API دسترسی به فایل سیستم فرانت‌اند: مدیریت فایل‌های محلی در مرورگر

API دسترسی به فایل سیستم (که قبلاً با نام Native File System API یا به سادگی File System API شناخته می‌شد) مجموعه‌ای قدرتمند از APIهای وب است که به اپلیکیشن‌های وب اجازه می‌دهد تا مستقیماً از داخل مرورگر با فایل‌ها و دایرکتوری‌ها در سیستم فایل محلی کاربر تعامل داشته باشند. این امر امکانات جدیدی را برای اپلیکیشن‌های مبتنی بر وب فراهم می‌کند و آن‌ها را قادر می‌سازد تا وظایفی را انجام دهند که قبلاً به اپلیکیشن‌های بومی (native) محدود بود.

API دسترسی به فایل سیستم چیست؟

API دسترسی به فایل سیستم راهی را فراهم می‌کند تا کاربران به اپلیکیشن‌های وب اجازه دسترسی به سیستم فایل محلی خود را بدهند. برخلاف مکانیزم‌های قدیمی آپلود/دانلود فایل، این API به اپلیکیشن‌ها اجازه می‌دهد تا با رضایت صریح کاربر، مستقیماً فایل‌ها و دایرکتوری‌ها را بخوانند، بنویسند و مدیریت کنند. این موضوع تجربه یکپارچه‌تر و روان‌تری را ارائه می‌دهد، به ویژه برای اپلیکیشن‌هایی که با حجم زیادی از داده‌های محلی سروکار دارند یا به ذخیره‌سازی پایدار نیاز دارند.

ویژگی‌های کلیدی API دسترسی به فایل سیستم عبارتند از:

• مجوزهای اعطاشده توسط کاربر: دسترسی به سیستم فایل تنها پس از تأیید صریح درخواست توسط کاربر اعطا می‌شود که حریم خصوصی و امنیت کاربر را تضمین می‌کند.
• ذخیره‌سازی پایدار: اپلیکیشن‌های وب می‌توانند درخواست ذخیره‌سازی پایدار کنند که به آن‌ها اجازه می‌دهد حتی پس از بسته شدن یا رفرش شدن مرورگر، دسترسی به فایل‌ها و دایرکتوری‌ها را حفظ کنند.
• عملیات ناهمزمان (Asynchronous): این API عمدتاً از عملیات ناهمزمان استفاده می‌کند که از فریز شدن رابط کاربری (UI) در حین تعامل با سیستم فایل جلوگیری می‌کند.
• دسترسی مبتنی بر استریم (Stream): پشتیبانی از استریم‌ها امکان مدیریت کارآمد فایل‌های بزرگ را بدون بارگذاری کل فایل در حافظه فراهم می‌کند.
• دسترسی به دایرکتوری: اپلیکیشن‌ها می‌توانند درخواست دسترسی به کل دایرکتوری‌ها را بدهند که آن‌ها را قادر می‌سازد چندین فایل و پوشه را مدیریت کنند.
• سیستم فایل خصوصی مبدأ (OPFS): یک بخش ویژه و ایزوله از سیستم فایل که منحصر به مبدأ وب‌سایت است و عملکرد و امنیت بهبود یافته‌ای را برای موارد استفاده خاص فراهم می‌کند.

موارد استفاده از API دسترسی به فایل سیستم

API دسترسی به فایل سیستم طیف گسترده‌ای از امکانات را برای اپلیکیشن‌های وب فراهم می‌کند. در اینجا برخی از موارد استفاده رایج آورده شده است:

۱. ویرایشگرهای فایل محلی و IDEها

ویرایشگرهای کد، ویرایشگرهای متن و IDEهای مبتنی بر وب می‌توانند از این API برای باز کردن، ویرایش و ذخیره مستقیم فایل‌ها در سیستم فایل محلی کاربر استفاده کنند. این امر تجربه‌ای شبیه‌تر به اپلیکیشن‌های بومی در مقایسه با گردش کارهای سنتی آپلود/دانلود فایل فراهم می‌کند. تصور کنید یک IDE مبتنی بر وب مانند VS Code مستقیماً فایل‌های پروژه شما را که به صورت محلی ذخیره شده‌اند، ویرایش کند.

۲. ابزارهای ویرایش تصویر و ویدئو

اپلیکیشن‌های ویرایش تصویر و ویدئو می‌توانند از این API برای پردازش کارآمد فایل‌های رسانه‌ای بزرگ ذخیره شده در دستگاه کاربر استفاده کنند. دسترسی مبتنی بر استریم امکان ویرایش فایل‌ها را بدون بارگذاری کل محتوا در حافظه فراهم می‌کند که باعث بهبود عملکرد و کاهش مصرف حافظه می‌شود. به عنوان مثال، یک ویرایشگر عکس آنلاین می‌تواند مستقیماً تصاویر را از کامپیوتر شما باز و ذخیره کند بدون نیاز به آپلود.

۳. سیستم‌های مدیریت اسناد

سیستم‌های مدیریت اسناد مبتنی بر وب می‌توانند یکپارچگی بی‌نقصی با سیستم فایل محلی کاربر فراهم کنند و به آن‌ها اجازه دهند تا به راحتی اسناد خود را مستقیماً از مرورگر دسترسی، سازماندهی و مدیریت کنند. یک سرویس ذخیره‌سازی ابری را تصور کنید که به شما امکان می‌دهد مستقیماً اسناد محلی را در رابط وب خود باز و ویرایش کنید.

۴. توسعه بازی

توسعه‌دهندگان بازی می‌توانند از این API برای ذخیره دارایی‌های بازی، ذخیره پیشرفت بازی و بارگذاری محتوای سفارشی مستقیماً از سیستم فایل کاربر استفاده کنند. این امر تجربه‌های بازی غنی‌تر و فراگیرتری را در وب امکان‌پذیر می‌سازد. یک بازی مبتنی بر وب را تصور کنید که پیشرفت شما را مستقیماً روی کامپیوترتان ذخیره می‌کند.

۵. اپلیکیشن‌های آفلاین

API دسترسی به فایل سیستم، در ترکیب با فناوری‌های دیگر مانند service workerها، امکان ایجاد اپلیکیشن‌های وب با قابلیت آفلاین را فراهم می‌کند که حتی زمانی که کاربر به اینترنت متصل نیست، به کار خود ادامه می‌دهند. داده‌ها می‌توانند با استفاده از این API به صورت محلی ذخیره شده و پس از برقراری مجدد اتصال با سرور راه دور همگام‌سازی شوند. این ویژگی به ویژه برای اپلیکیشن‌های بهره‌وری که نیاز به کارکرد یکپارچه در هر دو محیط آنلاین و آفلاین دارند، مفید است. به عنوان مثال، یک اپلیکیشن یادداشت‌برداری ممکن است یادداشت‌ها را به صورت محلی ذخیره کرده و در صورت وجود اتصال، آن‌ها را با ابر همگام‌سازی کند.

۶. پردازش و تحلیل داده‌ها

اپلیکیشن‌های وب می‌توانند از این API برای پردازش و تحلیل مجموعه‌ داده‌های بزرگی که به صورت محلی ذخیره شده‌اند، استفاده کنند. این امر به ویژه برای تحقیقات علمی، تحلیل داده‌ها و سایر اپلیکیشن‌هایی که نیاز به پردازش حجم زیادی از داده‌ها دارند، مفید است. یک ابزار تجسم داده مبتنی بر وب را تصور کنید که مستقیماً یک فایل CSV را از هارد دیسک شما پردازش می‌کند.

نحوه استفاده از API دسترسی به فایل سیستم

API دسترسی به فایل سیستم چندین تابع برای تعامل با سیستم فایل فراهم می‌کند. در اینجا یک نمای کلی از نحوه استفاده از برخی از ویژگی‌های کلیدی ارائه شده است:

۱. درخواست دسترسی به فایل سیستم

اولین قدم، درخواست دسترسی به سیستم فایل از کاربر است. این کار معمولاً با استفاده از متدهای showOpenFilePicker() یا showSaveFilePicker() انجام می‌شود.

showOpenFilePicker()

متد showOpenFilePicker() از کاربر می‌خواهد تا یک یا چند فایل را انتخاب کند. این متد یک promise را برمی‌گرداند که با آرایه‌ای از اشیاء FileSystemFileHandle که نماینده فایل‌های انتخاب‌شده هستند، resolve می‌شود.

            
async function openFile() {
  try {
    const [fileHandle] = await window.showOpenFilePicker();
    const file = await fileHandle.getFile();
    const contents = await file.text();
    console.log(contents);
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

توضیح مثال:

• `async function openFile() { ... }`: یک تابع ناهمزمان برای مدیریت فرآیند باز کردن فایل تعریف می‌کند.
• `const [fileHandle] = await window.showOpenFilePicker();`: از `showOpenFilePicker()` برای نمایش کادر انتخاب فایل استفاده می‌کند. کلمه کلیدی `await` اجرای برنامه را تا زمانی که کاربر فایلی را انتخاب کند (یا عملیات را لغو کند) متوقف می‌کند. نتیجه، آرایه‌ای حاوی اشیاء `FileSystemFileHandle` است؛ ما اولین عنصر را در متغیر `fileHandle` قرار می‌دهیم.
• `const file = await fileHandle.getFile();`: یک شیء `File` را از `FileSystemFileHandle` بازیابی می‌کند. این شیء `File` دسترسی به ویژگی‌ها و محتویات فایل را فراهم می‌کند.
• `const contents = await file.text();`: کل محتویات فایل را به عنوان یک رشته متنی با استفاده از متد `text()` می‌خواند. کلمه کلیدی `await` منتظر می‌ماند تا عملیات خواندن فایل کامل شود.
• `console.log(contents);`: محتویات فایل را در کنسول ثبت می‌کند.
• `} catch (err) { ... }`: هرگونه خطایی که ممکن است در طول فرآیند باز کردن یا خواندن فایل رخ دهد را مدیریت می‌کند. این بخش نام و پیام خطا را برای اهداف اشکال‌زدایی در کنسول ثبت می‌کند. این کار برای مدیریت سناریوهایی مانند لغو انتخاب فایل توسط کاربر، غیرقابل دسترس بودن فایل یا وجود مشکلات در خواندن محتویات فایل، حیاتی است.

showSaveFilePicker()

متد showSaveFilePicker() از کاربر می‌خواهد تا مکانی را برای ذخیره فایل انتخاب کند. این متد یک promise را برمی‌گرداند که با یک شیء `FileSystemFileHandle` که نماینده فایل انتخاب‌شده است، resolve می‌شود.

            
async function saveFile(data) {
  try {
    const fileHandle = await window.showSaveFilePicker({
      suggestedName: 'my-file.txt',
      types: [{
        description: 'Text files',
        accept: {
          'text/plain': ['.txt'],
        },
      }],
    });
    const writable = await fileHandle.createWritable();
    await writable.write(data);
    await writable.close();
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

توضیح مثال:

• `async function saveFile(data) { ... }`: یک تابع ناهمزمان `saveFile` تعریف می‌کند که `data` (محتوایی که باید ذخیره شود) را به عنوان آرگومان می‌گیرد.
• `const fileHandle = await window.showSaveFilePicker({ ... });`: متد `showSaveFilePicker()` را برای نمایش کادر محاوره‌ای ذخیره فراخوانی می‌کند. کلمه کلیدی `await` تضمین می‌کند که تابع منتظر تعامل کاربر بماند. * `suggestedName: 'my-file.txt'` یک نام فایل پیش‌فرض را پیشنهاد می‌دهد. * `types: [...]` فیلترهای نوع فایل را مشخص می‌کند: * `description: 'Text files'` یک توضیح کاربرپسند برای نوع فایل ارائه می‌دهد. * `accept: { 'text/plain': ['.txt'] }` نشان می‌دهد که کادر محاوره‌ای باید فایل‌های `.txt` با نوع MIME `text/plain` را فیلتر کند.
• `const writable = await fileHandle.createWritable();`: یک `FileSystemWritableFileStream` مرتبط با file handle ایجاد می‌کند. این استریم امکان نوشتن داده‌ها در فایل را فراهم می‌کند.
• `await writable.write(data);`: مقدار `data` (محتوایی که باید ذخیره شود) را در استریم قابل نوشتن، می‌نویسد.
• `await writable.close();`: استریم قابل نوشتن را می‌بندد و تضمین می‌کند که تمام داده‌ها در فایل نوشته شده و فایل به درستی نهایی شده است.
• `} catch (err) { ... }`: شامل مدیریت خطا برای گرفتن و ثبت هرگونه خطایی است که ممکن است در طول فرآیند ذخیره رخ دهد.

۲. خواندن محتویات فایل

هنگامی که یک شیء FileSystemFileHandle دارید، می‌توانید با استفاده از متد getFile() به محتویات فایل دسترسی پیدا کنید. این متد یک شیء File را برمی‌گرداند که متدهایی برای خواندن محتویات فایل به صورت متن، داده‌های باینری یا استریم فراهم می‌کند.

            
async function readFileContents(fileHandle) {
  const file = await fileHandle.getFile();
  const contents = await file.text();
  return contents;
}

            

              
                Copy
              
            
          

۳. نوشتن در فایل‌ها

برای نوشتن در یک فایل، باید با استفاده از متد createWritable() از شیء FileSystemFileHandle یک شیء FileSystemWritableFileStream ایجاد کنید. سپس می‌توانید از متد write() برای نوشتن داده‌ها در استریم و از متد close() برای بستن استریم و ذخیره تغییرات استفاده کنید.

            
async function writeFileContents(fileHandle, data) {
  const writable = await fileHandle.createWritable();
  await writable.write(data);
  await writable.close();
}

            

              
                Copy
              
            
          

۴. دسترسی به دایرکتوری‌ها

API دسترسی به فایل سیستم همچنین به شما اجازه می‌دهد تا درخواست دسترسی به دایرکتوری‌ها را بدهید. این کار با استفاده از متد showDirectoryPicker() انجام می‌شود.

            
async function openDirectory() {
  try {
    const directoryHandle = await window.showDirectoryPicker();
    console.log('directoryHandle', directoryHandle);
    // Now you can interact with the directoryHandle to list files, create new files, etc.
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

هنگامی که یک شیء FileSystemDirectoryHandle دارید، می‌توانید از متدهایی مانند entries()، getFileHandle() و getDirectoryHandle() برای پیمایش ساختار دایرکتوری و دسترسی به فایل‌ها و زیرشاخه‌ها استفاده کنید.

۵. سیستم فایل خصوصی مبدأ (OPFS)

سیستم فایل خصوصی مبدأ (OPFS) یک بخش ویژه و سندباکس شده از سیستم فایل است که نسبت به مبدأ اپلیکیشن وب ایزوله شده است. دسترسی به فایل‌ها در OPFS برای عملکرد بهینه شده است. نحوه دسترسی به آن در اینجا آمده است:

            
async function accessOPFS() {
  try {
    const root = await navigator.storage.getDirectory();
    console.log('OPFS root directory handle:', root);

    // Create a file in the OPFS
    const fileHandle = await root.getFileHandle('my-opfs-file.txt', { create: true });
    const writable = await fileHandle.createWritable();
    await writable.write('This is data in the OPFS!');
    await writable.close();

    // Read the file back
    const file = await fileHandle.getFile();
    const contents = await file.text();
    console.log('Contents from OPFS file:', contents);
  } catch (err) {
    console.error('Error accessing OPFS:', err);
  }
}

accessOPFS();

            

              
                Copy
              
            
          

توضیح:

• `navigator.storage.getDirectory()`: هندل دایرکتوری ریشه را برای OPFS بازیابی می‌کند. این نقطه ورود برای دسترسی به فایل‌ها در سیستم فایل خصوصی مبدأ است.
• `root.getFileHandle('my-opfs-file.txt', { create: true })`: یک هندل فایل برای فایلی به نام 'my-opfs-file.txt' بازیابی می‌کند. گزینه `{ create: true }` تضمین می‌کند که اگر فایل از قبل وجود نداشته باشد، ایجاد شود.
• کد باقیمانده، نوشتن داده در فایل و سپس خواندن آن را نشان می‌دهد، مشابه مثال‌های قبلی.

ملاحظات امنیتی

API دسترسی به فایل سیستم ملاحظات امنیتی جدیدی را معرفی می‌کند که توسعه‌دهندگان باید از آن‌ها آگاه باشند:

• مجوزهای کاربر: همیشه فقط مجوزهای لازم را درخواست کنید و به وضوح برای کاربر توضیح دهید که چرا اپلیکیشن شما به سیستم فایل او نیاز دارد.
• اعتبارسنجی ورودی: هر داده‌ای که از فایل‌ها خوانده می‌شود را پاکسازی و اعتبارسنجی کنید تا از آسیب‌پذیری‌های امنیتی مانند cross-site scripting (XSS) یا تزریق کد جلوگیری شود.
• پیمایش مسیر (Path Traversal): هنگام ساخت مسیرهای فایل مراقب باشید تا از حملات پیمایش مسیر جلوگیری کنید، جایی که یک مهاجم می‌تواند به فایل‌های خارج از دایرکتوری مورد نظر دسترسی پیدا کند.
• حساسیت داده‌ها: به حساسیت داده‌هایی که با آن‌ها کار می‌کنید توجه داشته باشید و اقدامات مناسبی برای محافظت از آن‌ها انجام دهید، مانند رمزگذاری و کنترل دسترسی.
• از ذخیره داده‌های حساس خودداری کنید: در صورت امکان، از ذخیره اطلاعات حساس در سیستم فایل کاربر خودداری کنید. برای ذخیره داده‌ها در سندباکس مرورگر، استفاده از APIهای ذخیره‌سازی مرورگر (مانند IndexedDB) را در نظر بگیرید.

سازگاری مرورگر

پشتیبانی مرورگرها از API دسترسی به فایل سیستم هنوز در حال تکامل است. در حالی که اکثر مرورگرهای مدرن از ویژگی‌های اصلی این API پشتیبانی می‌کنند، برخی از ویژگی‌ها ممکن است آزمایشی باشند یا نیاز به فعال کردن پرچم‌های خاصی داشته باشند. همیشه قبل از استفاده از این API در محیط پروداکشن، آخرین اطلاعات سازگاری مرورگرها را بررسی کنید. می‌توانید برای جزئیات به‌روز سازگاری به منابعی مانند MDN Web Docs مراجعه کنید.

پولی‌فیل‌ها و جایگزین‌ها (Fallbacks)

برای مرورگرهایی که به طور کامل از API دسترسی به فایل سیستم پشتیبانی نمی‌کنند، می‌توانید از پولی‌فیل‌ها یا جایگزین‌ها برای ارائه یک تجربه کاربری روان‌تر استفاده کنید. به عنوان مثال، می‌توانید از یک مکانیزم سنتی آپلود/دانلود فایل به عنوان جایگزین برای مرورگرهایی که از متدهای showOpenFilePicker() یا showSaveFilePicker() پشتیبانی نمی‌کنند، استفاده کنید. همچنین بهبود تدریجی (progressively enhancing) اپلیکیشن خود را در نظر بگیرید. قابلیت‌های اصلی را بدون API فراهم کنید، سپس تجربه کاربری را برای مرورگرهایی که از آن پشتیبانی می‌کنند، بهبود بخشید.

مثال: ایجاد یک ویرایشگر متن ساده

در اینجا یک مثال ساده از نحوه ایجاد یک ویرایشگر متن پایه با استفاده از API دسترسی به فایل سیستم آورده شده است:

            
<textarea id="editor" style="width: 100%; height: 300px;"></textarea>
<button id="openBtn">Open File</button>
<button id="saveBtn">Save File</button>

            

              
                Copy
              
            
          

            
const editor = document.getElementById('editor');
const openBtn = document.getElementById('openBtn');
const saveBtn = document.getElementById('saveBtn');

let fileHandle;

openBtn.addEventListener('click', async () => {
  try {
    [fileHandle] = await window.showOpenFilePicker();
    const file = await fileHandle.getFile();
    editor.value = await file.text();
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
});

saveBtn.addEventListener('click', async () => {
  try {
    if (!fileHandle) {
      fileHandle = await window.showSaveFilePicker();
    }
    const writable = await fileHandle.createWritable();
    await writable.write(editor.value);
    await writable.close();
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

این مثال نشان می‌دهد چگونه یک فایل را باز کنید، محتویات آن را در یک ناحیه متنی نمایش دهید و تغییرات را دوباره در فایل ذخیره کنید. این یک مثال بسیار ابتدایی است و برای یک اپلیکیشن واقعی به مدیریت خطای اضافی و ویژگی‌های بیشتری نیاز دارد.

بهترین شیوه‌ها برای استفاده از API دسترسی به فایل سیستم

• بهبود تدریجی (Progressive Enhancement): اپلیکیشن خود را طوری طراحی کنید که حتی بدون API دسترسی به فایل سیستم نیز کار کند. از این API برای بهبود تجربه کاربری در صورت در دسترس بودن استفاده کنید.
• ارائه توضیحات واضح: به وضوح برای کاربر توضیح دهید که چرا اپلیکیشن شما به سیستم فایل او نیاز دارد و قصد دارید با فایل‌ها چه کاری انجام دهید.
• مدیریت خطاها به صورت روان: مدیریت خطای قوی را برای مدیریت روان سناریوهایی مانند رد کردن مجوز توسط کاربر، پیدا نشدن فایل یا خطاهای دیگر پیاده‌سازی کنید.
• استفاده از عملیات ناهمزمان: همیشه از عملیات ناهمزمان برای جلوگیری از فریز شدن رابط کاربری در حین تعامل با سیستم فایل استفاده کنید.
• بهینه‌سازی برای عملکرد: برای فایل‌های بزرگ از دسترسی مبتنی بر استریم برای بهبود عملکرد و کاهش مصرف حافظه استفاده کنید.
• احترام به حریم خصوصی کاربر: به حریم خصوصی کاربر توجه داشته باشید و فقط به فایل‌ها و دایرکتوری‌هایی دسترسی پیدا کنید که برای عملکرد اپلیکیشن شما ضروری هستند.
• آزمایش کامل: اپلیکیشن خود را به طور کامل در مرورگرها و سیستم‌عامل‌های مختلف آزمایش کنید تا از سازگاری و پایداری آن اطمینان حاصل کنید.
• سیستم فایل خصوصی مبدأ (OPFS) را در نظر بگیرید: برای عملیات‌های حساس به عملکرد، به ویژه آن‌هایی که شامل فایل‌های بزرگ هستند، استفاده از OPFS را در نظر بگیرید.

نتیجه‌گیری

API دسترسی به فایل سیستم ابزاری قدرتمند است که به توسعه‌دهندگان فرانت‌اند امکان می‌دهد تا اپلیکیشن‌های وب با قابلیت‌های پیشرفته سیستم فایل ایجاد کنند. این API با اجازه دادن به کاربران برای اعطای دسترسی به فایل‌ها و دایرکتوری‌های محلی خود به اپلیکیشن‌های وب، امکانات جدیدی را برای ابزارهای بهره‌وری مبتنی بر وب، اپلیکیشن‌های خلاقانه و موارد دیگر فراهم می‌کند. در حالی که پشتیبانی مرورگرها هنوز در حال تکامل است، API دسترسی به فایل سیستم گام مهمی در تکامل توسعه وب به شمار می‌رود. با بلوغ پشتیبانی مرورگرها و کسب تجربه بیشتر توسعه‌دهندگان با این API، می‌توان انتظار داشت که اپلیکیشن‌های وب نوآورانه‌تر و جذاب‌تری را ببینیم که از قابلیت‌های آن بهره می‌برند.

به یاد داشته باشید که هنگام استفاده از API دسترسی به فایل سیستم، همیشه امنیت و حریم خصوصی کاربر را در اولویت قرار دهید. با پیروی از بهترین شیوه‌ها و در نظر گرفتن دقیق پیامدهای امنیتی، می‌توانید اپلیکیشن‌های وبی ایجاد کنید که هم قدرتمند و هم امن باشند.