas andmevoo tõhusaks töötlemiseks, ebaoluliste andmete väljafiltreerimiseks ja kasutajaliidese värskendamiseks uusima teabega. Reaalses stsenaariumis asendaksite simuleeritud aktsiaandmete voo ühendusega reaalajas finantsandmete vooga.

Õige teegi valimine

Kuigi saate asünkroonsete iteraatorite kombinaatoreid ise implementeerida, pakuvad mitmed teegid eelnevalt ehitatud kombinaatoreid ja muid kasulikke utiliite. Mõned populaarsed valikud hõlmavad:

• IxJS (Reactive Extensions for JavaScript): Võimas teek asünkroonsete ja sündmustepõhiste andmetega töötamiseks, kasutades reaktiivse programmeerimise paradigmat. See sisaldab rikkalikku operaatorite komplekti, mida saab kasutada asünkroonsete iteraatoritega.
• zen-observable: Kergekaaluline teek Observable'ide jaoks, mida saab kergesti teisendada asünkroonseteks iteraatoriteks.
• Most.js: Veel üks jõudluskeskne reaktiivsete voogude teek.

Õige teegi valimine sõltub teie konkreetsetest vajadustest ja eelistustest. Kaaluge selliseid tegureid nagu paketi suurus, jõudlus ja konkreetsete kombinaatorite saadavus.

Jõudlusega seotud kaalutlused

Kuigi asünkroonsete iteraatorite kombinaatorid pakuvad puhast ja komponeeritavat viisi asünkroonsete andmetega töötamiseks, on oluline arvestada jõudluse mõjudega, eriti suurte andmevoogudega tegelemisel.

• Vältige tarbetuid vahepealseid iteraatoreid: Iga kombinaator loob uue asünkroonse iteraatori, mis võib lisada üldkulusid. Proovige minimeerida kombinaatorite arvu oma torus.
• Kasutage tõhusaid algoritme: Valige algoritmid, mis sobivad teie andmete suuruse ja omadustega.
• Kaaluge vastusurvet (backpressure): Kui teie andmeallikas toodab andmeid kiiremini, kui teie tarbija suudab neid töödelda, rakendage vastusurve mehhanisme, et vältida mälu ületäitumist.
• Mõõtke oma koodi jõudlust: Kasutage profileerimisvahendeid jõudluse kitsaskohtade tuvastamiseks ja oma koodi vastavalt optimeerimiseks.

Parimad praktikad

Siin on mõned parimad praktikad asünkroonsete iteraatorite kombinaatoritega töötamiseks:

• Hoidke kombinaatorid väikesed ja keskendunud: Igal kombinaatoril peaks olema üks, hästi määratletud eesmärk.
• Kirjutage ühikteste: Testige oma kombinaatoreid põhjalikult, et tagada nende ootuspärane käitumine.
• Kasutage kirjeldavaid nimesid: Valige oma kombinaatoritele nimed, mis näitavad selgelt nende funktsiooni.
• Dokumenteerige oma kood: Pakkuge selget dokumentatsiooni oma kombinaatorite ja andmetorude kohta.
• Kaaluge veakäsitlust: Rakendage robustset veakäsitlust, et ootamatute vigadega oma andmevoogudes graatsiliselt toime tulla.

Kokkuvõte

JavaScripti asünkroonsete iteraatorite kombinaatorid pakuvad võimsat ja elegantset viisi asünkroonsete andmevoogude transformeerimiseks ja manipuleerimiseks. Mõistes asünkroonsete iteraatorite ja asünkroonsete generaatorite põhitõdesid ning kasutades kombinaatorite jõudu, saate ehitada tõhusaid ja skaleeritavaid andmetöötlustorusid kaasaegsete veebi- ja serveripoolsete rakenduste jaoks. Rakenduste kavandamisel arvestage andmevormingute, veakäsitluse ja jõudluse globaalsete mõjudega erinevates piirkondades ja kultuurides, et luua tõeliselt maailmavalmis lahendusi.