ابر قدرت جدید جاوا اسکریپت: ابزار ایتریتور 'every' برای شرایط جامع در استریم‌ها

در چشم‌انداز در حال تحول توسعه نرم‌افزار مدرن، مقیاس داده‌هایی که با آن‌ها سروکار داریم به طور مداوم در حال افزایش است. از داشبوردهای تحلیلی بلادرنگ که استریم‌های WebSocket را پردازش می‌کنند تا اپلیکیشن‌های سمت سرور که فایل‌های لاگ عظیم را تجزیه می‌کنند، توانایی مدیریت کارآمد توالی داده‌ها بیش از هر زمان دیگری حیاتی است. سال‌هاست که توسعه‌دهندگان جاوا اسکریپت به شدت به متدهای غنی و اعلانی موجود در `Array.prototype`—مانند `map`، `filter`، `reduce` و `every`— برای دستکاری مجموعه‌ها تکیه کرده‌اند. با این حال، این راحتی با یک هشدار مهم همراه بود: داده‌های شما باید یک آرایه می‌بودند، یا باید هزینه تبدیل آن‌ها به آرایه را می‌پرداختید.

این مرحله تبدیل، که اغلب با `Array.from()` یا سینتکس spread (`[...]`) انجام می‌شود، یک تنش اساسی ایجاد می‌کند. ما دقیقاً به خاطر بهره‌وری حافظه و ارزیابی تنبل (lazy evaluation) از ایتریتورها و ژنراتورها استفاده می‌کنیم، به‌ویژه با مجموعه‌داده‌های بزرگ یا بی‌نهایت. وادار کردن این داده‌ها به یک آرایه درون حافظه فقط برای استفاده از یک متد راحت، این مزایای اصلی را نفی می‌کند و منجر به گلوگاه‌های عملکردی و خطاهای احتمالی سرریز حافظه می‌شود. این یک نمونه کلاسیک از تلاش برای جا دادن یک میخ مربع در یک سوراخ گرد است.

اینجاست که پیشنهاد Iterator Helpers وارد می‌شود، یک طرح تحول‌آفرین از TC39 که قرار است نحوه تعامل ما با تمام داده‌های قابل پیمایش (iterable) در جاوا اسکریپت را بازتعریف کند. این پیشنهاد، `Iterator.prototype` را با مجموعه‌ای از متدهای قدرتمند و زنجیره‌ای تقویت می‌کند و قدرت بیانی متدهای آرایه را مستقیماً به هر منبع قابل پیمایش، بدون سربار حافظه، می‌آورد. امروز، ما قصد داریم نگاهی عمیق به یکی از تأثیرگذارترین متدهای پایانی (terminal) از این جعبه ابزار جدید بیندازیم: `Iterator.prototype.every`. این متد یک تأییدکننده جهانی است که راهی تمیز، با عملکرد بسیار بالا و آگاه به حافظه برای تأیید اینکه آیا تک تک عناصر در هر توالی قابل پیمایش از یک قانون معین پیروی می‌کنند، فراهم می‌کند.

این راهنمای جامع به بررسی مکانیک، کاربردهای عملی و پیامدهای عملکردی `every` خواهد پرداخت. ما رفتار آن را با مجموعه‌های ساده، ژنراتورهای پیچیده و حتی استریم‌های بی‌نهایت تشریح خواهیم کرد و نشان خواهیم داد که چگونه پارادایم جدیدی از نوشتن جاوا اسکریپت امن‌تر، کارآمدتر و گویاتر را برای مخاطبان جهانی امکان‌پذیر می‌سازد.

یک تغییر پارادایم: چرا به Iterator Helpers نیاز داریم

برای درک کامل `Iterator.prototype.every`، ابتدا باید مفاهیم بنیادی پیمایش (iteration) در جاوا اسکریپت و مشکلات خاصی که ابزارهای ایتریتور برای حل آن‌ها طراحی شده‌اند را درک کنیم.

پروتکل ایتریتور: یک یادآوری سریع

در هسته خود، مدل پیمایش جاوا اسکریپت بر اساس یک قرارداد ساده است. یک iterable (قابل پیمایش) شیئی است که نحوه حلقه زدن روی آن را تعریف می‌کند (مانند `Array`، `String`، `Map`، `Set`). این کار را با پیاده‌سازی متد `[Symbol.iterator]` انجام می‌دهد. وقتی این متد فراخوانی می‌شود، یک iterator (پیمایشگر) برمی‌گرداند. ایتریتور شیئی است که با پیاده‌سازی متد `next()`، توالی مقادیر را تولید می‌کند. هر فراخوانی `next()` یک شیء با دو ویژگی برمی‌گرداند: `value` (مقدار بعدی در توالی) و `done` (یک بولین که وقتی توالی کامل شود `true` است).

این پروتکل قدرت‌بخش حلقه‌های `for...of`، سینتکس spread و تخصیص‌های ساختارشکن (destructuring assignments) است. با این حال، چالش، فقدان متدهای بومی برای کار مستقیم با ایتریتور بوده است. این امر به دو الگوی کدنویسی رایج اما نامطلوب منجر شد.

روش‌های قدیمی: پرگویی در مقابل ناکارآمدی

بیایید یک کار رایج را در نظر بگیریم: اعتبارسنجی اینکه تمام تگ‌های ارسالی توسط کاربر در یک ساختار داده، رشته‌های غیرخالی هستند.

الگوی ۱: حلقه دستی `for...of`

این رویکرد از نظر حافظه کارآمد است اما پرگو و دستوری (imperative) است.

function* getTags() {
yield 'JavaScript';
yield 'WebDev';
yield ''; // تگ نامعتبر
yield 'Performance';
}

const tagsIterator = getTags();
let allTagsAreValid = true;
for (const tag of tagsIterator) {
if (typeof tag !== 'string' || tag.length === 0) {
allTagsAreValid = false;
break; // باید به یاد داشته باشیم که به صورت دستی اتصال کوتاه کنیم
}
}

console.log(allTagsAreValid); // false

این کد کاملاً کار می‌کند، اما نیازمند کد تکراری (boilerplate) است. ما باید یک متغیر پرچم را مقداردهی اولیه کنیم، ساختار حلقه را بنویسیم، منطق شرطی را پیاده‌سازی کنیم، پرچم را به‌روزرسانی کنیم و مهم‌تر از همه، به یاد داشته باشیم که حلقه را `break` کنیم تا از کار غیرضروری جلوگیری شود. این بار شناختی را افزایش می‌دهد و کمتر از آنچه می‌خواهیم اعلانی (declarative) است.

الگوی ۲: تبدیل ناکارآمد به آرایه

این رویکرد اعلانی است اما عملکرد و حافظه را قربانی می‌کند.

const tagsArray = [...getTags()]; // ناکارآمد! یک آرایه کامل در حافظه ایجاد می‌کند.
const allTagsAreValid = tagsArray.every(tag => typeof tag === 'string' && tag.length > 0);

console.log(allTagsAreValid); // false

خواندن این کد بسیار تمیزتر است، اما هزینه سنگینی دارد. عملگر spread `...` ابتدا کل ایتریتور را تخلیه می‌کند و یک آرایه جدید حاوی تمام عناصر آن ایجاد می‌کند. اگر `getTags()` در حال خواندن از فایلی با میلیون‌ها تگ بود، این کار مقدار زیادی حافظه مصرف می‌کرد و به طور بالقوه فرآیند را از کار می‌انداخت. این کار به طور کامل هدف استفاده از ژنراتور را از بین می‌برد.

Iterator helpers این تضاد را با ارائه بهترین‌های هر دو جهان حل می‌کنند: سبک اعلانی متدهای آرایه همراه با بهره‌وری حافظه پیمایش مستقیم.

تأییدکننده جهانی: نگاهی عمیق به Iterator.prototype.every

متد `every` یک عملیات پایانی (terminal) است، به این معنی که ایتریتور را برای تولید یک مقدار نهایی و واحد مصرف می‌کند. هدف آن آزمایش این است که آیا هر عنصری که توسط ایتریتور تولید می‌شود، آزمونی را که توسط یک تابع callback ارائه‌شده پیاده‌سازی شده است، با موفقیت پشت سر می‌گذارد یا خیر.

سینتکس و پارامترها

امضای این متد طوری طراحی شده است که برای هر توسعه‌دهنده‌ای که با `Array.prototype.every` کار کرده است، بلافاصله آشنا باشد.

iterator.every(callbackFn)

`callbackFn` قلب عملیات است. این تابعی است که برای هر عنصر تولید شده توسط ایتریتور یک بار اجرا می‌شود تا زمانی که شرط حل شود. این تابع دو آرگومان دریافت می‌کند:

• `value`: مقدار عنصر فعلی که در توالی در حال پردازش است.
• `index`: شاخص صفر-مبنای عنصر فعلی.

مقدار بازگشتی callback نتیجه را تعیین می‌کند. اگر یک مقدار "truthy" (هر چیزی که `false`، `0`، `''`، `null`، `undefined` یا `NaN` نباشد) برگرداند، عنصر آزمون را با موفقیت پشت سر گذاشته در نظر گرفته می‌شود. اگر یک مقدار "falsy" برگرداند، عنصر شکست می‌خورد.

مقدار بازگشتی و اتصال کوتاه (Short-Circuiting)

متد `every` خود یک مقدار بولین واحد برمی‌گرداند:

• به محض اینکه `callbackFn` برای هر عنصری یک مقدار falsy برگرداند، `false` را برمی‌گرداند. این رفتار حیاتی اتصال کوتاه است. پیمایش بلافاصله متوقف می‌شود و هیچ عنصر دیگری از ایتریتور منبع گرفته نمی‌شود.
• اگر ایتریتور به طور کامل مصرف شود و `callbackFn` برای تک تک عناصر یک مقدار truthy برگردانده باشد، `true` را برمی‌گرداند.

موارد خاص و نکات ظریف

• ایتریتورهای خالی: چه اتفاقی می‌افتد اگر `every` را روی یک ایتریتور که هیچ مقداری تولید نمی‌کند فراخوانی کنید؟ `true` برمی‌گرداند. این مفهوم در منطق به عنوان صدق تهی (vacuous truth) شناخته می‌شود. شرط "هر عنصری آزمون را با موفقیت پشت سر می‌گذارد" به لحاظ فنی درست است زیرا هیچ عنصری یافت نشده است که آزمون را شکست دهد.
• عوارض جانبی در Callbackها: به دلیل اتصال کوتاه، اگر تابع callback شما عوارض جانبی تولید می‌کند (مانند لاگ کردن، تغییر متغیرهای خارجی) باید محتاط باشید. اگر یک عنصر قبلی آزمون را شکست دهد، callback برای همه عناصر اجرا نخواهد شد.
• مدیریت خطا: اگر متد `next()` ایتریتور منبع خطایی پرتاب کند، یا اگر خود `callbackFn` خطایی پرتاب کند، متد `every` آن خطا را منتشر می‌کند و پیمایش متوقف خواهد شد.

پیاده‌سازی در عمل: از بررسی‌های ساده تا استریم‌های پیچیده

بیایید قدرت `Iterator.prototype.every` را با طیفی از مثال‌های عملی که تطبیق‌پذیری آن را در سناریوهای مختلف و ساختارهای داده‌ای که در اپلیکیشن‌های جهانی یافت می‌شود، برجسته می‌کنند، بررسی کنیم.

مثال ۱: اعتبارسنجی عناصر DOM

توسعه‌دهندگان وب اغلب با اشیاء `NodeList` که توسط `document.querySelectorAll()` برگردانده می‌شوند، کار می‌کنند. در حالی که مرورگرهای مدرن `NodeList` را قابل پیمایش کرده‌اند، اما این یک `Array` واقعی نیست. `every` برای این کار عالی است.

// HTML:


const formInputs = document.querySelectorAll('form input');

// بررسی اینکه آیا همه ورودی‌های فرم مقدار دارند بدون ایجاد آرایه
const allFieldsAreFilled = formInputs.values().every(input => input.value.trim() !== '');

if (allFieldsAreFilled) {
console.log('همه فیلدها پر شده‌اند. آماده ارسال.');
} else {
console.log('لطفاً همه فیلدهای الزامی را پر کنید.');
}

مثال ۲: اعتبارسنجی یک استریم داده بین‌المللی

یک اپلیکیشن سمت سرور را تصور کنید که در حال پردازش یک استریم از داده‌های ثبت‌نام کاربر از یک فایل CSV یا API است. به دلایل انطباق، ما باید اطمینان حاصل کنیم که هر رکورد کاربر به مجموعه‌ای از کشورهای تأیید شده تعلق دارد.

const ALLOWED_COUNTRY_CODES = new Set(['US', 'CA', 'GB', 'DE', 'AU']);

// ژنراتوری که یک استریم داده بزرگ از رکوردهای کاربر را شبیه‌سازی می‌کند
function* userRecordStream() {
yield { userId: 1, country: 'US' };
console.log('کاربر ۱ تأیید شد');
yield { userId: 2, country: 'DE' };
console.log('کاربر ۲ تأیید شد');
yield { userId: 3, country: 'MX' }; // مکزیک در مجموعه مجاز نیست
console.log('کاربر ۳ تأیید شد - این پیام لاگ نخواهد شد');
yield { userId: 4, country: 'GB' };
console.log('کاربر ۴ تأیید شد - این پیام لاگ نخواهد شد');
}

const records = userRecordStream();
const allRecordsAreCompliant = records.every(
record => ALLOWED_COUNTRY_CODES.has(record.country)
);

if (allRecordsAreCompliant) {
console.log('استریم داده منطبق است. شروع پردازش دسته‌ای.');
} else {
console.log('بررسی انطباق شکست خورد. کد کشور نامعتبر در استریم یافت شد.');
}

این مثال به زیبایی قدرت اتصال کوتاه را نشان می‌دهد. لحظه‌ای که رکورد از 'MX' با آن مواجه می‌شود، `every` مقدار `false` را برمی‌گرداند و از ژنراتور داده‌های بیشتری خواسته نمی‌شود. این برای اعتبارسنجی مجموعه‌داده‌های عظیم فوق‌العاده کارآمد است.

مثال ۳: کار با توالی‌های بی‌نهایت

آزمون واقعی یک عملیات تنبل، توانایی آن در مدیریت توالی‌های بی‌نهایت است. `every` می‌تواند روی آن‌ها کار کند، به شرطی که شرط در نهایت با شکست مواجه شود.

// یک ژنراتور برای توالی بی‌نهایت از اعداد زوج
function* infiniteEvenNumbers() {
let n = 0;
while (true) {
yield n;
n += 2;
}
}

// ما نمی‌توانیم بررسی کنیم که آیا همه اعداد کمتر از ۱۰۰ هستند، زیرا این کار برای همیشه اجرا می‌شود.
// اما می‌توانیم بررسی کنیم که آیا همه آنها غیرمنفی هستند، که درست است اما باز هم برای همیشه اجرا می‌شود.

// یک بررسی عملی‌تر: آیا همه اعداد در توالی تا یک نقطه مشخص معتبر هستند؟
// بیایید از `every` در ترکیب با یک ابزار ایتریتور دیگر، `take` (در حال حاضر فرضی، اما بخشی از پیشنهاد) استفاده کنیم.

// بیایید به یک مثال خالص `every` پایبند باشیم. می‌توانیم شرطی را بررسی کنیم که تضمین شده با شکست مواجه شود.
const numbers = infiniteEvenNumbers();

// این بررسی در نهایت با شکست مواجه شده و با خیال راحت خاتمه می‌یابد.
const areAllBelow100 = numbers.every(n => n < 100);

console.log(`آیا همه اعداد زوج بی‌نهایت کمتر از ۱۰۰ هستند؟ ${areAllBelow100}`); // false

پیمایش از طریق 0، 2، 4، ... تا 98 ادامه خواهد یافت. وقتی به 100 می‌رسد، شرط `100 < 100` نادرست است. `every` بلافاصله `false` را برمی‌گرداند و حلقه بی‌نهایت را خاتمه می‌دهد. این کار با یک رویکرد مبتنی بر آرایه غیرممکن بود.

Iterator.every در مقابل Array.every: راهنمای تصمیم‌گیری تاکتیکی

انتخاب بین `Iterator.prototype.every` و `Array.prototype.every` یک تصمیم معماری کلیدی است. در اینجا یک تفکیک برای راهنمایی انتخاب شما آورده شده است.

یک درخت تصمیم‌گیری ساده

برای تصمیم‌گیری در مورد استفاده از کدام متد، این سؤالات را از خود بپرسید:

1. آیا داده‌های من از قبل یک آرایه هستند؟
   • بله: آیا آرایه به اندازه‌ای بزرگ است که حافظه ممکن است نگران‌کننده باشد؟ اگر نه، `Array.prototype.every` کاملاً خوب و اغلب ساده‌تر است.
   • خیر: به سؤال بعدی بروید.
2. آیا منبع داده من یک iterable غیر از آرایه است (مثلاً یک Set، یک ژنراتور، یک استریم)؟
   • بله: `Iterator.prototype.every` انتخاب ایده‌آل است. از جریمه `Array.from()` اجتناب کنید.
3. آیا بهره‌وری حافظه یک نیاز حیاتی برای این عملیات است؟
   • بله: `Iterator.prototype.every` گزینه برتر است، صرف نظر از منبع داده.

مسیر به سوی استانداردسازی: پشتیبانی مرورگر و Runtime

تا اواخر سال ۲۰۲۳، پیشنهاد Iterator Helpers در مرحله ۳ فرآیند استانداردسازی TC39 قرار دارد. مرحله ۳، که به عنوان مرحله "کاندیدا" نیز شناخته می‌شود، نشان می‌دهد که طراحی پیشنهاد کامل شده و اکنون برای پیاده‌سازی توسط تولیدکنندگان مرورگر و برای بازخورد از جامعه گسترده‌تر توسعه‌دهندگان آماده است. بسیار محتمل است که در یک استاندارد آینده ECMAScript (مانند ES2024 یا ES2025) گنجانده شود.

در حالی که ممکن است امروز `Iterator.prototype.every` را به صورت بومی در همه مرورگرها پیدا نکنید، می‌توانید بلافاصله با استفاده از اکوسیستم قوی جاوا اسکریپت از قدرت آن بهره‌مند شوید:

• پلی‌فیل‌ها (Polyfills): رایج‌ترین راه برای استفاده از ویژگی‌های آینده، استفاده از پلی‌فیل است. کتابخانه `core-js`، یک استاندارد برای پلی‌فیل کردن جاوا اسکریپت، شامل پشتیبانی از پیشنهاد iterator helpers است. با گنجاندن آن در پروژه خود، می‌توانید از سینتکس جدید طوری استفاده کنید که گویی به صورت بومی پشتیبانی می‌شود.
• ترنسپایلرها (Transpilers): ابزارهایی مانند Babel را می‌توان با پلاگین‌های خاصی پیکربندی کرد تا سینتکس جدید iterator helper را به کد معادل و سازگار با نسخه‌های قدیمی‌تر تبدیل کنند که روی موتورهای جاوا اسکریپت قدیمی‌تر اجرا می‌شود.

برای جدیدترین اطلاعات در مورد وضعیت پیشنهاد و سازگاری مرورگرها، توصیه می‌کنیم "TC39 Iterator Helpers proposal" را در GitHub جستجو کنید یا به منابع سازگاری وب مانند MDN Web Docs مراجعه کنید.

نتیجه‌گیری: عصری جدید از پردازش داده کارآمد و گویا

افزودن `Iterator.prototype.every` و مجموعه گسترده‌تر ابزارهای ایتریتور چیزی بیش از یک راحتی سینتکسی است؛ این یک بهبود اساسی در قابلیت‌های پردازش داده جاوا اسکریپت است. این یک شکاف دیرینه در زبان را برطرف می‌کند و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که کدی بنویسند که همزمان گویاتر، با عملکرد بهتر و به طور چشمگیری کارآمدتر از نظر حافظه باشد.

با ارائه یک روش تراز اول و اعلانی برای انجام بررسی‌های شرایط جامع روی هر توالی قابل پیمایش، `every` نیاز به حلقه‌های دستی ناشیانه یا تخصیص‌های آرایه میانی پرهزینه را از بین می‌برد. این یک سبک برنامه‌نویسی تابعی را ترویج می‌کند که برای چالش‌های توسعه اپلیکیشن‌های مدرن، از مدیریت استریم‌های داده بلادرنگ گرفته تا پردازش مجموعه‌داده‌های مقیاس بزرگ روی سرورها، بسیار مناسب است.

همانطور که این ویژگی به بخش بومی استاندارد جاوا اسکریپت در تمام محیط‌های جهانی تبدیل می‌شود، بدون شک به ابزاری ضروری تبدیل خواهد شد. ما شما را تشویق می‌کنیم که از امروز از طریق پلی‌فیل‌ها شروع به آزمایش آن کنید. مناطقی را در کدبیس خود شناسایی کنید که در آن به طور غیرضروری iterableها را به آرایه تبدیل می‌کنید و ببینید چگونه این متد جدید می‌تواند منطق شما را ساده و بهینه کند. به آینده‌ای تمیزتر، سریع‌تر و مقیاس‌پذیرتر برای پیمایش در جاوا اسکریپت خوش آمدید.