JavaScript'i asünkroonsete iteraatorite abiliste kasutamine partiitöötluseks: Asünkroonne grupeeritud töötlus

Asünkroonne programmeerimine on kaasaegse JavaScripti arenduse nurgakivi, mis võimaldab arendajatel käsitleda I/O operatsioone, võrgupäringuid ja muid aeganõudvaid ülesandeid ilma põhilõime blokeerimata. See tagab reageeriva kasutajakogemuse, eriti veebirakendustes, mis tegelevad suurte andmekogumite või keeruliste operatsioonidega. Asünkroonsed iteraatorid pakuvad võimsat mehhanismi andmevoogude asünkroonseks tarbimiseks ning asünkroonsete iteraatorite abiliste kasutuselevõtuga muutub nendega töötamine veelgi tõhusamaks ja elegantsemaks. See artikkel süveneb asünkroonse grupeeritud töötluse kontseptsiooni, kasutades asünkroonsete iteraatorite abilisi, uurides selle eeliseid, rakendustehnikaid ja praktilisi rakendusi.

Asünkroonsete iteraatorite ja abiliste mõistmine

Enne asünkroonsesse grupeeritud töötlusse sukeldumist loome kindla aluse asünkroonsete iteraatorite ja nende funktsionaalsust täiustavate abiliste mõistmiseks.

Asünkroonsed iteraatorid

Asünkroonne iteraator on objekt, mis vastab asünkroonse iteraatori protokollile. See protokoll defineerib `next()` meetodi, mis tagastab lubaduse (Promise). Kui lubadus laheneb, annab see objekti kahe omadusega:

• `value`: Järgmine väärtus järjestuses.
• `done`: Kahendmuutuja, mis näitab, kas iteraator on jõudnud järjestuse lõppu.

Asünkroonsed iteraatorid on eriti kasulikud andmevoogude käsitlemisel, kus iga elemendi kättesaadavaks muutumine võib aega võtta. Näiteks andmete toomine kaug-API-st või suure faili andmete lugemine tükkhaaval.

Näide:

            async function* generateNumbers(count) {
  for (let i = 0; i < count; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100)); // Simuleeri asünkroonset operatsiooni
    yield i;
  }
}

const asyncIterator = generateNumbers(5);

async function consumeIterator() {
  let result = await asyncIterator.next();
  while (!result.done) {
    console.log(result.value);
    result = await asyncIterator.next();
  }
}

consumeIterator(); // Väljund: 0, 1, 2, 3, 4 (100ms viivitusega iga numbri vahel)
            

              
                Copy
              
            
          

Asünkroonsete iteraatorite abilised

Asünkroonsete iteraatorite abilised on meetodid, mis laiendavad asünkroonsete iteraatorite funktsionaalsust, pakkudes mugavaid viise andmevoogude muundamiseks, filtreerimiseks ja tarbimiseks. Need pakuvad deklaratiivsemat ja lühemat viisi asünkroonsete iteraatoritega töötamiseks võrreldes käsitsi iteratsiooniga, kasutades `next()`. Mõned levinumad asünkroonsete iteraatorite abilised on:

• `map`: Rakendab funktsiooni igale väärtusele voos ja annab tulemuseks muudetud väärtused.
• `filter`: Filtreerib voogu, andes tulemuseks ainult need väärtused, mis vastavad antud predikaadile.
• `reduce`: Koondab voo väärtused üheks tulemuseks.
• `forEach`: Käivitab funktsiooni iga voo väärtuse kohta.
• `toArray`: Kogub kõik voo väärtused massiivi.
• `from`: Loob asünkroonse iteraatori massiivist või muust itereeritavast objektist.

Neid abilisi saab aheldada, et luua keerulisi andmetöötlustorusid. Näiteks võite tuua andmeid API-st, filtreerida neid teatud kriteeriumide alusel ja seejärel muuta need kasutajaliideses kuvamiseks sobivasse vormingusse.

Asünkroonne grupeeritud töötlus: Kontseptsioon

Asünkroonne grupeeritud töötlus hõlmab asünkroonse iteraatori andmevoo jagamist väiksemateks partiideks või gruppideks ja seejärel iga grupi samaaegset või järjestikust töötlemist. See lähenemine on eriti kasulik suurte andmekogumite või arvutusmahukate operatsioonide puhul, kus iga elemendi individuaalne töötlemine oleks ebaefektiivne. Elemente grupeerides saate ära kasutada paralleeltöötlust, optimeerida ressursside kasutamist ja parandada üldist jõudlust.

Miks kasutada asünkroonset grupeeritud töötlust?

• Parem jõudlus: Elementide töötlemine partiidena võimaldab operatsioonide paralleelset täitmist igas grupis, vähendades üldist töötlemisaega.
• Ressursside optimeerimine: Elementide grupeerimine aitab optimeerida ressursside kasutamist, vähendades üksikute operatsioonidega seotud üldkulusid.
• Vigade käsitlemine: Lihtsam vigade käsitlemine ja taastamine, kuna vigu saab isoleerida konkreetsetesse gruppidesse, muutes ebaõnnestumiste uuesti proovimise või käsitlemise lihtsamaks.
• Päringute piiramine (Rate Limiting): Päringute piiramise rakendamine grupiti, vältides väliste süsteemide või API-de ülekoormamist.
• Tükeldatud üles-/allalaadimised: Suurte failide tükeldatud üles- ja allalaadimiste hõlbustamine, töödeldes andmeid hallatavates segmentides.

Asünkroonse grupeeritud töötluse rakendamine

Asünkroonse grupeeritud töötluse rakendamiseks on mitu viisi, kasutades asünkroonsete iteraatorite abilisi ja muid JavaScripti tehnikaid. Siin on mõned levinumad lähenemisviisid:

1. Kohandatud grupeerimisfunktsiooni kasutamine

See lähenemine hõlmab kohandatud funktsiooni loomist, mis grupeerib asünkroonse iteraatori elemente teatud kriteeriumi alusel. Grupeeritud elemendid töödeldakse seejärel asünkroonselt.

            async function* groupIterator(source, groupSize) {
  let buffer = [];
  for await (const item of source) {
    buffer.push(item);
    if (buffer.length === groupSize) {
      yield buffer;
      buffer = [];
    }
  }
  if (buffer.length > 0) {
    yield buffer;
  }
}

async function* processGroups(source) {
    for await (const group of source) {
        // Simuleeri grupi asünkroonset töötlemist
        const processedGroup = await Promise.all(group.map(async item => {
            await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50)); // Simuleeri töötlemisaega
            return item * 2;
        }));
        yield processedGroup;
    }
}


async function main() {
  async function* generateNumbers(count) {
    for (let i = 1; i <= count; i++) {
      yield i;
    }
  }

  const numberStream = generateNumbers(10);
  const groupedStream = groupIterator(numberStream, 3);
  const processedStream = processGroups(groupedStream);

  for await (const group of processedStream) {
    console.log("Processed Group:", group);
  }
}

main();

// Oodatav väljund (järjekord võib asünkroonse olemuse tõttu erineda):
// Processed Group: [ 2, 4, 6 ]
// Processed Group: [ 8, 10, 12 ]
// Processed Group: [ 14, 16, 18 ]
// Processed Group: [ 20 ]
            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites grupeerib funktsioon `groupIterator` sissetuleva numbrivoo 3-liikmelisteks partiideks. Funktsioon `processGroups` itereerib seejärel nendest gruppidest üle, kahekordistades iga numbri grupis asünkroonselt, kasutades paralleeltöötluseks `Promise.all`. Tegeliku asünkroonse töötluse esindamiseks simuleeritakse viivitust.

2. Asünkroonsete iteraatorite teegi kasutamine

Mitmed JavaScripti teegid pakuvad utiliitfunktsioone asünkroonsete iteraatoritega töötamiseks, sealhulgas grupeerimiseks ja partiideks jaotamiseks. Teegid nagu `it-batch` või utiliidid teekidest nagu `lodash-es` või `Ramda` (kuigi vajavad asünkroonseks kohandamist) võivad pakkuda eelnevalt valmis funktsioone grupeerimiseks.

Näide (kontseptuaalne, kasutades hüpoteetilist `it-batch` teeki):

            // Eeldades, et on olemas teek nagu 'it-batch', millel on asünkroonse iteraatori tugi
// See on kontseptuaalne, tegelik API võib erineda.

//import { batch } from 'it-batch'; // Hüpoteetiline import

async function processData() {
  async function* generateData(count) {
    for (let i = 0; i < count; i++) {
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 20));
      yield { id: i, value: `data-${i}` };
    }
  }

  const dataStream = generateData(15);
  //const batchedStream = batch(dataStream, { size: 5 }); // Hüpoteetiline partiifunktsioon

  //Allolev jäljendab it-batch'i funktsionaalsust
  async function* batch(source, options) {
      const { size } = options;
      let buffer = [];
      for await (const item of source) {
          buffer.push(item);
          if (buffer.length === size) {
              yield buffer;
              buffer = [];
          }
      }
      if(buffer.length > 0){
        yield buffer;
      }
  }

  const batchedStream = batch(dataStream, { size: 5 });

  for await (const batchData of batchedStream) {
    console.log("Processing Batch:", batchData);
    // Teosta partiil asünkroonseid operatsioone
    await Promise.all(batchData.map(async item => {
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 30)); // Simuleeri töötlemist
      console.log(`Processed item ${item.id} in batch`);
    }));
  }
}

processData();
            

              
                Copy
              
            
          

See näide demonstreerib teegi kontseptuaalset kasutamist andmevoo partiideks jaotamiseks. Funktsioon `batch` (kas hüpoteetiline või jäljendades `it-batch` funktsionaalsust) grupeerib andmed 5-liikmelisteks partiideks. Järgnev tsükkel töötleb seejärel iga partii asünkroonselt.

3. `AsyncGeneratorFunction` kasutamine (edasijõudnutele)

Suurema kontrolli ja paindlikkuse saavutamiseks saate otse kasutada `AsyncGeneratorFunction`'i, et luua kohandatud asünkroonseid iteraatoreid, mis tegelevad grupeerimise ja töötlemisega ühes etapis.

            async function* processInGroups(source, groupSize, processFn) {
    let buffer = [];
    for await (const item of source) {
        buffer.push(item);
        if (buffer.length === groupSize) {
            const result = await processFn(buffer);
            yield result;
            buffer = [];
        }
    }
    if (buffer.length > 0) {
        const result = await processFn(buffer);
        yield result;
    }
}

async function exampleUsage() {
    async function* generateData(count) {
        for (let i = 0; i < count; i++) {
            await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 15));
            yield i;
        }
    }

    async function processGroup(group) {
        console.log("Processing Group:", group);
        // Simuleeri grupi asünkroonset töötlemist
        await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
        return group.map(item => item * 3);
    }

    const dataStream = generateData(12);
    const processedStream = processInGroups(dataStream, 4, processGroup);

    for await (const result of processedStream) {
        console.log("Processed Result:", result);
    }
}

exampleUsage();

//Oodatav väljund (järjekord võib asünkroonse olemuse tõttu erineda):
//Processing Group: [ 0, 1, 2, 3 ]
//Processed Result: [ 0, 3, 6, 9 ]
//Processing Group: [ 4, 5, 6, 7 ]
//Processed Result: [ 12, 15, 18, 21 ]
//Processing Group: [ 8, 9, 10, 11 ]
//Processed Result: [ 24, 27, 30, 33 ]
            

              
                Copy
              
            
          

See lähenemine pakub väga kohandatavat lahendust, kus määratlete nii grupeerimisloogika kui ka töötlemisfunktsiooni. Funktsioon `processInGroups` võtab argumentidena asünkroonse iteraatori, grupi suuruse ja töötlemisfunktsiooni. See grupeerib elemendid ja seejärel rakendab töötlemisfunktsiooni igale grupile asünkroonselt.

Asünkroonse grupeeritud töötluse praktilised rakendused

Asünkroonne grupeeritud töötlus on rakendatav erinevates stsenaariumides, kus peate tõhusalt käsitlema suuri asünkroonseid andmevooge:

• API päringute piiramine: Kui tarbite andmeid piirangutega API-st, saate päringuid grupeerida ja saata neid kontrollitud partiidena, et vältida piirangute ületamist.
• Andmete muundamise torud: Andmete grupeerimine võimaldab suurte andmekogumite tõhusat muundamist, näiteks andmevormingute teisendamist või keeruliste arvutuste tegemist.
• Andmebaasioperatsioonid: Andmebaasi lisamis-, uuendamis- või kustutamisoperatsioonide partiidena tegemine võib oluliselt parandada jõudlust võrreldes üksikute operatsioonidega.
• Pildi/video töötlemine: Suurte piltide või videote töötlemist saab optimeerida, jagades need väiksemateks tükkideks ja töödeldes iga tükki samaaegselt.
• Logide töötlemine: Suurte logifailide analüüsimist saab kiirendada, grupeerides logikirjeid ja töödeldes neid paralleelselt.
• Reaalajas andmete voogedastus: Rakendustes, mis hõlmavad reaalajas andmevooge (nt anduriandmed, aktsiahinnad), võib andmete grupeerimine hõlbustada tõhusat töötlemist ja analüüsi.

Kaalutlused ja parimad praktikad

Asünkroonse grupeeritud töötluse rakendamisel arvestage järgmiste teguritega:

• Grupi suurus: Optimaalne grupi suurus sõltub konkreetsest rakendusest ja töödeldavate andmete olemusest. Katsetage erinevate grupi suurustega, et leida parim tasakaal paralleelsuse ja üldkulude vahel. Väiksemad grupid võivad suurendada üldkulusid sagedasema kontekstivahetuse tõttu, samas kui suuremad grupid võivad vähendada paralleelsust.
• Vigade käsitlemine: Rakendage robustseid vigade käsitlemise mehhanisme, et püüda kinni ja käsitleda töötlemise ajal tekkida võivaid vigu. Kaaluge strateegiaid ebaõnnestunud operatsioonide uuesti proovimiseks või probleemsete gruppide vahelejätmiseks.
• Samaaegsus (Concurrency): Kontrollige samaaegsuse taset, et vältida süsteemi ressursside ülekoormamist. Kasutage tehnikaid nagu drosseldamine (throttling) või päringute piiramine (rate limiting), et hallata samaaegsete operatsioonide arvu.
• Mäluhaldus: Olge teadlik mälukasutusest, eriti suurte andmekogumitega tegelemisel. Vältige tervete andmekogumite korraga mällu laadimist. Selle asemel töödelge andmeid väiksemate tükkidena või kasutage voogedastuse tehnikaid.
• Asünkroonsed operatsioonid: Veenduge, et igas grupis tehtavad operatsioonid on tõeliselt asünkroonsed, et vältida põhilõime blokeerimist. Kasutage asünkroonsete ülesannete käsitlemiseks `async/await` või lubadusi (Promises).
• Kontekstivahetuse üldkulu: Kuigi partiitöötluse eesmärk on jõudluse kasv, võib liigne kontekstivahetus need eelised nullida. Profileerige ja häälestage oma rakendust hoolikalt, et leida optimaalne partii suurus ja samaaegsuse tase.

Kokkuvõte

Asünkroonne grupeeritud töötlus on võimas tehnika suurte asünkroonsete andmevoogude tõhusaks käsitlemiseks JavaScriptis. Elemente grupeerides ja neid partiidena töödeldes saate oluliselt parandada jõudlust, optimeerida ressursside kasutamist ja suurendada oma rakenduste skaleeritavust. Asünkroonsete iteraatorite mõistmine, asünkroonsete iteraatorite abiliste kasutamine ja rakendamise detailide hoolikas kaalumine on eduka asünkroonse grupeeritud töötluse jaoks üliolulised. Olgu tegemist API päringute piirangute, suurte andmekogumite või reaalajas andmevoogudega, võib asünkroonne grupeeritud töötlus olla väärtuslik tööriist teie JavaScripti arendusarsenalis. Kuna JavaScript areneb edasi ja asünkroonsete iteraatorite abiliste standardiseerimine jätkub, on tulevikus oodata veelgi tõhusamaid ja sujuvamaid lähenemisviise. Võtke need tehnikad omaks, et luua reageerivamaid, skaleeritavamaid ja jõudlusvõimelisemaid veebirakendusi.