تکامل ذخیره‌سازی مرورگر: مقایسه IndexedDB و Web Locks API

وب از یک سیستم تحویل سند ایستا به یک پلتفرم پویا برای برنامه‌های پیچیده تبدیل شده است. این تکامل، تا حدی، به دلیل پیشرفت در قابلیت‌های مرورگر، به‌ویژه در حوزه ذخیره‌سازی داده و مدیریت منابع، به وجود آمده است. این مقاله به دو جنبه حیاتی توسعه وب مدرن می‌پردازد: IndexedDB برای پایداری داده و Web Locks API برای مدیریت دسترسی همزمان به منابع.

درک نیاز به ذخیره‌سازی در مرورگر

پیش از بررسی فناوری‌های خاص، درک اینکه چرا ذخیره‌سازی در مرورگر حیاتی است، ضروری است. وب‌اپلیکیشن‌ها اغلب به دلایل مختلف نیاز به ذخیره داده‌ها به صورت محلی دارند:

• عملکرد آفلاین: امکان دسترسی و تعامل کاربران با داده‌ها حتی بدون اتصال به اینترنت. این موضوع به ویژه برای برنامه‌های موبایل و کاربران در مناطقی با دسترسی غیرقابل اعتماد به اینترنت حیاتی است.
• عملکرد بهبودیافته: کاهش نیاز به دریافت مکرر داده‌ها از سرور، که منجر به زمان بارگذاری سریع‌تر و تجربه کاربری روان‌تر می‌شود.
• تجربه کاربری شخصی‌سازی‌شده: ذخیره ترجیحات کاربر، تنظیمات برنامه و سایر داده‌های شخصی‌سازی‌شده برای ارائه یک تجربه متناسب با کاربر.
• کش کردن داده‌ها: کش کردن داده‌هایی که به طور مکرر به آنها دسترسی پیدا می‌شود برای به حداقل رساندن مصرف پهنای باند و بار سرور.

بدون مکانیزم‌های مؤثر ذخیره‌سازی در مرورگر، وب‌اپلیکیشن‌ها از نظر عملکرد و کارایی به شدت محدود خواهند بود. به عنوان مثال، یک پلتفرم تجارت الکترونیک بین‌المللی را در نظر بگیرید. بدون ذخیره‌سازی محلی، کاربران ممکن است نتوانند کاتالوگ محصولات را به صورت آفلاین مرور کنند، آیتم‌ها را در سبد خرید ذخیره کنند، یا محصولاتی که قبلاً مشاهده کرده‌اند را به سرعت بارگذاری کنند. این امر مستقیماً بر تعامل کاربر و در نهایت، بر فروش تأثیر می‌گذارد.

IndexedDB: یک راه‌حل قدرتمند برای پایداری داده

IndexedDB یک API سطح پایین برای ذخیره‌سازی سمت کلاینت مقادیر قابل توجهی از داده‌های ساختاریافته، از جمله فایل‌ها است. این اساساً یک پایگاه داده NoSQL است که در مرورگر کاربر اجرا می‌شود. ویژگی‌ها و مزایای کلیدی آن عبارتند از:

• عملیات ناهمزمان (Asynchronous): تمام عملیات IndexedDB ناهمزمان هستند، که از مسدود شدن رشته اصلی جلوگیری کرده و یک رابط کاربری واکنش‌گرا را تضمین می‌کند.
• تراکنش‌ها (Transactions): از عملیات تراکنشی پشتیبانی می‌کند، که یکپارچگی داده و اتمی بودن (همه یا هیچ) را برای تعاملات پیچیده پایگاه داده تضمین می‌کند.
• ظرفیت ذخیره‌سازی بالا: ظرفیت ذخیره‌سازی بسیار بیشتری نسبت به سایر گزینه‌های ذخیره‌سازی مرورگر مانند localStorage و sessionStorage ارائه می‌دهد.
• داده‌های قابل ایندکس‌گذاری: امکان ایجاد ایندکس بر روی فیلدهای داده برای جستجو و بازیابی کارآمد را فراهم می‌کند.
• شیءگرا (Object-Oriented): داده‌ها را به عنوان اشیاء جاوا اسکریپت ذخیره می‌کند، که انعطاف‌پذیری در ساختار داده را فراهم می‌کند.

IndexedDB به طور گسترده توسط انواع وب‌اپلیکیشن‌ها در سراسر جهان، از برنامه‌های بهره‌وری گرفته تا پلتفرم‌های رسانه‌های اجتماعی، استفاده می‌شود. به عنوان مثال، یک وب‌سایت جهانی رزرو سفر را در نظر بگیرید. IndexedDB می‌تواند برای ذخیره نتایج جستجوی پرواز، تاریخچه رزرو کاربر و حتی نقشه‌های آفلاین برای مقاصد خاص استفاده شود. این امر به طور قابل توجهی تجربه کاربری را بهبود می‌بخشد، به ویژه برای کاربران در مناطقی با دسترسی محدود به اینترنت.

مثال پیاده‌سازی IndexedDB

در اینجا یک مثال ساده از نحوه ایجاد یک پایگاه داده IndexedDB و ذخیره داده‌ها آورده شده است:

            
const dbName = 'myDatabase';
const storeName = 'myObjectStore';
let db;

const openRequest = indexedDB.open(dbName, 1); // Version 1

openRequest.onupgradeneeded = (event) => {
  db = event.target.result;
  if (!db.objectStoreNames.contains(storeName)) {
    db.createObjectStore(storeName, { keyPath: 'id' });
  }
};

openRequest.onerror = (event) => {
  console.error('Error opening database:', event.target.error);
};

openRequest.onsuccess = (event) => {
  db = event.target.result;

  // Add data
  const transaction = db.transaction(storeName, 'readwrite');
  const store = transaction.objectStore(storeName);
  const newItem = { id: 1, name: 'Example', value: 'data' };
  const addRequest = store.add(newItem);

  addRequest.onsuccess = () => {
    console.log('Data added successfully!');
  };

  addRequest.onerror = (event) => {
    console.error('Error adding data:', event.target.error);
  };
};

            

              
                Copy
              
            
          

این قطعه کد مراحل اساسی را نشان می‌دهد: باز کردن پایگاه داده، ایجاد یک object store و افزودن داده. توسعه‌دهندگان در سراسر جهان از الگوهای کد مشابه برای ساخت برنامه‌های داده‌محور استفاده می‌کنند.

Web Locks API: مدیریت همزمانی دسترسی به منابع

در حالی که IndexedDB در ذخیره‌سازی داده‌ها عالی است، Web Locks API بر مدیریت دسترسی به منابع در یک وب‌اپلیکیشن تمرکز دارد، به ویژه زمانی که چندین تب یا service worker با منابع یکسان تعامل دارند. این امر برای جلوگیری از خرابی داده‌ها، شرایط رقابتی (race conditions) و تضمین سازگاری داده‌ها ضروری است. سناریوی یک پلتفرم جهانی معاملات سهام را در نظر بگیرید. بدون کنترل همزمانی مناسب، چندین تب ممکن است به طور ناخواسته سعی کنند قیمت همان سهم را به طور همزمان به‌روزرسانی کنند، که منجر به داده‌های مالی نادرست می‌شود.

Web Locks API مکانیزمی برای به دست آوردن و آزاد کردن قفل‌ها فراهم می‌کند، و تضمین می‌کند که در هر زمان فقط یک قطعه کد می‌تواند به یک منبع حیاتی دسترسی داشته باشد. ویژگی‌ها و مزایای کلیدی آن عبارتند از:

• مکانیزم‌های قفل‌گذاری: به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد قفل‌ها را تعریف و مدیریت کنند، و تضمین می‌کند که در هر زمان فقط یک قطعه کد به یک منبع خاص دسترسی دارد.
• ماهیت ناهمزمان: عملیات ناهمزمان هستند و از مسدود شدن UI جلوگیری می‌کنند.
• اولویت‌بندی: امکان تعریف سطوح اولویت برای درخواست‌های مختلف قفل را فراهم می‌کند.
• دامنه و مدت زمان: قفل‌ها می‌توانند به منابع خاصی محدود شوند و مدت زمان مشخصی داشته باشند.
• کنترل همزمانی ساده‌شده: روشی ساده‌تر برای مدیریت دسترسی همزمان نسبت به پیاده‌سازی دستی مکانیزم‌های همگام‌سازی پیچیده ارائه می‌دهد.

Web Locks API در موقعیت‌هایی که نیاز به دسترسی هماهنگ به منابع مشترک دارند، ارزشمند است. به عنوان مثال، یک ویرایشگر سند مشارکتی جهانی می‌تواند از Web Locks برای جلوگیری از ویرایش همزمان یک پاراگراف توسط دو کاربر استفاده کند و بدین ترتیب از از دست رفتن داده‌ها جلوگیری کند. به طور مشابه، یک برنامه مالی می‌تواند از آن برای سریال‌سازی عملیاتی که بر موجودی حساب تأثیر می‌گذارند، استفاده کند.

مثال پیاده‌سازی Web Locks API

در اینجا یک مثال ساده برای نشان دادن نحوه به دست آوردن و آزاد کردن یک قفل آورده شده است:

            
const lockName = 'myDataLock';

// Acquire a lock
navigator.locks.request(lockName, {
  mode: 'exclusive',
  ifAvailable: false, // Try to get the lock immediately, don't wait.
  signal: new AbortController().signal // Support for cancelling a pending lock.
},
 async (lock) => {
  if (lock) {
    console.log('Lock acquired!');
    try {
      // Access the shared resource (e.g., IndexedDB)
      // Example: Update a record in IndexedDB
      // (Implementation would go here. e.g., run an IndexedDB transaction).
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000)); // Simulate some work
    } finally {
      // Release the lock
      console.log('Lock released!');
    }
  } else {
    console.log('Could not acquire lock. Another process is using it.');
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

این مثال اصول اصلی را نشان می‌دهد: درخواست قفل، انجام عملیات و آزاد کردن قفل. این کد همچنین شامل `ifAvailable` است و می‌تواند با پارامترهای signal برای قابلیت اطمینان بیشتر گسترش یابد.

IndexedDB در مقابل Web Locks API: یک تحلیل مقایسه‌ای

در حالی که هم IndexedDB و هم Web Locks API نقش‌های حیاتی در توسعه وب مدرن ایفا می‌کنند، اهداف متفاوتی را دنبال می‌کنند. در اینجا یک تحلیل مقایسه‌ای ارائه شده است:

این جدول نقش‌های متمایز آنها را برجسته می‌کند: IndexedDB عمدتاً برای ذخیره‌سازی داده‌ها است، در حالی که Web Locks API برای مدیریت دسترسی به منابع مشترک است. اغلب، آنها با هم استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، شما ممکن است از Web Locks API برای همگام‌سازی نوشتن‌ها در یک پایگاه داده IndexedDB از چندین service worker استفاده کنید تا از یکپارچگی داده‌ها اطمینان حاصل کنید. یک پلتفرم آموزش الکترونیکی چندزبانه را در نظر بگیرید. IndexedDB محتوای دوره و پیشرفت کاربر را ذخیره می‌کند، در حالی که Web Locks API می‌تواند دسترسی به یک آزمون را مدیریت کند تا در هر زمان فقط یک تلاش ثبت شود.

بهترین شیوه‌ها و ملاحظات

هنگام استفاده از IndexedDB و Web Locks API، این بهترین شیوه‌ها را در نظر بگیرید:

• مدیریت خطا: مدیریت خطای قوی برای تمام عملیات IndexedDB و Web Locks API پیاده‌سازی کنید. محیط مرورگر می‌تواند غیرقابل پیش‌بینی باشد، بنابراین برای مدیریت شکست‌ها آماده باشید.
• بهینه‌سازی عملکرد: کوئری‌های IndexedDB را با استفاده از ایندکس‌ها بهینه کنید. از عملیات بزرگ پایگاه داده در رشته اصلی خودداری کنید. داده‌هایی که به طور مکرر به آنها دسترسی پیدا می‌شود را برای بهبود عملکرد کش کنید.
• امنیت داده‌ها: به پیامدهای امنیتی توجه داشته باشید. اطلاعات حساس را مستقیماً در مرورگر بدون رمزگذاری مناسب ذخیره نکنید. بهترین شیوه‌های امنیتی را دنبال کنید، گویی در حال ساخت یک برنامه مالی برای یک پایگاه مشتری جهانی هستید.
• تجربه کاربری: در طول عملیات طولانی‌مدت، بازخورد واضحی به کاربر ارائه دهید. به عنوان مثال، در حین اجرای کوئری‌های IndexedDB یا هنگام انتظار برای به دست آوردن یک قفل، نشانگرهای بارگذاری را نمایش دهید.
• آزمایش: کد خود را به طور کامل در مرورگرها و دستگاه‌های مختلف آزمایش کنید. رفتار ذخیره‌سازی مرورگر می‌تواند بین فروشندگان و نسخه‌های مختلف مرورگر متفاوت باشد. از فریم‌ورک‌های تست خودکار استفاده کنید.
• تنزل تدریجی (Graceful Degradation): برنامه خود را طوری طراحی کنید که سناریوهایی را که ذخیره‌سازی مرورگر در دسترس نیست، مدیریت کند. راه‌حل‌های جایگزین یا مکانیزم‌های بازگشتی ارائه دهید.
• مدیریت منابع: از محدودیت‌های ذخیره‌سازی مرورگر آگاه باشید. در نظر بگیرید که برنامه شما چقدر داده ذخیره خواهد کرد و چگونه مدیریت خواهد شد. از استراتژی‌های کش برای محدود کردن استفاده از فضای دیسک استفاده کنید.
• آگاهی از همزمانی: هنگام استفاده از Web Locks API، از بن‌بست‌های بالقوه آگاه باشید. کد خود را طوری طراحی کنید که خطر مسدود شدن نامحدود را به حداقل برسانید.
• سازگاری با مرورگر: در حالی که هم IndexedDB و هم Web Locks API به طور گسترده پشتیبانی می‌شوند، بررسی سازگاری با مرورگر، به ویژه برای مرورگرهای قدیمی‌تر و دستگاه‌های موبایل، مهم است. از تشخیص ویژگی استفاده کنید.
• محدودیت‌های ذخیره‌سازی: از محدودیت‌های ذخیره‌سازی مرورگر آگاه باشید. این محدودیت‌ها بسته به مرورگر و دستگاه کاربر می‌تواند متفاوت باشد. پیاده‌سازی مکانیزمی برای مدیریت کارآمد سهمیه ذخیره‌سازی را در نظر بگیرید.

پایبندی به این شیوه‌ها به شما کمک می‌کند تا وب‌اپلیکیشن‌های قوی‌تر، کارآمدتر و قابل اعتمادتری بسازید. به عنوان مثال، برای یک سایت خبری جهانی، استفاده از IndexedDB برای ذخیره مقالات اخیر و ترجیحات کاربر در کنار رویکردی با استفاده از Web Locks برای جلوگیری از به‌روزرسانی‌های همزمان تنظیمات کاربر، یک استراتژی عالی است.

کاربردهای پیشرفته و روندهای آینده

فراتر از اصول اولیه، موارد استفاده پیشرفته و روندهای نوظهوری در ذخیره‌سازی مرورگر و کنترل همزمانی وجود دارد.

• Service Workers و همگام‌سازی پس‌زمینه (Background Sync): IndexedDB و service workerها را برای ارائه قابلیت‌های آفلاین و مدیریت همگام‌سازی داده‌ها در پس‌زمینه ترکیب کنید. این برای برنامه‌هایی که باید در مناطقی با دسترسی محدود یا متناوب به اینترنت به طور قابل اعتماد کار کنند، حیاتی است.
• WebAssembly (WASM): استفاده از WebAssembly برای انجام وظایف محاسباتی سنگین، که اغلب می‌تواند با IndexedDB برای ذخیره نتایج و کش کردن داده‌ها یکپارچه شود.
• Shared Workers: استفاده از shared workerها برای سناریوهای همزمانی پیشرفته، که ارتباطات پیچیده‌تر بین تب‌ها و همگام‌سازی داده‌ها را تسهیل می‌کند.
• Quota Management API: این API کنترل دقیق‌تری بر سهمیه‌های ذخیره‌سازی مرورگر فراهم می‌کند و به برنامه‌ها امکان می‌دهد مصرف ذخیره‌سازی را به طور مؤثرتری مدیریت کنند. این امر به ویژه برای برنامه‌هایی که با مقادیر زیادی داده سروکار دارند، مهم است.
• برنامه‌های وب پیشرو (PWAs): ادغام IndexedDB و Web Locks API سنگ بنای توسعه PWA است که به برنامه‌ها امکان می‌دهد تجربه‌ای شبیه به برنامه‌های بومی، از جمله عملکرد آفلاین، عملکرد بهبودیافته و کاهش مصرف داده را ارائه دهند.
• Web Storage API (LocalStorage and SessionStorage): در حالی که localStorage و sessionStorage ساده‌تر از IndexedDB هستند، هنوز برای ذخیره مقادیر کمی از داده‌ها مفید هستند. با دقت در نظر بگیرید که کدام API برای کار مورد نظر بهترین است.
• APIهای جدید مرورگر: از APIهای جدید مرورگر که در حال ظهور هستند، مطلع باشید. به عنوان مثال، File System Access API امکان دسترسی به سیستم فایل محلی کاربر را فراهم می‌کند و به طور بالقوه تجربه آفلاین را در برخی موارد استفاده بهبود می‌بخشد.

با تکامل فناوری‌های وب، تکنیک‌ها و ابزارهای جدیدی ظهور خواهند کرد که به توسعه‌دهندگان قدرت می‌دهند تا وب‌اپلیکیشن‌های پیچیده‌تر و کاربرپسندتری ایجاد کنند.

نتیجه‌گیری

IndexedDB و Web Locks API ابزارهای حیاتی در زرادخانه یک توسعه‌دهنده وب مدرن هستند. IndexedDB پایداری داده قوی را فراهم می‌کند، در حالی که Web Locks API دسترسی همزمان ایمن به منابع را تضمین می‌کند. هر دو برای ساخت وب‌اپلیکیشن‌های با عملکرد بالا و پر از ویژگی که تجربه کاربری یکپارچه‌ای را، صرف نظر از موقعیت مکانی یا اتصال به اینترنت، ارائه می‌دهند، ضروری هستند. با درک قابلیت‌های آنها و بهترین شیوه‌های استفاده، توسعه‌دهندگان می‌توانند وب‌اپلیکیشن‌هایی بسازند که پاسخگوی نیازهای یک دنیای متصل جهانی باشند. از دیدگاه جهانی، ساخت برنامه‌ها با این فناوری‌ها به کاربران در سراسر جهان، صرف نظر از محدودیت‌های جغرافیایی، عملکردی را ارائه می‌دهد که آنها را برای مخاطبان جهانی در دسترس‌تر می‌کند.

تسلط بر این APIها به شما قدرت می‌دهد تا وب‌اپلیکیشن‌های نوآورانه‌ای بسازید که نیازهای در حال تکامل کاربران در سراسر جهان را برآورده کنند. تکامل ادامه دارد، پس به یادگیری، آزمایش و فراتر بردن مرزهای آنچه در وب ممکن است، ادامه دهید.