JavaScripti asünkroonsed iteraatorid: põhjalik juhend voogude töötlemiseks

Kaasaegses JavaScripti arenduses on asünkroonsete andmevoogude käsitlemine sage nõue. Olgu tegemist andmete pärimisega API-st, reaalajas sündmuste töötlemisega või suurte andmekogumitega töötamisega, on asünkroonsete andmete tõhus haldamine reageerimisvõimeliste ja skaleeritavate rakenduste loomisel ülioluline. JavaScripti asünkroonsed iteraatorid pakuvad võimsa ja elegantse lahenduse nende väljakutsetega toimetulekuks.

Mis on asünkroonsed iteraatorid?

Asünkroonsed iteraatorid on kaasaegne JavaScripti funktsioon, mis võimaldab teil itereerida üle asünkroonsete andmeallikate, nagu vood või asünkroonsed API vastused, kontrollitud ja järjestikusel viisil. Need on sarnased tavalistele iteraatoritele, kuid peamine erinevus on see, et nende next() meetod tagastab Promise'i. See võimaldab teil töötada andmetega, mis saabuvad asünkroonselt, ilma peamist lõime blokeerimata.

Mõelge tavalisest iteraatorist kui viisist saada kollektsioonist üksusi ükshaaval. Te küsite järgmist üksust ja saate selle kohe kätte. Asünkroonne iteraator on seevastu nagu üksuste tellimine internetist. Te esitate tellimuse (kutsute välja next()) ja mõne aja pärast saabub järgmine üksus (Promise laheneb).

Põhimõisted

• Asünkroonne iteraator: Objekt, mis pakub next() meetodit, mis tagastab Promise'i, mis laheneb objektiks, millel on value ja done omadused, sarnaselt tavalise iteraatoriga. value esindab järjestuse järgmist elementi ja done näitab, kas iteratsioon on lõppenud.
• Asünkroonne generaator: Spetsiaalne funktsioonitüüp, mis tagastab asünkroonse iteraatori. See kasutab yield võtmesõna väärtuste asünkroonseks tootmiseks.
• for await...of tsükkel: Keelekonstruktsioon, mis on spetsiaalselt loodud asünkroonsete iteraatorite üle itereerimiseks. See lihtsustab asünkroonsete andmevoogude tarbimise protsessi.

Asünkroonsete iteraatorite loomine asünkroonsete generaatoritega

Kõige levinum viis asünkroonsete iteraatorite loomiseks on asünkroonsete generaatorite kaudu. Asünkroonne generaator on funktsioon, mis on deklareeritud async function* süntaksiga. Funktsiooni sees saate kasutada yield võtmesõna väärtuste asünkroonseks tootmiseks.

Näide: Reaalajas andmevoo simuleerimine

Loome asünkroonse generaatori, mis simuleerib reaalajas andmevoogu, näiteks aktsiahindu või andurite näite. Kasutame setTimeout-i kunstlike viivituste tekitamiseks ja asünkroonse andmete saabumise simuleerimiseks.

            async function* generateDataFeed(count) {
  for (let i = 0; i < count; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)); // Simuleerib viivitust
    yield { timestamp: Date.now(), value: Math.random() * 100 };
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites:

• async function* generateDataFeed(count) deklareerib asünkroonse generaatori, mis võtab count argumendi, mis näitab genereeritavate andmepunktide arvu.
• for tsükkel itereerib count korda.
• await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)) tekitab 500ms viivituse kasutades setTimeout-i. See simuleerib reaalajas andmete saabumise asünkroonset olemust.
• yield { timestamp: Date.now(), value: Math.random() * 100 } annab (yield) objekti, mis sisaldab ajatemplit ja juhuslikku väärtust. yield võtmesõna peatab funktsiooni täitmise ja tagastab väärtuse kutsujale.

Asünkroonsete iteraatorite tarbimine for await...of abil

Asünkroonse iteraatori tarbimiseks saate kasutada for await...of tsüklit. See tsükkel haldab automaatselt iteraatori asünkroonset olemust, oodates iga Promise'i lahenemist enne järgmise iteratsiooniga jätkamist.

Näide: Andmevoo töötlemine

Tarbime generateDataFeed asünkroonset iteraatorit, kasutades for await...of tsüklit ja logime iga andmepunkti konsooli.

            async function processDataFeed() {
  for await (const data of generateDataFeed(5)) {
    console.log(`Saadud andmed: ${JSON.stringify(data)}`);
  }
  console.log('Andmevoo töötlemine lõpetatud.');
}

processDataFeed();

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites:

• async function processDataFeed() deklareerib asünkroonse funktsiooni andmetöötluse haldamiseks.
• for await (const data of generateDataFeed(5)) itereerib üle generateDataFeed(5) poolt tagastatud asünkroonse iteraatori. await võtmesõna tagab, et tsükkel ootab iga andmepunkti saabumist enne jätkamist.
• console.log(`Saadud andmed: ${JSON.stringify(data)}`) logib vastuvõetud andmepunkti konsooli.
• console.log('Andmevoo töötlemine lõpetatud.') logib teate, mis näitab, et andmevoo töötlemine on lõpule viidud.

Asünkroonsete iteraatorite kasutamise eelised

Asünkroonsed iteraatorid pakuvad mitmeid eeliseid võrreldes traditsiooniliste asünkroonsete programmeerimistehnikatega, nagu tagasikutsefunktsioonid (callbacks) ja Promise'id:

• Parem loetavus: Asünkroonsed iteraatorid ja for await...of tsükkel pakuvad sünkroonsema välimusega ja lihtsamini mõistetavat viisi asünkroonsete andmevoogudega töötamiseks.
• Lihtsustatud veahaldus: Saate kasutada standardseid try...catch plokke vigade käsitlemiseks for await...of tsükli sees, muutes veahalduse otsekohesemaks.
• Vasturõhu (backpressure) haldamine: Asünkroonseid iteraatoreid saab kasutada vasturõhu mehhanismide rakendamiseks, mis võimaldab tarbijatel kontrollida andmete tootmise kiirust, vältides ressursside ammendumist.
• Kompositsioonivõimalus: Asünkroonseid iteraatoreid saab hõlpsasti komponeerida ja aheldada, et luua keerukaid andmetöötluse torujuhtmeid.
• Tühistamine: Asünkroonsed iteraatorid saab kujundada tühistamist toetavaks, mis võimaldab tarbijatel vajadusel iteratsiooniprotsessi peatada.

Reaalse maailma kasutusjuhud

Asünkroonsed iteraatorid sobivad hästi mitmesuguste reaalsete kasutusjuhtude jaoks, sealhulgas:

• API voogedastus: Andmete tarbimine API-dest, mis toetavad voogedastusvastuseid (nt Server-Sent Events, WebSockets).
• Failitöötlus: Suurte failide lugemine osade kaupa, laadimata kogu faili mällu. Näiteks suure CSV-faili töötlemine rida-realt.
• Reaalajas andmevood: Reaalajas andmevoogude töötlemine allikatest nagu aktsiaturud, sotsiaalmeedia platvormid või asjade interneti (IoT) seadmed.
• Andmebaasi päringud: Suurte tulemuste hulkade efektiivne itereerimine andmebaasi päringutest.
• Taustaülesanded: Pikaajaliste taustaülesannete rakendamine, mida tuleb täita osade kaupa.

Näide: Suure faili lugemine osade kaupa

Demonstreerime, kuidas kasutada asünkroonseid iteraatoreid suure faili lugemiseks osade kaupa, töödeldes iga osa selle kättesaadavaks muutumisel. See on eriti kasulik failidega tegelemisel, mis on liiga suured, et mällu mahtuda.

            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 function processFile(filePath) {
  for await (const line of readLines(filePath)) {
    // Töötle iga rida siin
    console.log(`Rida: ${line}`);
  }
}

processFile('large_file.txt');

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites:

• Kasutame fs ja readline mooduleid faili lugemiseks rida-realt.
• readLines asünkroonne generaator loob readline.Interface'i failivoo lugemiseks.
• for await...of tsükkel itereerib üle faili ridade, andes (yielding) iga rea kutsujale.
• processFile funktsioon tarbib readLines asünkroonset iteraatorit ja töötleb iga rida.

See lähenemine võimaldab teil töödelda suuri faile ilma kogu faili mällu laadimata, muutes selle tõhusamaks ja skaleeritavamaks.

Täpsemad tehnikad

Vasturõhu (backpressure) haldamine

Vasturõhk (backpressure) on mehhanism, mis võimaldab tarbijatel anda tootjatele märku, et nad ei ole valmis rohkem andmeid vastu võtma. See takistab tootjatel tarbijaid üle koormamast ja ressursside ammendumist põhjustamast.

Asünkroonseid iteraatoreid saab kasutada vasturõhu rakendamiseks, võimaldades tarbijatel kontrollida kiirust, millega nad iteraatorist andmeid küsivad. Tootja saab seejärel kohandada oma andmete genereerimise kiirust vastavalt tarbija päringutele.

Tühistamine

Tühistamine on võime peatada asünkroonne operatsioon enne selle lõpuleviimist. See võib olla kasulik olukordades, kus operatsiooni pole enam vaja või see võtab liiga kaua aega.

Asünkroonsed iteraatorid saab kujundada tühistamist toetavaks, pakkudes tarbijatele mehhanismi, millega anda iteraatorile märku, et see peaks andmete tootmise lõpetama. Iteraator saab seejärel kõik ressursid puhastada ja sujuvalt lõpetada.

Asünkroonsed generaatorid vs. reaktiivne programmeerimine (RxJS)

Kuigi asünkroonsed iteraatorid pakuvad võimast viisi asünkroonsete andmevoogude käsitlemiseks, pakuvad reaktiivse programmeerimise teegid nagu RxJS laiahaardelisemat tööriistakomplekti keerukate reaktiivsete rakenduste loomiseks. RxJS pakub rikkalikku operaatorite komplekti andmevoogude teisendamiseks, filtreerimiseks ja kombineerimiseks, samuti keerukaid veahalduse ja samaaegsuse haldamise võimalusi.

Siiski pakuvad asünkroonsed iteraatorid lihtsama ja kergema alternatiivi stsenaariumidele, kus te ei vaja RxJS-i täit võimsust. Need on ka JavaScripti omane funktsioon, mis tähendab, et te ei pea oma projektile lisama väliseid sõltuvusi.

Millal kasutada asünkroonseid iteraatoreid vs. RxJS-i

• Kasutage asünkroonseid iteraatoreid, kui:
  • Te vajate lihtsat ja kerget viisi asünkroonsete andmevoogude käsitlemiseks.
  • Te ei vaja reaktiivse programmeerimise täit võimsust.
  • Te soovite vältida väliste sõltuvuste lisamist oma projektile.
  • Te peate töötama asünkroonsete andmetega järjestikusel ja kontrollitud viisil.
• Kasutage RxJS-i, kui:
  • Te peate looma keerukaid reaktiivseid rakendusi, millel on keerukad andmete teisendused ja veahaldus.
  • Te peate haldama samaaegsust ja asünkroonseid operatsioone robustsel ja skaleeritaval viisil.
  • Te vajate rikkalikku operaatorite komplekti andmevoogude manipuleerimiseks.
  • Te olete juba tuttav reaktiivse programmeerimise kontseptsioonidega.

Brauserite ühilduvus ja polütäited (polyfills)

Asünkroonseid iteraatoreid ja asünkroonseid generaatoreid toetavad kõik kaasaegsed brauserid ja Node.js versioonid. Kui teil on aga vaja toetada vanemaid brausereid või keskkondi, peate võib-olla kasutama polütäidet (polyfill).

Asünkroonsete iteraatorite ja asünkroonsete generaatorite jaoks on saadaval mitu polütäidet, sealhulgas:

• core-js: Põhjalik polütäidete teek, mis sisaldab tuge asünkroonsetele iteraatoritele ja asünkroonsetele generaatoritele.
• regenerator-runtime: Polütäide asünkroonsetele generaatoritele, mis tugineb Regenerator teisendusele.

Polütäite kasutamiseks peate selle tavaliselt oma projekti lisama ja importima enne asünkroonsete iteraatorite või asünkroonsete generaatorite kasutamist.

Kokkuvõte

JavaScripti asünkroonsed iteraatorid pakuvad võimsat ja elegantset lahendust asünkroonsete andmevoogude käsitlemiseks. Need pakuvad paremat loetavust, lihtsustatud veahaldust ning võimet rakendada vasturõhu ja tühistamise mehhanisme. Olgu tegemist API voogedastuse, failitöötluse, reaalajas andmevoogude või andmebaasi päringutega, asünkroonsed iteraatorid aitavad teil luua tõhusamaid ja skaleeritavamaid rakendusi.

Mõistes asünkroonsete iteraatorite ja asünkroonsete generaatorite põhimõisteid ning kasutades for await...of tsüklit, saate oma JavaScripti projektides avada asünkroonse voogude töötlemise võimsuse.

Kaaluge selliste teekide uurimist nagu it-tools (https://www.npmjs.com/package/it-tools), mis pakub kogumit utiliitfunktsioone asünkroonsete iteraatoritega töötamiseks.

Edasine uurimine

• MDN Web Docs: for await...of
• TC39 Ettepanek: Asünkroonne iteratsioon