JavaScript'i asünkroonne kontekst: päringupõhiste muutujate haldamise meisterlikkus

Asünkroonne programmeerimine on kaasaegse JavaScripti arenduse nurgakivi, eriti keskkondades nagu Node.js. Siiski võib konteksti ja päringupõhiste muutujate haldamine asünkroonsete operatsioonideüleselt olla keeruline. Traditsioonilised lähenemised viivad sageli keerulise koodini ja potentsiaalse andmete rikkumiseni. See artikkel uurib JavaScripti asünkroonse konteksti võimekusi, keskendudes eriti AsyncLocalStorage'ile ja sellele, kuidas see lihtsustab päringupõhiste muutujate haldamist vastupidavate ja skaleeritavate rakenduste loomisel.

Asünkroonse konteksti väljakutsete mõistmine

Sünkroonses programmeerimises on muutujate haldamine funktsiooni skoobis lihtne. Igal funktsioonil on oma täitmiskontekst ja selles kontekstis deklareeritud muutujad on isoleeritud. Kuid asünkroonsed operatsioonid tekitavad keerukusi, kuna need ei täitu lineaarselt. Tagasikutsed (callbacks), lubadused (promises) ja async/await toovad sisse uusi täitmiskontekste, mis võivad raskendada kindla päringu või operatsiooniga seotud muutujate säilitamist ja neile juurdepääsu.

Kujutage ette stsenaariumi, kus peate jälgima unikaalset päringu ID-d kogu päringukäsitleja täitmise vältel. Ilma sobiva mehhanismita võiksite päringu ID-d argumendina edastada igale funktsioonile, mis on seotud päringu töötlemisega. See lähenemine on kohmakas, vigadele altis ja seob teie koodi tihedalt.

Konteksti levitamise probleem

• Koodi üleküllus: Kontekstimuutujate edastamine läbi mitme funktsioonikutse suurendab oluliselt koodi keerukust ja vähendab loetavust.
• Tihe sidusus: Funktsioonid muutuvad sõltuvaks konkreetsetest kontekstimuutujatest, muutes need vähem taaskasutatavaks ja raskemini testitavaks.
• Vigadele altis: Kontekstimuutuja edastamise unustamine või vale väärtuse edastamine võib põhjustada ettearvamatut käitumist ja raskesti silutavaid probleeme.
• Hoolduse lisakoormus: Muudatused kontekstimuutujates nõuavad muudatusi mitmes koodibaasi osas.

Need väljakutsed rõhutavad vajadust elegantsema ja vastupidavama lahenduse järele päringupõhiste muutujate haldamiseks asünkroonsetes JavaScripti keskkondades.

AsyncLocalStorage tutvustus: lahendus asünkroonsele kontekstile

AsyncLocalStorage, mis tutvustati Node.js versioonis v14.5.0, pakub mehhanismi andmete salvestamiseks kogu asünkroonse operatsiooni eluea jooksul. See loob sisuliselt konteksti, mis on püsiv üle asünkroonsete piiride, võimaldades teil pääseda juurde ja muuta konkreetse päringu või operatsiooniga seotud muutujaid, ilma neid selgesõnaliselt edasi andmata.

AsyncLocalStorage töötab täitmiskonteksti põhiselt. Iga asünkroonne operatsioon (nt päringukäsitleja) saab oma isoleeritud salvestusruumi. See tagab, et ühe päringuga seotud andmed ei leki kogemata teise, säilitades andmete terviklikkuse ja isolatsiooni.

Kuidas AsyncLocalStorage töötab

AsyncLocalStorage klass pakub järgmisi põhilisi meetodeid:

• getStore(): Tagastab praeguse täitmiskontekstiga seotud salvestusruumi (store). Kui salvestusruumi ei eksisteeri, tagastab see undefined.
• run(store, callback, ...args): Käivitab antud callback-funktsiooni uues asünkroonses kontekstis. store-argument lähtestab konteksti salvestusruumi. Kõikidel tagasikutse poolt käivitatud asünkroonsetel operatsioonidel on juurdepääs sellele salvestusruumile.
• enterWith(store): Siseneb antud store-i konteksti. See on kasulik, kui peate konteksti selgesõnaliselt määrama konkreetse koodiploki jaoks.
• disable(): Keelab AsyncLocalStorage'i eksemplari. Pärast keelamist salvestusruumile juurdepääsemine põhjustab vea.

Salvestusruum ise on lihtne JavaScripti objekt (või mis tahes andmetüüp, mille valite), mis hoiab kontekstimuutujaid, mida soovite hallata. Saate salvestada päringu ID-sid, kasutajainfot või muid praeguse operatsiooniga seotud andmeid.

Praktilised näited AsyncLocalStorage'i kasutamisest

Illustreerime AsyncLocalStorage'i kasutamist mitme praktilise näitega.

Näide 1: Päringu ID jälgimine veebiserveris

Vaatleme Node.js veebiserverit, mis kasutab Express.js-i. Soovime automaatselt genereerida ja jälgida unikaalset päringu ID-d iga sissetuleva päringu jaoks. Seda ID-d saab kasutada logimiseks, jälgimiseks ja silumiseks.

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

app.use((req, res, next) => {
  const requestId = uuidv4();
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    console.log(`Request received with ID: ${requestId}`);
    next();
  });
});

app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Handling request with ID: ${requestId}`);
  res.send(`Hello, Request ID: ${requestId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Selles näites:

• Loome AsyncLocalStorage eksemplari.
• Kasutame Expressi vahevara iga sissetuleva päringu pealtkuulamiseks.
• Vahevara sees genereerime unikaalse päringu ID, kasutades uuidv4().
• Kutsume välja asyncLocalStorage.run(), et luua uus asünkroonne kontekst. Lähtestame salvestusruumi Map'iga, mis hakkab hoidma meie kontekstimuutujaid.
• run() tagasikutse sees seame requestId salvestusruumi, kasutades asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId).
• Seejärel kutsume välja next(), et anda kontroll edasi järgmisele vahevarale või marsruudi käsitlejale.
• Marsruudi käsitlejas (app.get('/')) saame requestId salvestusruumist kätte, kasutades asyncLocalStorage.getStore().get('requestId').

Nüüd, olenemata sellest, kui palju asünkroonseid operatsioone päringukäsitleja sees käivitatakse, saate alati juurdepääsu päringu ID-le, kasutades asyncLocalStorage.getStore().get('requestId').

Näide 2: Kasutaja autentimine ja autoriseerimine

Teine levinud kasutusjuht on kasutaja autentimis- ja autoriseerimisteabe haldamine. Oletame, et teil on vahevara, mis autendib kasutaja ja hangib tema kasutaja ID. Saate salvestada kasutaja ID AsyncLocalStorage'i, et see oleks kättesaadav järgnevatele vahevaradele ja marsruudi käsitlejatele.

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

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

// Authentication Middleware (Example)
const authenticateUser = (req, res, next) => {
  // Simulate user authentication (replace with your actual logic)
  const userId = req.headers['x-user-id'] || 'guest'; // Get User ID from Header

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
    console.log(`User authenticated with ID: ${userId}`);
    next();
  });
};

app.use(authenticateUser);

app.get('/profile', (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  console.log(`Accessing profile for user ID: ${userId}`);
  res.send(`Profile for User ID: ${userId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Selles näites hangib authenticateUser vahevara kasutaja ID (siin simuleeritud päise lugemisega) ja salvestab selle AsyncLocalStorage'i. Marsruudi käsitleja /profile saab seejärel juurdepääsu kasutaja ID-le, ilma et peaks seda saama selgesõnalise parameetrina.

Näide 3: Andmebaasi tehingute haldamine

Andmebaasi tehinguid hõlmavates stsenaariumides saab AsyncLocalStorage'i kasutada tehingukonteksti haldamiseks. Saate salvestada andmebaasiühenduse või tehinguobjekti AsyncLocalStorage'i, tagades, et kõik andmebaasioperatsioonid konkreetse päringu raames kasutavad sama tehingut.

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

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

// Simulate a database connection
const db = {
  query: (sql, callback) => {
    const transactionId = asyncLocalStorage.getStore()?.get('transactionId') || 'No Transaction';
    console.log(`Executing SQL: ${sql} in Transaction: ${transactionId}`);
    // Simulate database query execution
    setTimeout(() => {
      callback(null, { success: true });
    }, 50);
  },
};

// Middleware to start a transaction
const startTransaction = (req, res, next) => {
  const transactionId = Math.random().toString(36).substring(2, 15); // Generate a random transaction ID

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('transactionId', transactionId);
    console.log(`Starting transaction: ${transactionId}`);
    next();
  });
};

app.use(startTransaction);

app.get('/data', (req, res) => {
  db.query('SELECT * FROM data', (err, result) => {
    if (err) {
      return res.status(500).send('Error querying data');
    }
    res.send('Data retrieved successfully');
  });
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Selles lihtsustatud näites:

• startTransaction vahevara genereerib tehingu ID ja salvestab selle AsyncLocalStorage'i.
• Simuleeritud db.query funktsioon hangib tehingu ID salvestusruumist ja logib selle, näidates, et tehingukontekst on asünkroonse andmebaasioperatsiooni sees kättesaadav.

Täpsem kasutus ja kaalutlused

Vahevara ja konteksti levitamine

AsyncLocalStorage on eriti kasulik vahevarade ahelates. Iga vahevara saab juurdepääsu jagatud kontekstile ja seda muuta, võimaldades teil hõlpsalt luua keerukaid töötlemistorusid.

Veenduge, et teie vahevarafunktsioonid on loodud konteksti korrektseks levitamiseks. Kasutage asyncLocalStorage.run() või asyncLocalStorage.enterWith() asünkroonsete operatsioonide mähkimiseks ja kontekstivoo säilitamiseks.

Vigade käsitlemine ja puhastamine

AsyncLocalStorage'i kasutamisel on oluline korrektne vigade käsitlemine. Veenduge, et käsitlete erandeid sujuvalt ja puhastate kõik kontekstiga seotud ressursid. Kaaluge try...finally plokkide kasutamist, et tagada ressursside vabastamine ka vea ilmnemisel.

Jõudluse kaalutlused

Kuigi AsyncLocalStorage pakub mugavat viisi konteksti haldamiseks, on oluline olla teadlik selle jõudlusmõjudest. AsyncLocalStorage'i liigne kasutamine võib tekitada lisakoormust, eriti suure läbilaskevõimega rakendustes. Profileerige oma koodi, et tuvastada potentsiaalsed kitsaskohad ja optimeerida vastavalt.

Vältige suurte andmemahtude salvestamist AsyncLocalStorage'i. Salvestage ainult vajalikud kontekstimuutujad. Kui teil on vaja salvestada suuremaid objekte, kaaluge nendele viidete salvestamist objektide endi asemel.

Alternatiivid AsyncLocalStorage'ile

Kuigi AsyncLocalStorage on võimas tööriist, on olemas ka alternatiivseid lähenemisi asünkroonse konteksti haldamiseks, sõltuvalt teie konkreetsetest vajadustest ja raamistikust.

• Selgesõnaline konteksti edastamine: Nagu varem mainitud, on kontekstimuutujate selgesõnaline edastamine funktsioonidele argumentidena elementaarne, ehkki vähem elegantne lähenemine.
• Kontekstiobjektid: Spetsiaalse kontekstiobjekti loomine ja selle edastamine võib parandada loetavust võrreldes üksikute muutujate edastamisega.
• Raamistikupõhised lahendused: Paljud raamistikud pakuvad oma kontekstihaldusmehhanisme. Näiteks NestJS pakub päringupõhiseid pakkujaid (request-scoped providers).

Globaalne perspektiiv ja parimad praktikad

Globaalses kontekstis asünkroonse kontekstiga töötades kaaluge järgmist:

• Ajavööndid: Olge teadlik ajavöönditest, kui tegelete kontekstis kuupäeva- ja ajateabega. Salvestage ajavööndi teave koos ajatemplitega, et vältida mitmetimõistetavust.
• Lokaliseerimine: Kui teie rakendus toetab mitut keelt, salvestage kasutaja lokaat konteksti, et tagada sisu kuvamine õiges keeles.
• Valuuta: Kui teie rakendus tegeleb finantstehingutega, salvestage kasutaja valuuta konteksti, et tagada summade korrektne kuvamine.
• Andmevormingud: Olge teadlik erinevates piirkondades kasutatavatest erinevatest andmevormingutest. Näiteks võivad kuupäeva- ja numbrivormingud oluliselt erineda.

Kokkuvõte

AsyncLocalStorage pakub võimsat ja elegantset lahendust päringupõhiste muutujate haldamiseks asünkroonsetes JavaScripti keskkondades. Luues püsiva konteksti üle asünkroonsete piiride, lihtsustab see koodi, vähendab sidusust ja parandab hooldatavust. Mõistes selle võimekusi ja piiranguid, saate AsyncLocalStorage'i abil luua vastupidavaid, skaleeritavaid ja globaalselt teadlikke rakendusi.

Asünkroonse konteksti valdamine on oluline igale JavaScripti arendajale, kes töötab asünkroonse koodiga. Võtke omaks AsyncLocalStorage ja muud kontekstihaldustehnikad, et kirjutada puhtamaid, paremini hooldatavaid ja usaldusväärsemaid rakendusi.