JavaScripti asünkroonsed generaatorid: voogude töötlemine ja vasturõhk selgitatuna

Asünkroonne programmeerimine on kaasaegse JavaScripti arenduse nurgakivi, võimaldades rakendustel hallata I/O operatsioone ilma põhilõime blokeerimata. Asünkroonsed generaatorid, mis võeti kasutusele ECMAScript 2018-s, pakuvad võimsat ja elegantset viisi asünkroonsete andmevoogudega töötamiseks. Need ühendavad asünkroonsete funktsioonide ja generaatorite eelised, pakkudes robustset mehhanismi andmete töötlemiseks mitteblokeerival ja itereeritaval viisil. See artikkel pakub põhjalikku ülevaadet JavaScripti asünkroonsetest generaatoridest, keskendudes nende võimekusele voogude töötlemisel ja vasturõhu haldamisel, mis on olulised kontseptsioonid tõhusate ja skaleeritavate rakenduste ehitamiseks.

Mis on asünkroonsed generaatorid?

Enne asünkroonsetesse generaatoritesse sukeldumist kordame lühidalt üle sünkroonsed generaatorid ja asünkroonsed funktsioonid. Sünkroonne generaator on funktsioon, mida saab peatada ja jätkata, väljastades väärtusi ükshaaval. Asünkroonne funktsioon (deklareeritud async märksõnaga) tagastab alati promise'i ja saab kasutada await märksõna täitmise peatamiseks, kuni promise laheneb.

Asünkroonne generaator on funktsioon, mis ühendab need kaks kontseptsiooni. See deklareeritakse async function* süntaksiga ja tagastab asünkroonse iteraatori. See asünkroonne iteraator võimaldab teil väärtusi asünkroonselt itereerida, kasutades tsükli sees await-i, et käsitleda promise'e, mis lahenevad järgmiseks väärtuseks.

Siin on lihtne näide:

            
async function* generateNumbers(max) {
  for (let i = 0; i < max; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)); // Simuleeri asünkroonset operatsiooni
    yield i;
  }
}

(async () => {
  for await (const number of generateNumbers(5)) {
    console.log(number);
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on generateNumbers asünkroonne generaatorfunktsioon. See väljastab numbreid 0 kuni 4, 500ms viivitusega iga väljastuse vahel. for await...of tsükkel itereerib asünkroonselt üle generaatori väljastatud väärtuste. Pange tähele await-i kasutamist, et käsitleda promise'i, mis ümbritseb iga väljastatud väärtust, tagades, et tsükkel ootab iga väärtuse valmimist enne jätkamist.

Asünkroonsete iteraatorite mõistmine

Asünkroonsed generaatorid tagastavad asünkroonseid iteraatoreid. Asünkroonne iteraator on objekt, mis pakub next() meetodit. next() meetod tagastab promise'i, mis laheneb objektiks, millel on kaks omadust:

• value: Järjestuse järgmine väärtus.
• done: Tõeväärtus, mis näitab, kas iteraator on lõpetanud.

for await...of tsükkel tegeleb automaatselt next() meetodi kutsumise ning value ja done omaduste eraldamisega. Saate ka asünkroonse iteraatoriga otse suhelda, kuigi see on vähem levinud:

            
async function* generateValues() {
  yield Promise.resolve(1);
  yield Promise.resolve(2);
  yield Promise.resolve(3);
}

(async () => {
  const iterator = generateValues();

  let result = await iterator.next();
  console.log(result); // Väljund: { value: 1, done: false }

  result = await iterator.next();
  console.log(result); // Väljund: { value: 2, done: false }

  result = await iterator.next();
  console.log(result); // Väljund: { value: 3, done: false }

  result = await iterator.next();
  console.log(result); // Väljund: { value: undefined, done: true }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Voogude töötlemine asünkroonsete generaatoritega

Asünkroonsed generaatorid sobivad eriti hästi voogude töötlemiseks. Voogude töötlemine hõlmab andmete käsitlemist pideva voona, selle asemel et töödelda kogu andmestikku korraga. See lähenemine on eriti kasulik suurte andmekogumite, reaalajas andmevoogude või I/O-põhiste operatsioonide puhul.

Kujutage ette, et ehitate süsteemi, mis töötleb mitme serveri logifaile. Selle asemel, et laadida terved logifailid mällu, saate kasutada asünkroonset generaatorit logifailide lugemiseks rida-realt ja iga rea asünkroonseks töötlemiseks. See väldib mälu kitsaskohti ja võimaldab teil alustada logiandmete töötlemist kohe, kui need muutuvad kättesaadavaks.

Siin on näide faili lugemisest rida-realt, kasutades asünkroonset generaatorit Node.js-is:

            
const fs = require('fs');
const readline = require('readline');

async function* readLines(filePath) {
  const fileStream = fs.createReadStream(filePath);

  const rl = readline.createInterface({
    input: fileStream,
    crlfDelay: Infinity
  });

  for await (const line of rl) {
    yield line;
  }
}

(async () => {
  const filePath = 'path/to/your/log/file.txt'; // Asenda tegeliku failiteega
  for await (const line of readLines(filePath)) {
    // Töötle iga rida siin
    console.log(`Rida: ${line}`);
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on readLines asünkroonne generaator, mis loeb faili rida-realt, kasutades Node.js'i fs ja readline mooduleid. for await...of tsükkel itereerib seejärel üle ridade ja töötleb iga rida, kui see kättesaadavaks muutub. Valik crlfDelay: Infinity tagab reavahetuste korrektse käsitlemise erinevates operatsioonisüsteemides (Windows, macOS, Linux).

Vasturõhk: asünkroonse andmevoo haldamine

Andmevoogude töötlemisel on ülioluline hallata vasturõhku. Vasturõhk tekib siis, kui andmete tootmise kiirus (ülesvoolu) ületab nende tarbimise kiirust (allavoolu). Kui seda ei käsitleta õigesti, võib vasturõhk põhjustada jõudlusprobleeme, mälu ammendumist või isegi rakenduse kokkujooksmist.

Asünkroonsed generaatorid pakuvad loomulikku mehhanismi vasturõhu haldamiseks. Märksõna yield peatab generaatori kaudselt, kuni järgmist väärtust küsitakse, võimaldades tarbijal kontrollida andmete töötlemise kiirust. See on eriti oluline stsenaariumides, kus tarbija teostab iga andmeühiku peal kulukaid operatsioone.

Vaatleme näidet, kus te hangite andmeid välisest API-st ja töötlete neid. API võib olla võimeline saatma andmeid palju kiiremini, kui teie rakendus suudab neid töödelda. Ilma vasturõhuta võib teie rakendus üle koormatud saada.

            
async function* fetchDataFromAPI(url) {
  let page = 1;
  while (true) {
    const response = await fetch(`${url}?page=${page}`);
    const data = await response.json();

    if (data.length === 0) {
      break; // Rohkem andmeid ei ole
    }

    for (const item of data) {
      yield item;
    }

    page++;
    // Siin ei ole selget viivitust, tuginedes tarbijale kiiruse kontrollimisel
  }
}

async function processData() {
  const apiURL = 'https://api.example.com/data'; // Asenda oma API URL-iga
  for await (const item of fetchDataFromAPI(apiURL)) {
    // Simuleeri kulukat töötlemist
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100)); // 100ms viivitus
    console.log('Töötlen:', item);
  }
}

processData();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on fetchDataFromAPI asünkroonne generaator, mis hangib andmeid API-st lehekülgede kaupa. Funktsioon processData tarbib andmeid ja simuleerib kulukat töötlemist, lisades iga elemendi jaoks 100ms viivituse. See viivitus tarbijas tekitab tõhusalt vasturõhu, takistades generaatoril liiga kiiresti andmete hankimist.

Selgesõnalised vasturõhu mehhanismid: Kuigi yield-i olemuslik peatamine pakub põhilist vasturõhku, saate rakendada ka selgesõnalisemaid mehhanisme. Näiteks võiksite andmevoo edasiseks kontrollimiseks kasutusele võtta puhvri või kiirusepiiraja.

Täiustatud tehnikad ja kasutusjuhud

Voogude teisendamine

Asünkroonseid generaatoreid saab aheldada, et luua keerukaid andmetöötlustorusid. Saate kasutada ühte asünkroonset generaatorit teise poolt väljastatud andmete teisendamiseks. See võimaldab teil ehitada modulaarseid ja korduvkasutatavaid andmetöötluskomponente.

            
async function* transformData(source) {
  for await (const item of source) {
    const transformedItem = item * 2; // Näidisteisendus
    yield transformedItem;
  }
}

// Kasutamine (eeldades fetchDataFromAPI-d eelmisest näitest)
(async () => {
  const apiURL = 'https://api.example.com/data'; // Asenda oma API URL-iga
  const transformedStream = transformData(fetchDataFromAPI(apiURL));

  for await (const item of transformedStream) {
    console.log('Teisendatud:', item);
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Vigade käsitlemine

Vigade käsitlemine on asünkroonsete operatsioonidega töötamisel ülioluline. Saate kasutada try...catch plokke asünkroonsete generaatorite sees, et käsitleda andmetöötluse ajal tekkivaid vigu. Samuti saate kasutada asünkroonse iteraatori throw meetodit, et anda tarbijale veast märku.

            
async function* processDataWithErrorHandling(source) {
  try {
    for await (const item of source) {
      if (item === null) {
        throw new Error('Vigased andmed: leiti null väärtus');
      }
      yield item;
    }
  } catch (error) {
    console.error('Viga generaatoris:', error);
    // Valikuliselt viska viga uuesti, et levitada see tarbijale
    // throw error;
  }
}

(async () => {
    async function* generateWithNull(){
        yield 1;
        yield null;
        yield 3;
    }

  const dataStream = processDataWithErrorHandling(generateWithNull());

  try {
    for await (const item of dataStream) {
      console.log('Töötlen:', item);
    }
  } catch (error) {
    console.error('Viga tarbijas:', error);
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Reaalse maailma kasutusjuhud

• Reaalajas andmetorud: Andmete töötlemine anduritelt, finantsturgudelt või sotsiaalmeedia voogudest. Asünkroonsed generaatorid võimaldavad teil neid pidevaid andmevooge tõhusalt hallata ja sündmustele reaalajas reageerida. Näiteks aktsiahindade jälgimine ja hoiatuste käivitamine, kui teatud künnis on saavutatud.
• Suurte failide töötlemine: Suurte logifailide, CSV-failide või multimeediafailide lugemine ja töötlemine. Asünkroonsed generaatorid väldivad kogu faili mällu laadimist, võimaldades teil töödelda faile, mis on suuremad kui saadaolev RAM. Näideteks on veebisaidi liikluse logide analüüsimine või videovoogude töötlemine.
• Andmebaasi interaktsioonid: Suurte andmekogumite hankimine andmebaasidest tükkidena. Asünkroonseid generaatoreid saab kasutada tulemuste hulga itereerimiseks ilma kogu andmestikku mällu laadimata. See on eriti kasulik suurte tabelite või keerukate päringute puhul. Näiteks suure andmebaasi kasutajate loendi lehekülgede kaupa läbimine.
• Mikroteenuste kommunikatsioon: Asünkroonsete sõnumite käsitlemine mikroteenuste vahel. Asünkroonsed generaatorid saavad hõlbustada sündmuste töötlemist sõnumijärjekordadest (nt Kafka, RabbitMQ) ja nende teisendamist allavoolu teenuste jaoks.
• WebSocketid ja Server-Sent Events (SSE): Reaalajas andmete töötlemine, mida serverid klientidele saadavad. Asünkroonsed generaatorid saavad tõhusalt käsitleda sissetulevaid sõnumeid WebSocketidest või SSE-voogudest ja vastavalt sellele kasutajaliidest uuendada. Näiteks spordimängu või finantsjuhtpaneeli reaalajas uuenduste kuvamine.

Asünkroonsete generaatorite kasutamise eelised

• Parem jõudlus: Asünkroonsed generaatorid võimaldavad mitteblokeerivaid I/O operatsioone, parandades teie rakenduste reageerimisvõimet ja skaleeritavust.
• Vähendatud mälutarve: Voogude töötlemine asünkroonsete generaatoritega väldib suurte andmestike mällu laadimist, vähendades mälujälge ja ennetades mälust-väljas vigu.
• Lihtsustatud kood: Asünkroonsed generaatorid pakuvad puhtamat ja loetavamat viisi asünkroonsete andmevoogudega töötamiseks võrreldes traditsiooniliste tagasikutsetel või promise'idel põhinevate lähenemistega.
• Täiustatud veakäsitlus: Asünkroonsed generaatorid võimaldavad teil vigu sujuvalt käsitleda ja neid tarbijale edasi levitada.
• Vasturõhu haldamine: Asünkroonsed generaatorid pakuvad sisseehitatud mehhanismi vasturõhu haldamiseks, vältides andmete ülekoormust ja tagades sujuva andmevoo.
• Kompositsioonilisus: Asünkroonseid generaatoreid saab aheldada, et luua keerukaid andmetöötlustorusid, edendades modulaarsust ja korduvkasutatavust.

Alternatiivid asünkroonsetele generaatoritele

Kuigi asünkroonsed generaatorid pakuvad võimsat lähenemist voogude töötlemisele, on olemas ka teisi võimalusi, millest igaühel on oma kompromissid.

• Observables (RxJS): Observables, eriti raamatukogudest nagu RxJS, pakuvad robustset ja funktsioonirikast raamistikku asünkroonsete andmevoogude jaoks. Need pakuvad operaatoreid voogude teisendamiseks, filtreerimiseks ja kombineerimiseks ning suurepärast vasturõhu kontrolli. Siiski on RxJS-il järsem õppimiskõver kui asünkroonsetel generaatoritel ja see võib teie projekti rohkem keerukust lisada.
• Streams API (Node.js): Node.js'i sisseehitatud Streams API pakub madalama taseme mehhanismi voogedastusandmete haldamiseks. See pakub erinevaid voo tüüpe (loetav, kirjutatav, teisendatav) ja vasturõhu kontrolli sündmuste ja meetodite kaudu. Streams API võib olla sõnaohtram ja nõuab rohkem käsitsi haldamist kui asünkroonsed generaatorid.
• Tagasikutsetel või promise'idel põhinevad lähenemised: Kuigi neid lähenemisi saab kasutada asünkroonseks programmeerimiseks, viivad need sageli keeruka ja raskesti hooldatava koodini, eriti voogudega tegelemisel. Samuti nõuavad need vasturõhu mehhanismide käsitsi rakendamist.

Kokkuvõte

JavaScripti asünkroonsed generaatorid pakuvad võimsat ja elegantset lahendust voogude töötlemiseks ja vasturõhu haldamiseks asünkroonsetes JavaScripti rakendustes. Ühendades asünkroonsete funktsioonide ja generaatorite eelised, pakuvad need paindlikku ja tõhusat viisi suurte andmestike, reaalajas andmevoogude ja I/O-põhiste operatsioonide käsitlemiseks. Asünkroonsete generaatorite mõistmine on oluline kaasaegsete, skaleeritavate ja reageerimisvõimeliste veebirakenduste ehitamiseks. Nad paistavad silma andmevoogude haldamisel ja tagamisel, et teie rakendus suudab andmevoogu tõhusalt käsitleda, vältides jõudluse kitsaskohti ja tagades sujuva kasutajakogemuse, eriti väliste API-de, suurte failide või reaalajas andmetega töötamisel.

Mõistes ja kasutades asünkroonseid generaatoreid, saavad arendajad luua robustsemaid, skaleeritavamaid ja hooldatavamaid rakendusi, mis suudavad toime tulla kaasaegsete andmemahukate keskkondade nõudmistega. Olenemata sellest, kas ehitate reaalajas andmetoru, töötlete suuri faile või suhtlete andmebaasidega, pakuvad asünkroonsed generaatorid väärtuslikku tööriista asünkroonsete andmeväljakutsetega toimetulekuks.