Web Locks API: ressursi sünkroonimise primitiivid kaasaegsetele veebirakendustele

Kaasaegses veebirakenduste arenduses on jagatud ressursside haldamine ja võidujooksu tingimuste ennetamine andmete terviklikkuse ja sujuva kasutajakogemuse tagamiseks üliolulised. Web Locks API pakub võimsat mehhanismi nendele ressurssidele juurdepääsu koordineerimiseks, pakkudes viisi kooperatiivse multitegumtöötluse rakendamiseks ja levinud konkurentsuse lõksude vältimiseks. See põhjalik juhend süveneb Web Locks API keerukustesse, uurides selle võimekust, kasutusjuhtumeid ja parimaid praktikaid.

Ressursside sünkroonimise mõistmine

Enne Web Locks API spetsiifikasse süvenemist on oluline mõista ressursside sünkroonimise põhimõisteid. Mitmelõimelises või mitmeprotsessilises keskkonnas võivad mitmed täitmiskontekstid püüda samaaegselt samale ressursile juurde pääseda ja seda muuta. Ilma nõuetekohaste sünkroonimismehhanismideta võib see viia:

• Võidujooksu tingimused: Operatsiooni tulemus sõltub ettearvamatust järjekorrast, milles erinevad täitmiskontekstid ressursile juurde pääsevad.
• Andmete rikkumine: Samaaegsed muudatused võivad põhjustada ebajärjekindlaid või kehtetuid andmeid.
• Ummikseisud: Kaks või enam täitmiskonteksti on määramatuks ajaks blokeeritud, oodates üksteiselt vajalike ressursside vabastamist.

Traditsioonilisi lukustusmehhanisme, nagu muteksid ja semaforid, kasutatakse serveripoolses programmeerimises nende probleemide lahendamiseks tavaliselt. JavaScripti ühelõimeline olemus brauseris seab aga teistsugused väljakutsed. Kuigi tõelist mitmelõimelisust pole saadaval, võib veebirakenduste asünkroonne olemus koos Web Workerite kasutamisega siiski põhjustada konkurentsuse probleeme, mis nõuavad hoolikat haldamist.

Web Locks API tutvustus

Web Locks API pakub kooperatiivset lukustusmehhanismi, mis on spetsiaalselt loodud veebirakenduste jaoks. See võimaldab arendajatel taotleda eksklusiivset või jagatud juurdepääsu nimetatud ressurssidele, vältides samaaegset juurdepääsu ja tagades andmete järjepidevuse. Erinevalt traditsioonilistest lukustusmehhanismidest tugineb Web Locks API kooperatiivsele multitegumtöötlusele, mis tähendab, et täitmiskontekstid loobuvad vabatahtlikult kontrollist, et võimaldada teistel lukustatud ressursile juurde pääseda.

Siin on ülevaade põhimõistetest:

• Luku nimi: String, mis tuvastab lukustatava ressursi. See võimaldab rakenduse erinevatel osadel koordineerida juurdepääsu samale ressursile.
• Luku režiim: Määrab, kas lukk on eksklusiivne või jagatud.
  • Eksklusiivne: Korraga saab lukku hoida ainult üks täitmiskontekst. See sobib operatsioonideks, mis muudavad ressurssi.
  • Jagatud: Korraga saavad lukku hoida mitu täitmiskonteksti. See sobib operatsioonideks, mis ainult loevad ressurssi.
• Luku hankimine: Luku taotlemise protsess. API pakub asünkroonseid meetodeid lukkude hankimiseks, mis võimaldavad rakendusel jätkata teiste ülesannete töötlemist, oodates luku vabanemist.
• Luku vabastamine: Luku vabastamise protsess, mis muudab selle kättesaadavaks teistele täitmiskontekstidele.

Web Locks API kasutamine: praktilised näited

Uurime mõningaid praktilisi näiteid, et illustreerida, kuidas Web Locks API-d saab veebirakendustes kasutada.

Näide 1: Samaaegsete andmebaasi uuenduste vältimine

Kujutage ette stsenaariumi, kus mitu kasutajat redigeerib sama dokumenti koostööredigeerimise rakenduses. Ilma nõuetekohase sünkroonimiseta võivad samaaegsed uuendused põhjustada andmete kadu või ebajärjepidevust. Web Locks API-d saab kasutada selle vältimiseks, hankides enne dokumendi uuendamist eksklusiivse luku.

            
async function updateDocument(documentId, newContent) {
  try {
    await navigator.locks.request(`document-${documentId}`, async (lock) => {
      // Lock acquired successfully.
      console.log(`Lock acquired for document ${documentId}`);

      // Simulate a database update operation.
      await simulateDatabaseUpdate(documentId, newContent);

      console.log(`Document ${documentId} updated successfully`);
    });
  } catch (error) {
    console.error(`Error updating document ${documentId}: ${error}`);
  }
}

async function simulateDatabaseUpdate(documentId, newContent) {
  // Simulate a delay to represent a database operation.
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
  // In a real application, this would update the database.
  console.log(`Simulated database update for document ${documentId}`);
}

// Example usage:
updateDocument("123", "New content for the document");

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites kasutatakse meetodit `navigator.locks.request()`, et hankida eksklusiivne lukk nimega `document-${documentId}`. Esitatud tagasikutsefunktsioon käivitatakse alles pärast luku edukat hankimist. Tagasikutsefunktsiooni sees teostatakse andmebaasi uuendamise operatsioon. Kui uuendus on lõpule viidud, vabastatakse lukk automaatselt, kui tagasikutsefunktsioon lõpetab töö.

Näide 2: Juurdepääsu haldamine jagatud ressurssidele Web Workerites

Web Workerid võimaldavad teil käivitada JavaScripti koodi taustal, eraldi pealõimest. See võib parandada teie rakenduse jõudlust, suunates arvutusmahukaid ülesandeid mujale. Kuid Web Workerid võivad tekitada ka konkurentsuse probleeme, kui neil on vaja juurde pääseda jagatud ressurssidele.

Web Locks API-d saab kasutada nendele jagatud ressurssidele juurdepääsu koordineerimiseks. Näiteks kaaluge stsenaariumi, kus Web Worker peab uuendama jagatud loendurit.

Pealõim:

            
const worker = new Worker('worker.js');

worker.postMessage({ action: 'incrementCounter', lockName: 'shared-counter' });
worker.postMessage({ action: 'incrementCounter', lockName: 'shared-counter' });

worker.onmessage = function(event) {
  console.log('Counter value:', event.data.counter);
};

            

              
                Copy
              
            
          

Töölise lõim (worker.js):

            
let counter = 0;

self.onmessage = async function(event) {
  const { action, lockName } = event.data;

  if (action === 'incrementCounter') {
    try {
      await navigator.locks.request(lockName, async (lock) => {
        // Lock acquired successfully.
        console.log('Lock acquired in worker');

        // Increment the counter.
        counter++;

        console.log('Counter incremented in worker:', counter);

        // Send the updated counter value back to the main thread.
        self.postMessage({ counter: counter });
      });
    } catch (error) {
      console.error('Error incrementing counter in worker:', error);
    }
  }
};

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites kuulab Web Worker sõnumeid pealõimest. Kui ta saab sõnumi loenduri suurendamiseks, hangib ta enne loenduri uuendamist eksklusiivse luku nimega `shared-counter`. See tagab, et korraga saab loendurit suurendada ainult üks worker, vältides võidujooksu tingimusi.

Parimad praktikad Web Locks API kasutamiseks

Web Locks API tõhusaks kasutamiseks kaaluge järgmisi parimaid praktikaid:

• Valige kirjeldavad lukunimed: Kasutage tähenduslikke ja kirjeldavaid lukunimesid, mis tuvastavad selgelt kaitstava ressursi. See muudab luku eesmärgi mõistmise ja võimalike probleemide silumise lihtsamaks.
• Minimeerige luku kestust: Hoidke lukke võimalikult lühikest aega, et minimeerida mõju jõudlusele. Pikaajalised operatsioonid tuleks jaotada väiksemateks, atomaarseteks operatsioonideks, mida saab luku all teostada.
• Käsitlege vigu sujuvalt: Rakendage nõuetekohane veakäsitlus, et sujuvalt käsitleda olukordi, kus lukku ei saa hankida. See võib hõlmata luku hankimise kordamist, kasutajale veateate kuvamist või muude asjakohaste meetmete võtmist.
• Vältige ummikseise: Olge teadlik ummikseisude potentsiaalist, eriti mitme luku puhul. Vältige lukkude hankimist ringikujulises sõltuvuses, kus iga täitmiskontekst ootab teise hoitavat lukku.
• Kaaluge luku ulatust: Mõelge hoolikalt luku ulatusele. Kas lukk peaks olema globaalne või spetsiifiline konkreetsele kasutajale või seansile? Sobiva ulatuse valimine on oluline nõuetekohase sünkroonimise tagamiseks ja soovimatute tagajärgede vältimiseks.
• Kasutage koos IndexedDB tehingutega: IndexedDB-ga töötamisel kaaluge Web Locks API kasutamist koos IndexedDB tehingutega. See võib pakkuda täiendavat kaitsekihti andmete rikkumise vastu, kui tegemist on samaaegse juurdepääsuga andmebaasile.

Täpsemad kaalutlused

Luku valikud

Meetod `navigator.locks.request()` aktsepteerib valikulist `options` objekti, mis võimaldab teil luku hankimise protsessi täiendavalt kohandada. Peamised valikud hõlmavad:

• mode: Määrab luku režiimi, kas 'exclusive' või 'shared' (nagu eelnevalt arutatud).
• ifAvailable: Boolean väärtus. Kui see on `true`, lahendub lubadus kohe `Lock` objektiga, kui lukk on saadaval; vastasel juhul lahendub see väärtusega `null`. See võimaldab teha mitteblokeerivaid katseid luku hankimiseks.
• steal: Boolean väärtus. Kui see on `true` ja praegune dokument on aktiivne ning lukku hoiab hetkel taustal töötav skript, siis vabastatakse taustaskript lukust sunniviisiliselt. See on võimas funktsioon, mida tuleks kasutada ettevaatlikult, kuna see võib katkestada käimasolevaid operatsioone.

Lukukonflikti tuvastamine

Web Locks API ei paku otsest mehhanismi lukukonflikti tuvastamiseks (st määramiseks, kas lukku hoiab praegu mõni teine täitmiskontekst). Siiski saate rakendada lihtsa küsitlusmehhanismi, kasutades `ifAvailable` valikut, et perioodiliselt kontrollida, kas lukk on saadaval.

            
async function attemptLockAcquisition(lockName) {
  const lock = await navigator.locks.request(lockName, { ifAvailable: true });
  return lock !== null;
}

async function monitorLockContention(lockName) {
  while (true) {
    const lockAcquired = await attemptLockAcquisition(lockName);
    if (lockAcquired) {
      console.log(`Lock ${lockName} acquired after contention`);
      // Perform the operation that requires the lock.
      break;
    } else {
      console.log(`Lock ${lockName} is currently contended`);
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100)); // Wait 100ms
    }
  }
}

// Example usage:
monitorLockContention("my-resource-lock");

            

              
                Copy
              
            
          

Alternatiivid Web Locks API-le

Kuigi Web Locks API pakub väärtuslikku tööriista ressursside sünkroonimiseks, on oluline olla teadlik alternatiivsetest lähenemisviisidest, mis võivad teatud stsenaariumides sobivamad olla.

• Atomics ja SharedArrayBuffer: Need tehnoloogiad pakuvad madala taseme primitiive jagatud mälu ja atomaarsete operatsioonide jaoks, võimaldades peenemat kontrolli konkurentsuse üle. Siiski nõuavad need hoolikat käsitlemist ja võivad olla keerulisemad kasutada kui Web Locks API. Samuti nõuavad need turvaprobleemide tõttu spetsiifiliste HTTP päiste seadistamist.
• Sõnumite edastamine: Sõnumite edastamine erinevate täitmiskontekstide vahel (nt pealõime ja Web Workerite vahel) võib olla lihtsam ja vastupidavam alternatiiv jagatud mälule ja lukustusmehhanismidele. See lähenemine hõlmab andmeid sisaldavate sõnumite saatmist töötlemiseks, selle asemel et mälu otse jagada.
• Idempotentsed operatsioonid: Operatsioonide kujundamine idempotentseteks (st sama operatsiooni korduv teostamine annab sama tulemuse kui selle ühekordne teostamine) võib mõnel juhul kaotada vajaduse sünkroonimise järele.
• Optimistlik lukustamine: Selle asemel et enne operatsiooni teostamist lukk hankida, kontrollib optimistlik lukustamine, kas ressurssi on muudetud pärast selle viimast lugemist. Kui on, proovitakse operatsiooni uuesti.

Kasutusjuhud eri piirkondades

Web Locks API on rakendatav erinevates piirkondades ja tööstusharudes. Siin on mõned näited:

• E-kaubandus (globaalne): Topeltkulutamise vältimine veebitehingutes. Kujutage ette, et kasutaja Tokyos ja teine New Yorgis üritavad samaaegselt osta viimast laos olevat toodet. Web Locks API suudab tagada, et ainult üks tehing õnnestub.
• Koostööl põhinev dokumendiredigeerimine (ülemaailmne): Järjepidevuse tagamine reaalajas dokumendikoostöö platvormidel, mida kasutavad meeskonnad Londonis, Sydneys ja San Franciscos.
• Internetipangandus (mitu riiki): Kaitse samaaegsete kontouuenduste eest, kui erinevates ajavööndites olevad kasutajad pääsevad samale kontole juurde samaaegselt.
• Tervishoiurakendused (eri riigid): Juurdepääsu haldamine patsiendiandmetele, et vältida vastuolulisi uuendusi mitmelt tervishoiuteenuse osutajalt.
• Mängundus (globaalne): Mänguseisundi sünkroonimine mitme mängija vahel massiivses mitme mängijaga võrgumängus (MMO), et vältida petmist ja tagada ausus.

Kokkuvõte

Web Locks API pakub võimsat ja mitmekülgset mehhanismi ressursside sünkroonimiseks veebirakendustes. Pakkudes kooperatiivset lukustusmehhanismi, võimaldab see arendajatel vältida võidujooksu tingimusi, hallata juurdepääsu jagatud ressurssidele ning luua vastupidavaid ja usaldusväärseid veebikogemusi. Kuigi see pole imerohi ja alternatiivid on olemas, võib Web Locks API mõistmine ja kasutamine oluliselt parandada kaasaegsete veebirakenduste kvaliteeti ja stabiilsust. Kuna veebirakendused muutuvad üha keerukamaks ning tuginevad asünkroonsetele operatsioonidele ja Web Workeritele, kasvab vajadus nõuetekohase ressursside sünkroonimise järele veelgi, muutes Web Locks API oluliseks tööriistaks veebiarendajatele üle maailma.