JavaScripti asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide kompositsioon: Asünkroonsete voogude aheldamine

Asünkroonne programmeerimine on kaasaegse JavaScripti arenduse nurgakivi, eriti kui tegemist on I/O operatsioonide, võrgupäringute ja reaalajas andmevoogudega. Asünkroonsed iteraatorid ja asünkroonsed itereeritavad, mis võeti kasutusele ECMAScript 2018-s, pakuvad võimsat mehhanismi asünkroonsete andmejadade käsitlemiseks. See artikkel süveneb asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide kompositsiooni kontseptsiooni, näidates, kuidas aheldada operatsioone asünkroonsetel voogudel puhtama, tõhusama ja paremini hooldatava koodi loomiseks.

Asünkroonsete iteraatorite ja asünkroonsete itereeritavate mõistmine

Enne kui süveneme kompositsiooni, selgitame põhitõdesid:

• Asünkroonne itereeritav (Async Iterable): Objekt, mis sisaldab meetodit Symbol.asyncIterator, mis tagastab asünkroonse iteraatori. See esindab andmete jada, mida saab asünkroonselt itereerida.
• Asünkroonne iteraator (Async Iterator): Objekt, mis defineerib meetodi next(), mis tagastab promise'i, mis laheneb objektiks kahe omadusega: value (järgmise elemendi väärtus jadas) ja done (tõeväärtus, mis näitab, kas jada on lõppenud).

Sisuliselt on asünkroonne itereeritav asünkroonsete andmete allikas ja asünkroonne iteraator on mehhanism nendele andmetele ükshaaval juurdepääsemiseks. Mõelge reaalsele näitele: andmete pärimine lehekülgedeks jaotatud API otspunktist. Iga lehekülg esindab asünkroonselt kättesaadavat andmehulka.

Siin on lihtne näide asünkroonsest itereeritavast, mis genereerib numbrite jada:

            
async function* generateNumbers(max) {
  for (let i = 0; i <= max; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50)); // Simuleerib asünkroonset viivitust
    yield i;
  }
}

const numberStream = generateNumbers(5);

(async () => {
  for await (const number of numberStream) {
    console.log(number); // Väljund: 0, 1, 2, 3, 4, 5 (viivitustega)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on generateNumbers asünkroonne generaatorfunktsioon, mis loob asünkroonse itereeritava. Tsükkel for await...of tarbib andmeid voost asünkroonselt.

Vajadus asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide kompositsiooni järele

Sageli on vaja asünkroonse voo peal teostada mitmeid operatsioone, näiteks filtreerimine, map'imine ja reduce'imine. Traditsiooniliselt võiksite selle saavutamiseks kirjutada pesastatud tsükleid või keerulisi asünkroonseid funktsioone. See võib aga viia paljusõnalise, raskesti loetava ja keeruliselt hooldatava koodini.

Asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide kompositsioon pakub elegantsemat ja funktsionaalsemat lähenemist. See võimaldab operatsioone omavahel aheldada, luues konveieri, mis töötleb andmeid järjestikuliselt ja deklaratiivselt. See soodustab koodi taaskasutamist, parandab loetavust ja lihtsustab testimist.

Kujutage ette kasutajaprofiilide voo pärimist API-st, seejärel aktiivsete kasutajate filtreerimist ja lõpuks nende e-posti aadresside eraldamist. Ilma abifunktsioonide kompositsioonita võib see muutuda pesastatud, tagasihelistamisterohkeks segaduseks.

Asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide loomine

Asünkroonse iteraatori abifunktsioon on funktsioon, mis võtab sisendiks asünkroonse itereeritava ja tagastab uue asünkroonse itereeritava, mis rakendab algsele voole spetsiifilist teisendust või operatsiooni. Need abifunktsioonid on loodud komponeeritavaks, võimaldades teil neid omavahel aheldada, et luua keerulisi andmetöötluskonveiereid.

Defineerime mõned levinud abifunktsioonid:

1. map abifunktsioon

map abifunktsioon rakendab teisendusfunktsiooni igale elemendile asünkroonses voos ja väljastab (yield) teisendatud väärtuse.

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

            

              
                Copy
              
            
          

Näide: Teisenda numbrivoog nende ruutudeks.

            
async function* generateNumbers(max) {
  for (let i = 0; i <= max; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
    yield i;
  }
}

const numberStream = generateNumbers(5);
const squareStream = map(numberStream, async (number) => number * number);

(async () => {
  for await (const square of squareStream) {
    console.log(square); // Väljund: 0, 1, 4, 9, 16, 25 (viivitustega)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

2. filter abifunktsioon

filter abifunktsioon filtreerib elemente asünkroonsest voost predikaatfunktsiooni alusel.

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

            

              
                Copy
              
            
          

Näide: Filtreeri voost välja paarisarvud.

            
async function* generateNumbers(max) {
  for (let i = 0; i <= max; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
    yield i;
  }
}

const numberStream = generateNumbers(5);
const evenNumberStream = filter(numberStream, async (number) => number % 2 === 0);

(async () => {
  for await (const evenNumber of evenNumberStream) {
    console.log(evenNumber); // Väljund: 0, 2, 4 (viivitustega)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

3. take abifunktsioon

take abifunktsioon võtab kindlaksmääratud arvu elemente asünkroonse voo algusest.

            
async function* take(iterable, count) {
  let i = 0;
  for await (const item of iterable) {
    if (i >= count) {
      return;
    }
    yield item;
    i++;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Näide: Võta voost esimesed 3 numbrit.

            
async function* generateNumbers(max) {
  for (let i = 0; i <= max; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
    yield i;
  }
}

const numberStream = generateNumbers(5);
const firstThreeNumbers = take(numberStream, 3);

(async () => {
  for await (const number of firstThreeNumbers) {
    console.log(number); // Väljund: 0, 1, 2 (viivitustega)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

4. toArray abifunktsioon

toArray abifunktsioon tarbib kogu asünkroonse voo ja tagastab massiivi, mis sisaldab kõiki elemente.

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

            

              
                Copy
              
            
          

Näide: Teisenda numbrivoog massiiviks.

            
async function* generateNumbers(max) {
  for (let i = 0; i <= max; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
    yield i;
  }
}

const numberStream = generateNumbers(5);

(async () => {
  const numbersArray = await toArray(numberStream);
  console.log(numbersArray); // Väljund: [0, 1, 2, 3, 4, 5]
})();

            

              
                Copy
              
            
          

5. flatMap abifunktsioon

flatMap abifunktsioon rakendab funktsiooni igale elemendile ja seejärel lamendab tulemuse üheks asünkroonseks vooks.

            
async function* flatMap(iterable, transform) {
  for await (const item of iterable) {
    const transformedIterable = await transform(item);
    for await (const transformedItem of transformedIterable) {
      yield transformedItem;
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Näide: Teisenda sõnevoog märkide vooks.

            
async function* generateStrings() {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  yield "hello";
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  yield "world";
}

const stringStream = generateStrings();
const charStream = flatMap(stringStream, async (str) => {
  async function* stringToCharStream() {
    for (let i = 0; i < str.length; i++) {
      yield str[i];
    }
  }
  return stringToCharStream();
});

(async () => {
  for await (const char of charStream) {
    console.log(char); // Väljund: h, e, l, l, o, w, o, r, l, d (viivitustega)
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide komponeerimine

Asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide tõeline jõud peitub nende komponeeritavuses. Saate neid omavahel aheldada, et luua keerulisi andmetöötluskonveiereid. Demonstreerime seda põhjaliku näitega:

Stsenaarium: Laadi kasutajate andmed lehekülgedeks jaotatud API-st, filtreeri aktiivsed kasutajad, eralda nende e-posti aadressid ja võta esimesed 5 e-posti aadressi.

            
async function* fetchUsers(apiUrl) {
  let page = 1;
  while (true) {
    const response = await fetch(`${apiUrl}?page=${page}`);
    const data = await response.json();
    if (data.length === 0) {
      return; // Rohkem andmeid ei ole
    }
    for (const user of data) {
      yield user;
    }
    page++;
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200)); // Simuleerib API viivitust
  }
}

// Näidis-API URL (asenda päris API otspunktiga)
const apiUrl = "https://example.com/api/users";

const userStream = fetchUsers(apiUrl);

const activeUserEmailStream = take(
  map(
    filter(
      userStream,
      async (user) => user.isActive
    ),
    async (user) => user.email
  ),
  5
);

(async () => {
  const activeUserEmails = await toArray(activeUserEmailStream);
  console.log(activeUserEmails); // Väljund: Massiiv esimese 5 aktiivse kasutaja e-posti aadressidest
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites aheldame filter, map ja take abifunktsioonid, et töödelda kasutajaandmete voogu. filter abifunktsioon valib ainult aktiivsed kasutajad, map abifunktsioon eraldab nende e-posti aadressid ja take abifunktsioon piirab tulemuse esimese 5 e-kirjaga. Pange tähele pesastamist; see on tavaline, kuid seda saab parandada abifunktsiooniga, nagu allpool näha.

Loetavuse parandamine konveier-abifunktsiooniga (Pipeline Utility)

Kuigi ülaltoodud näide demonstreerib kompositsiooni, võib pesastamine muutuda keerukamate konveierite puhul kohmakaks. Loetavuse parandamiseks saame luua pipeline abifunktsiooni:

            
async function pipeline(iterable, ...operations) {
  let result = iterable;
  for (const operation of operations) {
    result = operation(result);
  }
  return result;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Nüüd saame eelmise näite ümber kirjutada, kasutades pipeline funktsiooni:

            
async function* fetchUsers(apiUrl) {
  let page = 1;
  while (true) {
    const response = await fetch(`${apiUrl}?page=${page}`);
    const data = await response.json();
    if (data.length === 0) {
      return; // Rohkem andmeid ei ole
    }
    for (const user of data) {
      yield user;
    }
    page++;
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200)); // Simuleerib API viivitust
  }
}

// Näidis-API URL (asenda päris API otspunktiga)
const apiUrl = "https://example.com/api/users";

const userStream = fetchUsers(apiUrl);

const activeUserEmailStream = pipeline(
  userStream,
  (stream) => filter(stream, async (user) => user.isActive),
  (stream) => map(stream, async (user) => user.email),
  (stream) => take(stream, 5)
);

(async () => {
  const activeUserEmails = await toArray(activeUserEmailStream);
  console.log(activeUserEmails); // Väljund: Massiiv esimese 5 aktiivse kasutaja e-posti aadressidest
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Seda versiooni on palju lihtsam lugeda ja mõista. pipeline funktsioon rakendab operatsioone järjestikuliselt, muutes andmevoo selgemaks.

Veatöötlus

Asünkroonsete operatsioonidega töötamisel on veatöötlus ülioluline. Saate veatöötluse lisada oma abifunktsioonidesse, mähkides yield laused try...catch plokkidesse.

            
async function* map(iterable, transform) {
  for await (const item of iterable) {
    try {
      yield await transform(item);
    } catch (error) {
      console.error("Viga map abifunktsioonis:", error);
      // Saate valida, kas visata viga uuesti, jätta element vahele või väljastada vaikeväärtus.
      // Näiteks elemendi vahelejätmiseks:
      // continue;
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Pidage meeles, et vead tuleb käsitleda vastavalt teie rakenduse nõuetele. Võib-olla soovite vea logida, probleemse elemendi vahele jätta või konveieri töö lõpetada.

Asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide kompositsiooni eelised

• Parem loetavus: Kood muutub deklaratiivsemaks ja lihtsamini mõistetavaks.
• Suurem taaskasutatavus: Abifunktsioone saab taaskasutada rakenduse erinevates osades.
• Lihtsustatud testimine: Abifunktsioone on lihtsam eraldi testida.
• Parem hooldatavus: Muudatused ühes abifunktsioonis ei mõjuta teisi konveieri osi (senikaua, kui sisendi/väljundi lepinguid säilitatakse).
• Parem veatöötlus: Veatöötlust saab tsentraliseerida abifunktsioonidesse.

Reaalse maailma rakendused

Asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide kompositsioon on väärtuslik erinevates stsenaariumides, sealhulgas:

• Andmete voogedastus: Reaalajas andmete töötlemine allikatest nagu andurivõrgud, finantsvood või sotsiaalmeedia vood.
• API integratsioon: Andmete pärimine ja teisendamine lehekülgedeks jaotatud API-dest või mitmest andmeallikast. Kujutage ette andmete koondamist erinevatelt e-kaubanduse platvormidelt (Amazon, eBay, teie enda pood), et genereerida ühtseid tootenimekirju.
• Failitöötlus: Suurte failide asünkroonne lugemine ja töötlemine. Näiteks suure CSV-faili parsimine, ridade filtreerimine teatud kriteeriumide alusel (nt müük üle teatud künnise Jaapanis) ja seejärel andmete teisendamine analüüsiks.
• Kasutajaliidese uuendused: Kasutajaliidese elementide järkjärguline uuendamine andmete kättesaadavaks muutumisel. Näiteks otsingutulemuste kuvamine nende serverist pärimise ajal, pakkudes sujuvamat kasutajakogemust isegi aeglase võrguühenduse korral.
• Server-Sent Events (SSE): SSE-voogude töötlemine, sündmuste filtreerimine tüübi alusel ja andmete teisendamine kuvamiseks või edasiseks töötlemiseks.

Kaalutlused ja parimad praktikad

• Jõudlus: Kuigi asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonid pakuvad puhast ja elegantset lähenemist, olge teadlik jõudlusest. Iga abifunktsioon lisab üldkulusid, seega vältige liigset aheldamist. Kaaluge, kas üks, keerukam funktsioon võib teatud stsenaariumides olla tõhusam.
• Mälukasutus: Olge suurte voogudega tegelemisel teadlik mälukasutusest. Vältige suurte andmemahtude puhverdamist mällu. take abifunktsioon on kasulik töödeldavate andmete hulga piiramiseks.
• Veatöötlus: Rakendage robustset veatöötlust, et vältida ootamatuid kokkujooksmisi või andmete rikkumist.
• Testimine: Kirjutage oma abifunktsioonidele põhjalikud ühiktestid, et tagada nende ootuspärane käitumine.
• Muutumatus: Käsitlege andmevoogu muutumatuna. Vältige algsete andmete muutmist oma abifunktsioonides; selle asemel looge uusi objekte või väärtusi.
• TypeScript: TypeScripti kasutamine võib oluliselt parandada teie asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide koodi tüübiohutust ja hooldatavust. Määratlege oma andmestruktuuridele selged liidesed ja kasutage geneerilisi tüüpe taaskasutatavate abifunktsioonide loomiseks.

Kokkuvõte

JavaScripti asünkroonsete iteraatorite abifunktsioonide kompositsioon pakub võimsat ja elegantset viisi asünkroonsete andmevoogude töötlemiseks. Operatsioone omavahel aheldades saate luua puhast, taaskasutatavat ja hooldatavat koodi. Kuigi esialgne seadistamine võib tunduda keeruline, muudavad parema loetavuse, testitavuse ja hooldatavuse eelised selle väärtuslikuks investeeringuks igale JavaScripti arendajale, kes töötab asünkroonsete andmetega.

Võtke omaks asünkroonsete iteraatorite jõud ja avage uus tõhususe ja elegantsi tase oma asünkroonses JavaScripti koodis. Katsetage erinevate abifunktsioonidega ja avastage, kuidas need saavad teie andmetöötluse töövooge lihtsustada. Pidage meeles, et tuleb arvestada jõudluse ja mälukasutusega ning seada alati esikohale robustne veatöötlus.