JavaScripti asünkroonne kontekst: päringupõhised muutujad globaalsetele rakendustele

Pidevalt arenevas veebiarenduse maailmas nõuab robustsete ja skaleeritavate rakenduste loomine, eriti globaalsele publikule suunatud rakenduste puhul, sügavat arusaamist asünkroonsest programmeerimisest ja kontekstihaldusest. See blogipostitus sukeldub JavaScripti asünkroonse konteksti põnevasse maailma, mis on võimas tehnika päringupõhiste muutujate haldamiseks ning rakenduste jõudluse, hooldatavuse ja silutavuse oluliseks parandamiseks, eriti mikroteenuste ja hajussüsteemide kontekstis.

Väljakutse mõistmine: asünkroonsed operatsioonid ja konteksti kadu

Kaasaegsed veebirakendused on ehitatud asünkroonsetele operatsioonidele. Alates kasutajapäringute käsitlemisest kuni andmebaasidega suhtlemiseni, API-de kutsumiseni ja taustaülesannete täitmiseni on JavaScripti asünkroonne olemus fundamentaalne. See asünkroonsus toob aga kaasa olulise väljakutse: konteksti kao. Kui päringut töödeldakse, peavad selle päringuga seotud andmed (nt kasutaja ID, seansi teave, jälgimise korrelatsiooni ID-d) olema kättesaadavad kogu töötlemise elutsükli vältel, isegi mitme asünkroonse funktsioonikutse puhul.

Kujutage ette stsenaariumi, kus kasutaja näiteks Tokyost (Jaapan) esitab päringu globaalsele e-kaubanduse platvormile. Päring käivitab rea operatsioone: autentimine, autoriseerimine, andmete hankimine andmebaasist (mis asub võib-olla Iirimaal), tellimuse töötlemine ja lõpuks kinnituskirja saatmine. Ilma nõuetekohase kontekstihalduseta läheks oluline teave, nagu kasutaja lokaat (valuuta ja keele vormindamiseks), päringu algne IP-aadress (turvalisuse huvides) ja unikaalne identifikaator päringu jälgimiseks kõigis nendes teenustes, asünkroonsete operatsioonide käigus kaotsi.

Traditsiooniliselt on arendajad tuginenud lahendustele nagu kontekstimuutujate käsitsi edastamine funktsiooniparameetrite kaudu või globaalsete muutujate kasutamine. Need lähenemisviisid on aga sageli kohmakad, vigadele altid ja võivad viia koodini, mida on raske lugeda ja hooldada. Konteksti käsitsi edastamine võib kiiresti muutuda tülikaks, kui asünkroonsete operatsioonide ja pesastatud funktsioonikutsete arv kasvab. Globaalsed muutujad seevastu võivad põhjustada soovimatuid kõrvalmõjusid ja muuta rakenduse oleku üle arutlemise keeruliseks, eriti mitmelõimelistes keskkondades või mikroteenustega.

Asünkroonse konteksti tutvustus: võimas lahendus

JavaScripti asünkroonne kontekst pakub puhtama ja elegantsema lahenduse konteksti levitamise probleemile. See võimaldab teil seostada andmeid (konteksti) asünkroonse operatsiooniga ja tagab, et need andmed on automaatselt kättesaadavad kogu täitmisahela vältel, sõltumata asünkroonsete kutsete arvust või pesastatuse tasemest. See kontekst on päringupõhine, mis tähendab, et ühe päringuga seotud kontekst on isoleeritud teistest päringutest, tagades andmete terviklikkuse ja vältides ristsaastumist.

Asünkroonse konteksti kasutamise peamised eelised:

• Parem koodi loetavus: Vähendab vajadust konteksti käsitsi edastada, mille tulemuseks on puhtam ja lühem kood.
• Täiustatud hooldatavus: Muudab kontekstiandmete jälgimise ja haldamise lihtsamaks, lihtsustades silumist ja hooldust.
• Lihtsustatud veatöötlus: Võimaldab tsentraliseeritud veatöötlust, pakkudes veateadete ajal juurdepääsu kontekstiteabele.
• Parem jõudlus: Optimeerib ressursside kasutamist, tagades, et õiged kontekstiandmed on vajadusel kättesaadavad.
• Suurem turvalisus: Hõlbustab turvalisi operatsioone, jälgides kergesti tundlikku teavet, nagu kasutaja ID-d ja autentimismärgid, kõigis asünkroonsetes kutsetes.

Asünkroonse konteksti rakendamine Node.js-is (ja mujal)

Kuigi JavaScripti keeles endas ei ole sisseehitatud asünkroonse konteksti funktsiooni, on selle funktsionaalsuse pakkumiseks tekkinud mitmeid teeke ja tehnikaid, eriti Node.js keskkonnas. Uurime mõnda levinud lähenemisviisi:

1. `async_hooks` moodul (Node.js tuum)

Node.js pakub sisseehitatud moodulit nimega `async_hooks`, mis pakub madala taseme API-sid asünkroonsete ressursside jälgimiseks. See võimaldab teil jälgida asünkroonsete operatsioonide eluiga ja haakida end erinevate sündmuste külge, nagu loomine, enne täitmist ja pärast täitmist. Kuigi võimas, nõuab `async_hooks` moodul konteksti levitamise rakendamiseks rohkem käsitsi tööd ja seda kasutatakse tavaliselt kõrgema taseme teekide ehitusplokina.

            const async_hooks = require('async_hooks');

const context = new Map();

let executionAsyncId = 0;

const init = (asyncId, type, triggerAsyncId, resource) => {
  context.set(asyncId, {}); // Initsialiseeri konteksti objekt iga asünkroonse operatsiooni jaoks
};

const before = (asyncId) => {
  executionAsyncId = asyncId;
};

const after = (asyncId) => {
  executionAsyncId = 0; // Tühjenda praegune täitmise asyncId
};

const destroy = (asyncId) => {
  context.delete(asyncId); // Eemalda kontekst, kui asünkroonne operatsioon lõpeb
};

const asyncHook = async_hooks.createHook({
  init,
  before,
  after,
  destroy,
});

asyncHook.enable();

function getContext() {
  return context.get(executionAsyncId) || {};
}

function setContext(data) {
  const currentContext = getContext();
  context.set(executionAsyncId, { ...currentContext, ...data });
}

async function doSomethingAsync() {
  const contextData = getContext();
  console.log('doSomethingAsync konteksti sees:', contextData);
  // ... asünkroonne operatsioon ...
}

async function main() {
  // Simuleeri päringut
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);
  setContext({ requestId });
  console.log('Väljaspool doSomethingAsync konteksti:', getContext());
  await doSomethingAsync();
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

Selgitus:

• `async_hooks.createHook()`: Loob konksu, mis püüab kinni asünkroonsete ressursside elutsükli sündmused.
• `init`: Kutsutakse välja, kui luuakse uus asünkroonne ressurss. Kasutame seda ressursi jaoks konteksti objekti initsialiseerimiseks.
• `before`: Kutsutakse välja vahetult enne asünkroonse ressursi tagasikutse (callback) täitmist. Kasutame seda täitmise konteksti värskendamiseks.
• `after`: Kutsutakse välja pärast tagasikutse täitmist.
• `destroy`: Kutsutakse välja, kui asünkroonne ressurss hävitatakse. Eemaldame seotud konteksti.
• `getContext()` ja `setContext()`: Abifunktsioonid konteksti hoidlast lugemiseks ja sinna kirjutamiseks.

Kuigi see näide demonstreerib põhiprintsiipe, on sageli lihtsam ja hooldatavam kasutada spetsiaalset teeki.

2. Teekide `cls-hooked` või `continuation-local-storage` kasutamine

Sujuvama lähenemise jaoks pakuvad teegid nagu `cls-hooked` (või selle eelkäija `continuation-local-storage`, millele `cls-hooked` tugineb) kõrgema taseme abstraktsioone `async_hooks` peal. Need teegid lihtsustavad konteksti loomise ja haldamise protsessi. Nad kasutavad tavaliselt "hoidlat" (sageli `Map` või sarnane andmestruktuur) kontekstiandmete hoidmiseks ja levitavad konteksti automaatselt üle asünkroonsete operatsioonide.

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function middleware(req, res, next) {
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);
  asyncLocalStorage.run({ requestId }, () => {
    // Ülejäänud päringu käsitlemise loogika...
    console.log('Vahevara kontekst:', asyncLocalStorage.getStore());
    next();
  });
}

async function doSomethingAsync() {
  const store = asyncLocalStorage.getStore();
  console.log('doSomethingAsync sees:', store);
  // ... asünkroonne operatsioon ...
}

async function routeHandler(req, res) {
  console.log('Marsruudi käsitleja kontekst:', asyncLocalStorage.getStore());
  await doSomethingAsync();
  res.send('Päring töödeldud');
}

// Simuleeri päringut
const request = { /*...*/ };
const response = { send: (message) => console.log('Vastus:', message) };

middleware(request, response, () => {
  routeHandler(request, response);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Selgitus:

• `AsyncLocalStorage`: Seda Node.js põhiklassi kasutatakse asünkroonse konteksti haldamiseks eksemplari loomiseks.
• `asyncLocalStorage.run(context, callback)`: Seda meetodit kasutatakse antud tagasikutse funktsiooni konteksti määramiseks. See levitab konteksti automaatselt kõikidele tagasikutse sees tehtavatele asünkroonsetele operatsioonidele.
• `asyncLocalStorage.getStore()`: Seda meetodit kasutatakse praegusele kontekstile juurdepääsemiseks asünkroonse operatsiooni sees. See hangib konteksti, mis oli määratud `asyncLocalStorage.run()` meetodiga.

`AsyncLocalStorage` kasutamine lihtsustab kontekstihaldust. See tegeleb automaatselt kontekstiandmete levitamisega üle asünkroonsete piiride, vähendades vajaliku korduvkoodi hulka.

3. Konteksti levitamine raamistikes

Paljud kaasaegsed veebiraamistikud, nagu NestJS, Express, Koa ja teised, pakuvad sisseehitatud tuge või soovitatavaid mustreid asünkroonse konteksti rakendamiseks oma rakenduse struktuuris. Need raamistikud integreeruvad sageli teekidega nagu `cls-hooked` või pakuvad oma kontekstihaldusmehhanisme. Raamistiku valik määrab sageli kõige sobivama viisi päringupõhiste muutujate käsitlemiseks, kuid aluspõhimõtted jäävad samaks.

Näiteks NestJS-is saate päringukonteksti haldamiseks kasutada `REQUEST` ulatust ja `AsyncLocalStorage` moodulit. See võimaldab teil pääseda juurde päringuspetsiifilistele andmetele teenustes ja kontrollerites, muutes autentimise, logimise ja muude päringuga seotud operatsioonide käsitlemise lihtsamaks.

Praktilised näited ja kasutusjuhud

Uurime, kuidas asünkroonset konteksti saab rakendada mitmes praktilises stsenaariumis globaalsetes rakendustes:

1. Logimine ja jälgimine

Kujutage ette hajussüsteemi mikroteenustega, mis on paigutatud erinevatesse piirkondadesse (nt teenus Singapuris Aasia kasutajatele, teenus Brasiilias Lõuna-Ameerika kasutajatele ja teenus Saksamaal Euroopa kasutajatele). Iga teenus tegeleb osaga üldisest päringu töötlemisest. Asünkroonse konteksti abil saate hõlpsasti genereerida ja levitada unikaalset korrelatsiooni ID-d iga päringu jaoks, kui see liigub läbi süsteemi. Selle ID saab lisada logikirjetele, mis võimaldab teil jälgida päringu teekonda mitme teenuse vahel, isegi üle geograafiliste piiride.

            
// Pseudokoodi näide (illustratiivne)
const correlationId = generateCorrelationId();
asyncLocalStorage.run({ correlationId }, async () => {
  // Teenus 1
  log('Teenus 1: Päring vastu võetud', { correlationId });
  await callService2();
});

async function callService2() {
  // Teenus 2
  log('Teenus 2: Päringu töötlemine', { correlationId: asyncLocalStorage.getStore().correlationId });
  // ... Kutsu andmebaasi jne.
}

            

              
                Copy
              
            
          

See lähenemine võimaldab teie rakenduse tõhusat ja efektiivset silumist, jõudluse analüüsi ja jälgimist erinevates geograafilistes asukohtades. Kaaluge struktureeritud logimise (nt JSON-vormingus) kasutamist, et lihtsustada sõelumist ja päringute tegemist erinevatel logimisplatvormidel (nt ELK Stack, Splunk).

2. Autentimine ja autoriseerimine

Globaalses e-kaubanduse platvormis võib erinevatest riikidest pärit kasutajatel olla erinev lubade tase. Asünkroonse konteksti abil saate salvestada kasutaja autentimisteabe (nt kasutaja ID, rollid, load) konteksti. See teave muutub päringu elutsükli jooksul hõlpsasti kättesaadavaks kõigile rakenduse osadele. See lähenemine välistab vajaduse korduvalt edastada kasutaja autentimisteavet funktsioonikutsete kaudu või teha mitu andmebaasipäringut sama kasutaja kohta. See lähenemine on eriti kasulik, kui teie platvorm toetab ühekordset sisselogimist (SSO) erinevate riikide identiteedipakkujatega, nagu Jaapan, Austraalia või Kanada, tagades sujuva ja turvalise kogemuse kasutajatele üle maailma.

            
// Pseudokood
// Vahevara
async function authenticateUser(req, res, next) {
  const user = await authenticate(req.headers.authorization); // Oletame, et autentimisloogika on olemas
  asyncLocalStorage.run({ user }, () => {
    next();
  });
}

// Marsruudi käsitleja sees
function getUserData() {
  const user = asyncLocalStorage.getStore().user;
  // Juurdepääs kasutajateabele, nt user.roles, user.country jne.
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. Lokaliseerimine ja rahvusvahelistamine (i18n)

Globaalne rakendus peab kohanema kasutaja eelistustega, sealhulgas keele, valuuta ja kuupäeva/kellaaja vormingutega. Asünkroonse konteksti abil saate salvestada lokaadi ja muud kasutajaseaded konteksti. Need andmed levivad seejärel automaatselt kõikidesse rakenduse komponentidesse, võimaldades dünaamilist sisu renderdamist, valuuta konverteerimist ja kuupäeva/kellaaja vormindamist vastavalt kasutaja asukohale või eelistatud keelele. See muudab rahvusvahelisele kogukonnale, näiteks Argentinast Vietnamini, rakenduste loomise lihtsamaks.

            
// Pseudokood
// Vahevara
async function setLocale(req, res, next) {
  const userLocale = req.headers['accept-language'] || 'en-US';
  asyncLocalStorage.run({ locale: userLocale }, () => {
    next();
  });
}

// Komponendi sees
function formatPrice(price, currency) {
  const locale = asyncLocalStorage.getStore().locale;
  // Kasuta lokaliseerimisteeki (nt Intl) hinna vormindamiseks
  const formattedPrice = new Intl.NumberFormat(locale, { style: 'currency', currency }).format(price);
  return formattedPrice;
}

            

              
                Copy
              
            
          

4. Veatöötlus ja aruandlus

Kui keerulises, globaalselt hajutatud rakenduses tekivad vead, on oluline koguda piisavalt konteksti probleemi kiireks diagnoosimiseks ja lahendamiseks. Asünkroonse konteksti abil saate rikastada vealogisid päringuspetsiifilise teabega, nagu kasutaja ID-d, korrelatsiooni ID-d või isegi kasutaja asukoht. See muudab vea algpõhjuse tuvastamise ja konkreetsete mõjutatud päringute kindlakstegemise lihtsamaks. Kui teie rakendus kasutab erinevaid kolmandate osapoolte teenuseid, nagu Singapuris asuvad makselüüsid või Austraalias asuv pilvesalvestus, muutuvad need konteksti üksikasjad veaotsingu ajal hindamatuks.

            
// Pseudokood
try {
  // ... mingi operatsioon ...
} catch (error) {
  const contextData = asyncLocalStorage.getStore();
  logError(error, { ...contextData }); // Lisa kontekstiteave vealogisse
  // ... käsitle viga ...
}

            

              
                Copy
              
            
          

Parimad tavad ja kaalutlused

Kuigi asünkroonne kontekst pakub palju eeliseid, on oluline järgida parimaid tavasid, et tagada selle tõhus ja hooldatav rakendamine:

• Kasutage spetsiaalset teeki: Kasutage teeke nagu `cls-hooked` või raamistikuspetsiifilisi kontekstihalduse funktsioone, et lihtsustada ja sujuvamaks muuta konteksti levitamist.
• Olge teadlik mälukasutusest: Suured konteksti objektid võivad tarbida mälu. Salvestage ainult andmeid, mis on praeguse päringu jaoks vajalikud.
• Tühjendage kontekstid päringu lõpus: Veenduge, et kontekstid tühjendatakse korralikult pärast päringu lõpuleviimist. See takistab kontekstiandmete lekkimist järgmistesse päringutesse.
• Kaaluge veatöötlust: Rakendage robustset veatöötlust, et vältida käsitlemata erandite konteksti levitamise häirimist.
• Testige põhjalikult: Kirjutage põhjalikke teste, et veenduda, et kontekstiandmed levivad korrektselt kõigis asünkroonsetes operatsioonides ja kõigis stsenaariumides. Kaaluge testimist kasutajatega üle globaalsete ajavööndite (nt testimine erinevatel kellaaegadel kasutajatega Londonis, Pekingis või New Yorgis).
• Dokumentatsioon: Dokumenteerige oma kontekstihaldusstrateegia selgelt, et arendajad saaksid seda mõista ja sellega tõhusalt töötada. Lisage see dokumentatsioon ülejäänud koodibaasiga.
• Vältige liigset kasutamist: Kasutage asünkroonset konteksti arukalt. Ärge salvestage konteksti andmeid, mis on juba saadaval funktsiooniparameetritena või mis ei ole praeguse päringu jaoks asjakohased.
• Jõudlusega seotud kaalutlused: Kuigi asünkroonne kontekst ise tavaliselt ei lisa olulist jõudluskoormust, võivad kontekstis olevate andmetega tehtavad toimingud jõudlust mõjutada. Optimeerige andmetele juurdepääsu ja minimeerige tarbetuid arvutusi.
• Turvalisusega seotud kaalutlused: Ärge kunagi salvestage tundlikke andmeid (nt paroole) otse konteksti. Käsitsege ja turvake teavet, mida kontekstis kasutate, ning veenduge, et järgite alati turvalisuse parimaid tavasid.

Kokkuvõte: globaalse rakendusarenduse võimestamine

JavaScripti asünkroonne kontekst pakub võimsa ja elegantse lahenduse päringupõhiste muutujate haldamiseks kaasaegsetes veebirakendustes. Seda tehnikat omaks võttes saavad arendajad luua robustsemaid, hooldatavamaid ja jõudlusvõimelisemaid rakendusi, eriti neid, mis on suunatud globaalsele publikule. Alates logimise ja jälgimise sujuvamaks muutmisest kuni autentimise ja lokaliseerimise hõlbustamiseni avab asünkroonne kontekst arvukalt eeliseid, mis võimaldavad teil luua tõeliselt skaleeritavaid ja kasutajasõbralikke rakendusi rahvusvahelistele kasutajatele, luues positiivse mõju teie globaalsetele kasutajatele ja ärile.

Mõistes põhimõtteid, valides õiged tööriistad (nagu `async_hooks` või teegid nagu `cls-hooked`) ja järgides parimaid tavasid, saate rakendada asünkroonse konteksti võimsust, et tõsta oma arendustöövoogu ja luua erakordseid kasutajakogemusi mitmekesisele ja globaalsele kasutajaskonnale. Olenemata sellest, kas ehitate mikroteenuste arhitektuuri, suuremahulist e-kaubanduse platvormi või lihtsat API-d, on asünkroonse konteksti mõistmine ja tõhus kasutamine tänapäeva kiiresti arenevas veebiarenduse maailmas edu saavutamiseks ülioluline.