JavaScript Async Local Storage: Kontekstihalduse meisterlikkus asünkroonsetes keskkondades

Asünkroonne programmeerimine on kaasaegse JavaScripti alustala, eriti Node.js-is serveripoolsete rakenduste jaoks ja üha enam ka brauseris. Kuid konteksti – päringu, kasutajasessiooni või tehinguga seotud andmete – haldamine asünkroonsete operatsioonide vahel võib olla keeruline. Tavalised tehnikad, nagu andmete edastamine funktsioonikõnede kaudu, võivad muutuda kohmakaks ja vigadele altiks, eriti keerukates rakendustes. Siin tulebki võimsa lahendusena appi Async Local Storage (ALS).

Mis on Async Local Storage (ALS)?

Async Local Storage (ALS) pakub viisi andmete salvestamiseks, mis on lokaalsed konkreetsele asünkroonsele operatsioonile. Mõelge sellest kui lõime-lokaalsest salvestusruumist (thread-local storage) teistes programmeerimiskeeltes, kuid kohandatud JavaScripti ühelõimelise, sündmuspõhise mudeli jaoks. ALS võimaldab teil seostada andmeid praeguse asünkroonse täitmise kontekstiga, muutes need kättesaadavaks kogu asünkroonse kõneahela ulatuses, ilma et neid oleks vaja selgesõnaliselt argumentidena edasi anda.

Sisuliselt loob ALS salvestusruumi, mis levib automaatselt läbi samas kontekstis algatatud asünkroonsete operatsioonide. See lihtsustab kontekstihaldust ja vähendab oluliselt korduvat koodi, mis on vajalik oleku säilitamiseks üle asünkroonsete piiride.

Miks kasutada Async Local Storage'it?

ALS pakub asünkroonses JavaScripti arenduses mitmeid olulisi eeliseid:

• Lihtsustatud kontekstihaldus: Vältige kontekstimuutujate edastamist läbi mitme funktsioonikõne, vähendades koodi segadust ja parandades loetavust.
• Parem silumine: Jälgige hõlpsalt päringuspetsiifilisi andmeid kogu asünkroonse kõnede pinu ulatuses, hõlbustades silumist ja veaotsingut.
• Vähem korduvat koodi: Kõrvaldage vajadus konteksti käsitsi levitamiseks, mis viib puhtama ja paremini hooldatava koodini.
• Parem jõudlus: Konteksti levitamine toimub automaatselt, minimeerides käsitsi konteksti edastamisega seotud jõudluskulu.
• Tsentraliseeritud juurdepääs kontekstile: Pakub ühtset, hästi määratletud asukohta kontekstiandmetele juurdepääsuks, lihtsustades juurdepääsu ja muutmist.

Async Local Storage'i kasutusjuhud

ALS on eriti kasulik stsenaariumides, kus on vaja jälgida päringuspetsiifilisi andmeid asünkroonsete operatsioonide vahel. Siin on mõned levinumad kasutusjuhud:

1. Päringute jälgimine veebiserverites

Veebiserveris võib iga sissetulevat päringut käsitleda eraldi asünkroonse kontekstina. ALS-i saab kasutada päringuspetsiifilise teabe salvestamiseks, näiteks päringu ID, kasutaja ID, autentimistõendi ja muude asjakohaste andmete jaoks. See võimaldab teil hõlpsasti juurde pääseda sellele teabele mis tahes rakenduse osast, mis päringut käsitleb, sealhulgas vahevara, kontrollerid ja andmebaasipäringud.

Näide (Node.js Expressiga):

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

app.use((req, res, next) => {
  const requestId = uuidv4();
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    console.log(`Päring ${requestId} alustatud`);
    next();
  });
});

app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Käsitlen päringut ${requestId}`);
  res.send(`Tere, päringu ID: ${requestId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server kuulab pordil 3000');
});

Selles näites määratakse igale sissetulevale päringule unikaalne päringu ID, mis salvestatakse Async Local Storage'isse. Sellele ID-le saab seejärel juurde pääseda mis tahes päringukäsitleja osast, võimaldades teil päringut jälgida kogu selle elutsükli vältel.

2. Kasutajasessioonide haldamine

ALS-i saab kasutada ka kasutajasessioonide haldamiseks. Kui kasutaja logib sisse, saate salvestada kasutaja sessiooniandmed (nt kasutaja ID, rollid, õigused) ALS-i. See võimaldab teil hõlpsasti juurde pääseda kasutaja sessiooniandmetele mis tahes rakenduse osast, mis neid vajab, ilma et peaksite neid argumentidena edasi andma.

Näide:

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function authenticateUser(username, password) {
  // Simuleeri autentimist
  if (username === 'user' && password === 'password') {
    const userSession = { userId: 123, username: 'user', roles: ['admin'] };
    asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
      asyncLocalStorage.getStore().set('userSession', userSession);
      console.log('Kasutaja autenditud, sessioon salvestatud ALS-i');
      return true;
    });
    return true;
  } else {
    return false;
  }
}

function getUserSession() {
  return asyncLocalStorage.getStore() ? asyncLocalStorage.getStore().get('userSession') : null;
}

function someAsyncOperation() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      const userSession = getUserSession();
      if (userSession) {
        console.log(`Asünkroonne operatsioon: Kasutaja ID: ${userSession.userId}`);
        resolve();
      } else {
        console.log('Asünkroonne operatsioon: Kasutajasessiooni ei leitud');
        resolve();
      }
    }, 100);
  });
}

async function main() {
  if (authenticateUser('user', 'password')) {
    await someAsyncOperation();
  } else {
    console.log('Autentimine ebaõnnestus');
  }
}

main();

Selles näites salvestatakse pärast edukat autentimist kasutajasessioon ALS-i. Funktsioon `someAsyncOperation` pääseb seejärel sellele sessiooniandmetele juurde, ilma et seda oleks vaja argumendina selgesõnaliselt edasi anda.

3. Tehingute haldamine

Andmebaasi tehingutes saab ALS-i kasutada tehinguobjekti salvestamiseks. See võimaldab teil juurde pääseda tehinguobjektile mis tahes rakenduse osast, mis tehingus osaleb, tagades, et kõik toimingud tehakse sama tehingu ulatuse piires.

4. Logimine ja auditeerimine

ALS-i saab kasutada kontekstispetsiifilise teabe salvestamiseks logimise ja auditeerimise eesmärgil. Näiteks saate salvestada kasutaja ID, päringu ID ja ajatempli ALS-i ning seejärel lisada selle teabe oma logisõnumitesse. See muudab kasutajate tegevuse jälgimise ja potentsiaalsete turvaprobleemide tuvastamise lihtsamaks.

Kuidas kasutada Async Local Storage'it

Async Local Storage'i kasutamine hõlmab kolme peamist sammu:

1. Looge AsyncLocalStorage'i eksemplar: Looge klassi `AsyncLocalStorage` eksemplar.
2. Käivitage kood konteksti sees: Kasutage meetodit `run()`, et käivitada kood konkreetses kontekstis. Meetod `run()` võtab kaks argumenti: hoidla (tavaliselt Map või objekt) ja tagasikutsefunktsioon. Hoidla on kättesaadav kõigile asünkroonsetele operatsioonidele, mis on algatatud tagasikutsefunktsiooni sees.
3. Juurdepääs hoidlale: Kasutage meetodit `getStore()`, et pääseda juurde hoidlale asünkroonsest kontekstist.

Näide:

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function doSomethingAsync() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      const value = asyncLocalStorage.getStore().get('myKey');
      console.log('Väärtus ALS-ist:', value);
      resolve();
    }, 500);
  });
}

async function main() {
  asyncLocalStorage.run(new Map(), async () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('myKey', 'Tere ALS-ist!');
    await doSomethingAsync();
  });
}

main();

AsyncLocalStorage API

Klass `AsyncLocalStorage` pakub järgmisi meetodeid:

• constructor(): Loob uue AsyncLocalStorage'i eksemplari.
• run(store, callback, ...args): Käivitab antud tagasikutsefunktsiooni kontekstis, kus antud hoidla on kättesaadav. Hoidla on tavaliselt `Map` või tavaline JavaScripti objekt. Kõik asünkroonsed operatsioonid, mis algatatakse tagasikutse sees, pärivad selle konteksti. Tagasikutsefunktsioonile saab edastada täiendavaid argumente.
• getStore(): Tagastab praeguse asünkroonse konteksti praeguse hoidla. Tagastab `undefined`, kui praeguse kontekstiga pole seotud ühtegi hoidlat.
• disable(): Keelab AsyncLocalStorage'i eksemplari. Pärast keelamist ei toimi `run()` ja `getStore()` enam.

Kaalutlused ja parimad praktikad

Kuigi ALS on võimas tööriist, on oluline seda kasutada läbimõeldult. Siin on mõned kaalutlused ja parimad praktikad:

• Vältige liigset kasutamist: Ärge kasutage ALS-i kõige jaoks. Kasutage seda ainult siis, kui on vaja jälgida konteksti üle asünkroonsete piiride. Kaaluge lihtsamaid lahendusi, nagu tavalised muutujad, kui konteksti ei pea levitama läbi asünkroonsete kõnede.
• Jõudlus: Kuigi ALS on üldiselt tõhus, võib liigne kasutamine mõjutada jõudlust. Mõõtke ja optimeerige oma koodi vastavalt vajadusele. Olge teadlik hoidla suurusest, mille te ALS-i paigutate. Suured objektid võivad mõjutada jõudlust, eriti kui algatatakse palju asünkroonseid operatsioone.
• Kontekstihaldus: Veenduge, et haldate hoidla elutsüklit õigesti. Looge uus hoidla iga päringu või sessiooni jaoks ja puhastage hoidla, kui seda enam ei vajata. Kuigi ALS ise aitab ulatust hallata, nõuab hoidla *sees* olevad andmed siiski korrektset käsitlemist ja mäluhaldust.
• Vigade käsitlemine: Olge teadlik vigade käsitlemisest. Kui asünkroonse operatsiooni käigus tekib viga, võib kontekst kaotsi minna. Kaaluge try-catch plokkide kasutamist vigade käsitlemiseks ja konteksti korrektse säilimise tagamiseks.
• Silumine: ALS-põhiste rakenduste silumine võib olla keeruline. Kasutage silumistööriistu ja logimist, et jälgida täitmise voogu ja tuvastada võimalikke probleeme.
• Ühilduvus: ALS on saadaval Node.js versioonis 14.5.0 ja uuemates. Veenduge, et teie keskkond toetab ALS-i enne selle kasutamist. Vanemate Node.js versioonide jaoks kaaluge alternatiivsete lahenduste, näiteks continuation-local storage (CLS) kasutamist, kuigi neil võivad olla erinevad jõudlusomadused ja API-d.

Alternatiivid Async Local Storage'ile

Enne ALS-i kasutuselevõttu toetusid arendajad sageli teistele tehnikatele konteksti haldamiseks asünkroonses JavaScriptis. Siin on mõned levinumad alternatiivid:

• Selgesõnaline konteksti edastamine: Kontekstimuutujate edastamine argumentidena igale funktsioonile kõneahelas. See lähenemine on lihtne, kuid võib muutuda tüütuks ja vigadele altiks keerukates rakendustes. See muudab ka refaktoreerimise raskemaks, kuna kontekstiandmete muutmine nõuab paljude funktsioonide signatuuride muutmist.
• Continuation-Local Storage (CLS): CLS pakub sarnast funktsionaalsust ALS-iga, kuid see põhineb teistsugusel mehhanismil. CLS kasutab monkey-patching'ut, et pealt kuulata asünkroonseid operatsioone ja levitada konteksti. See lähenemine võib olla keerulisem ja sellel võivad olla jõudlusmõjud.
• Teegid ja raamistikud: Mõned teegid ja raamistikud pakuvad oma kontekstihaldusmehhanisme. Näiteks pakub Express.js vahevara päringuspetsiifiliste andmete haldamiseks.

Kuigi need alternatiivid võivad teatud olukordades olla kasulikud, pakub ALS elegantsemat ja tõhusamat lahendust konteksti haldamiseks asünkroonses JavaScriptis.

Kokkuvõte

Async Local Storage (ALS) on võimas tööriist konteksti haldamiseks asünkroonsetes JavaScripti rakendustes. Pakkudes viisi andmete salvestamiseks, mis on lokaalsed konkreetsele asünkroonsele operatsioonile, lihtsustab ALS kontekstihaldust, parandab silumist ja vähendab korduvat koodi. Ükskõik, kas ehitate veebiserverit, haldate kasutajasessioone või tegelete andmebaasi tehingutega, aitab ALS teil kirjutada puhtamat, paremini hooldatavat ja tõhusamat koodi.

Asünkroonne programmeerimine muutub JavaScriptis ainult laialdasemaks, mis teeb ALS-i sarnaste tööriistade mõistmise üha kriitilisemaks. Mõistes selle õiget kasutust ja piiranguid, saavad arendajad luua robustsemaid ja paremini hallatavaid rakendusi, mis on võimelised skaleeruma ja kohanema erinevate kasutajate vajadustega üle maailma. Katsetage ALS-i oma projektides ja avastage, kuidas see saab lihtsustada teie asünkroonseid töövooge ja parandada teie üldist rakenduse arhitektuuri.

Lisamaterjalid

• Node.js AsyncLocalStorage dokumentatsioon
• async-local-storage npm pakett (vanemate Node.js versioonide jaoks)
• Async Local Storage Node.js-is - YouTube