Top-Level Await در جاوا اسکریپت: انقلابی در بارگذاری ماژول و مقداردهی اولیه ناهمزمان

جاوا اسکریپت به طور مداوم برای ساده‌سازی برنامه‌نویسی ناهمزمان تکامل یافته است و یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های سال‌های اخیر Top-Level Await است. این ویژگی که در ECMAScript 2022 معرفی شد، به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا از کلمه کلیدی await خارج از یک تابع async، مستقیماً در سطح بالای یک ماژول استفاده کنند. این امر به طور چشمگیری عملیات ناهمزمان، به ویژه در حین مقداردهی اولیه ماژول، را ساده می‌کند و منجر به کدی تمیزتر، خواناتر و کارآمدتر می‌شود. این مقاله به بررسی پیچیدگی‌های Top-Level Await، مزایای آن، مثال‌های عملی و ملاحظات مربوط به توسعه وب مدرن برای توسعه‌دهندگان در سراسر جهان می‌پردازد.

درک جاوا اسکریپت ناهمزمان قبل از Top-Level Await

قبل از پرداختن به Top-Level Await، درک چالش‌های جاوا اسکریپت ناهمزمان و نحوه مدیریت سنتی آن‌ها توسط توسعه‌دهندگان بسیار مهم است. جاوا اسکریپت تک‌رشته‌ای است، به این معنی که در هر زمان فقط می‌تواند یک عملیات را اجرا کند. با این حال، بسیاری از عملیات‌ها، مانند واکشی داده از سرور، خواندن فایل‌ها یا تعامل با پایگاه‌های داده، ذاتاً ناهمزمان هستند و می‌توانند زمان قابل توجهی را به خود اختصاص دهند.

به طور سنتی، عملیات ناهمزمان با استفاده از callbackها، Promiseها و متعاقباً async/await در داخل توابع مدیریت می‌شدند. در حالی که async/await خوانایی و قابلیت نگهداری کد ناهمزمان را به طور قابل توجهی بهبود بخشید، هنوز هم به استفاده در داخل توابع async محدود بود. این امر زمانی که به عملیات ناهمزمان در حین مقداردهی اولیه ماژول نیاز بود، پیچیدگی‌هایی ایجاد می‌کرد.

مشکل بارگذاری ماژول ناهمزمان به روش سنتی

سناریویی را تصور کنید که در آن یک ماژول قبل از اینکه بتواند به طور کامل مقداردهی اولیه شود، نیاز به واکشی داده‌های پیکربندی از یک سرور راه دور دارد. قبل از Top-Level Await، توسعه‌دهندگان اغلب به تکنیک‌هایی مانند عبارات تابع ناهمزمان بلافاصله اجرا شونده (IIAFEs) یا پیچیدن کل منطق ماژول در یک تابع async متوسل می‌شدند. این راه‌حل‌ها، اگرچه کاربردی بودند، اما کد تکراری و پیچیدگی به کد اضافه می‌کردند.

این مثال را در نظر بگیرید:

            
// Before Top-Level Await (using IIFE)
let config;

(async () => {
  const response = await fetch('/config.json');
  config = await response.json();

  // Module logic that depends on config
  console.log('Configuration loaded:', config);
})();

// Attempting to use config outside the IIFE might result in undefined

            

              
                Copy
              
            
          

این رویکرد می‌تواند منجر به شرایط رقابتی (race conditions) و مشکلاتی در اطمینان از مقداردهی کامل ماژول قبل از وابستگی سایر ماژول‌ها به آن شود. Top-Level Await به زیبایی این مشکلات را حل می‌کند.

معرفی Top-Level Await

Top-Level Await به شما امکان می‌دهد از کلمه کلیدی await مستقیماً در سطح بالای یک ماژول جاوا اسکریپت استفاده کنید. این بدان معناست که می‌توانید اجرای یک ماژول را تا زمان حل شدن (resolve) یک Promise متوقف کنید، که امکان مقداردهی اولیه ناهمزمان ماژول‌ها را فراهم می‌کند. این کار کد را ساده‌تر کرده و استدلال در مورد ترتیب بارگذاری و اجرای ماژول‌ها را آسان‌تر می‌کند.

در اینجا نحوه ساده‌سازی مثال قبلی با استفاده از Top-Level Await آمده است:

            
// With Top-Level Await
const response = await fetch('/config.json');
const config = await response.json();

// Module logic that depends on config
console.log('Configuration loaded:', config);

//Other modules importing this will wait for the await to complete

            

              
                Copy
              
            
          

همانطور که می‌بینید، کد بسیار تمیزتر و قابل فهم‌تر است. ماژول منتظر می‌ماند تا درخواست fetch کامل شود و داده‌های JSON تجزیه شوند قبل از اینکه بقیه کد ماژول را اجرا کند. نکته مهم این است که هر ماژولی که این ماژول را وارد می‌کند نیز منتظر می‌ماند تا این عملیات ناهمزمان کامل شود و سپس اجرا می‌شود، که ترتیب صحیح مقداردهی اولیه را تضمین می‌کند.

مزایای Top-Level Await

Top-Level Await چندین مزیت قابل توجه نسبت به تکنیک‌های سنتی بارگذاری ماژول ناهمزمان ارائه می‌دهد:

• کد ساده‌تر: نیاز به IIAFEها و سایر راه‌حل‌های پیچیده را از بین می‌برد و منجر به کدی تمیزتر و خواناتر می‌شود.
• بهبود مقداردهی اولیه ماژول: تضمین می‌کند که ماژول‌ها قبل از اینکه ماژول‌های دیگر به آن‌ها وابسته شوند، به طور کامل مقداردهی اولیه می‌شوند و از شرایط رقابتی و رفتار غیرمنتظره جلوگیری می‌کند.
• خوانایی بهبود یافته: درک و نگهداری کد ناهمزمان را آسان‌تر می‌کند.
• مدیریت وابستگی: مدیریت وابستگی‌ها بین ماژول‌ها را ساده می‌کند، به ویژه زمانی که این وابستگی‌ها شامل عملیات ناهمزمان باشند.
• بارگذاری پویا ماژول: امکان بارگذاری پویا ماژول‌ها را بر اساس شرایط ناهمزمان فراهم می‌کند.

مثال‌های کاربردی از Top-Level Await

بیایید چند مثال کاربردی از نحوه استفاده از Top-Level Await در سناریوهای دنیای واقعی را بررسی کنیم:

۱. بارگذاری پیکربندی پویا

همانطور که در مثال قبلی نشان داده شد، Top-Level Await برای بارگذاری داده‌های پیکربندی از یک سرور راه دور قبل از مقداردهی اولیه ماژول ایده‌آل است. این امر به ویژه برای برنامه‌هایی که نیاز به سازگاری با محیط‌های مختلف یا پیکربندی‌های کاربری دارند مفید است.

            
// config.js
const response = await fetch('/config.json');
export const config = await response.json();

// app.js
import { config } from './config.js';

console.log('App started with config:', config);

            

              
                Copy
              
            
          

۲. مقداردهی اولیه اتصال به پایگاه داده

بسیاری از برنامه‌ها قبل از شروع پردازش درخواست‌ها نیاز به اتصال به پایگاه داده دارند. Top-Level Await می‌تواند برای اطمینان از برقراری اتصال به پایگاه داده قبل از شروع به کار برنامه استفاده شود.

            
// db.js
import { createConnection } from 'mysql2/promise';

export const db = await createConnection({
  host: 'localhost',
  user: 'user',
  password: 'password',
  database: 'mydb'
});

console.log('Database connection established');

// server.js
import { db } from './db.js';

// Use the database connection
db.query('SELECT 1 + 1 AS solution')
  .then(([rows, fields]) => {
    console.log('The solution is: ', rows[0].solution);
  });

            

              
                Copy
              
            
          

۳. احراز هویت و مجوزدهی

Top-Level Await می‌تواند برای واکشی توکن‌های احراز هویت یا قوانین مجوزدهی از یک سرور قبل از شروع برنامه استفاده شود. این امر تضمین می‌کند که برنامه دارای اعتبارنامه‌ها و مجوزهای لازم برای دسترسی به منابع محافظت شده است.

            
// auth.js
const response = await fetch('/auth/token');
export const token = await response.json();

// api.js
import { token } from './auth.js';

async function fetchData(url) {
  const response = await fetch(url, {
    headers: {
      'Authorization': `Bearer ${token}`
    }
  });
  return response.json();
}

            

              
                Copy
              
            
          

۴. بارگذاری داده‌های بین‌المللی‌سازی (i18n)

برای برنامه‌هایی که از چندین زبان پشتیبانی می‌کنند، Top-Level Await می‌تواند برای بارگذاری منابع زبان مناسب قبل از اینکه برنامه هر متنی را رندر کند، استفاده شود. این امر تضمین می‌کند که برنامه از ابتدا به درستی بومی‌سازی شده است.

            
// i18n.js
const language = navigator.language || navigator.userLanguage;
const response = await fetch(`/locales/${language}.json`);
export const translations = await response.json();

// app.js
import { translations } from './i18n.js';

function translate(key) {
  return translations[key] || key;
}

console.log(translate('greeting'));

            

              
                Copy
              
            
          

این مثال از تنظیمات زبان مرورگر برای تعیین اینکه کدام فایل محلی بارگذاری شود استفاده می‌کند. مهم است که خطاهای احتمالی، مانند نبود فایل‌های محلی، به خوبی مدیریت شوند.

۵. مقداردهی اولیه کتابخانه‌های شخص ثالث

برخی از کتابخانه‌های شخص ثالث نیاز به مقداردهی اولیه ناهمزمان دارند. به عنوان مثال، یک کتابخانه نقشه‌برداری ممکن است نیاز به بارگذاری تایل‌های نقشه داشته باشد یا یک کتابخانه یادگیری ماشین ممکن است نیاز به دانلود یک مدل داشته باشد. Top-Level Await اجازه می‌دهد تا این کتابخانه‌ها قبل از اینکه کد برنامه شما به آن‌ها وابسته شود، مقداردهی اولیه شوند.

            
// mapLibrary.js
// Assume this library needs to load map tiles asynchronously
export const map = await initializeMap();

async function initializeMap() {
  // Simulate asynchronous map tile loading
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000));
  return {
    render: () => console.log('Map rendered')
  };
}

// app.js
import { map } from './mapLibrary.js';

map.render(); // This will only execute after the map tiles have loaded

            

              
                Copy
              
            
          

ملاحظات و بهترین شیوه‌ها

در حالی که Top-Level Await مزایای زیادی ارائه می‌دهد، مهم است که از آن به طور معقول استفاده کنید و از محدودیت‌های آن آگاه باشید:

• زمینه ماژول: Top-Level Await فقط در ماژول‌های ECMAScript (ESM) پشتیبانی می‌شود. اطمینان حاصل کنید که پروژه شما به درستی برای استفاده از ESM پیکربندی شده است. این معمولاً شامل استفاده از پسوند فایل .mjs یا تنظیم "type": "module" در فایل package.json شما می‌شود.
• مدیریت خطا: همیشه هنگام استفاده از Top-Level Await، مدیریت خطای مناسب را در نظر بگیرید. از بلوک‌های try...catch برای گرفتن هرگونه خطایی که ممکن است در طول عملیات ناهمزمان رخ دهد استفاده کنید.
• عملکرد: به پیامدهای عملکردی استفاده از Top-Level Await توجه داشته باشید. در حالی که کد را ساده می‌کند، می‌تواند تأخیرهایی را در بارگذاری ماژول ایجاد کند. عملیات ناهمزمان خود را برای به حداقل رساندن این تأخیرها بهینه کنید.
• وابستگی‌های دورانی: هنگام استفاده از Top-Level Await مراقب وابستگی‌های دورانی باشید. اگر دو ماژول به یکدیگر وابسته باشند و هر دو از Top-Level Await استفاده کنند، می‌تواند منجر به بن‌بست (deadlock) شود. برای جلوگیری از وابستگی‌های دورانی، کد خود را بازنویسی کنید.
• سازگاری مرورگر: اطمینان حاصل کنید که مرورگرهای هدف شما از Top-Level Await پشتیبانی می‌کنند. در حالی که اکثر مرورگرهای مدرن از آن پشتیبانی می‌کنند، مرورگرهای قدیمی‌تر ممکن است نیاز به ترنسپایل (transpilation) داشته باشند. ابزارهایی مانند Babel می‌توانند برای ترنسپایل کد شما به نسخه‌های قدیمی‌تر جاوا اسکریپت استفاده شوند.
• سازگاری Node.js: اطمینان حاصل کنید که از نسخه‌ای از Node.js استفاده می‌کنید که از Top-Level Await پشتیبانی می‌کند. این ویژگی در نسخه‌های 14.8+ Node.js (بدون فلگ) و نسخه‌های 14+ با فلگ --experimental-top-level-await پشتیبانی می‌شود.

مثال مدیریت خطا با Top-Level Await

            
// config.js
let config;

try {
  const response = await fetch('/config.json');
  if (!response.ok) {
    throw new Error(`HTTP error! status: ${response.status}`);
  }
  config = await response.json();
} catch (error) {
  console.error('Failed to load configuration:', error);
  // Provide a default configuration or exit the module
  config = { defaultSetting: 'defaultValue' }; // Or throw an error to prevent the module from loading
}

export { config };

            

              
                Copy
              
            
          

Top-Level Await و واردات پویا (Dynamic Imports)

Top-Level Await به طور یکپارچه با واردات پویا (import()) کار می‌کند. این به شما امکان می‌دهد ماژول‌ها را به صورت پویا بر اساس شرایط ناهمزمان بارگذاری کنید. واردات پویا همیشه یک Promise برمی‌گرداند که می‌توان آن را با استفاده از Top-Level Await منتظر ماند.

این مثال را در نظر بگیرید:

            
// main.js
const moduleName = await fetch('/api/getModuleName')
  .then(response => response.json())
  .then(data => data.moduleName);

const module = await import(`./modules/${moduleName}.js`);

module.default();

            

              
                Copy
              
            
          

در این مثال، نام ماژول از یک نقطه پایانی API واکشی می‌شود. سپس، ماژول به صورت پویا با استفاده از import() و کلمه کلیدی await وارد می‌شود. این امکان بارگذاری انعطاف‌پذیر و پویا ماژول‌ها را بر اساس شرایط زمان اجرا فراهم می‌کند.

Top-Level Await در محیط‌های مختلف

رفتار Top-Level Await می‌تواند بسته به محیطی که در آن استفاده می‌شود کمی متفاوت باشد:

• مرورگرها: در مرورگرها، Top-Level Await در ماژول‌هایی که با تگ <script type="module"> بارگذاری می‌شوند، پشتیبانی می‌شود. مرورگر اجرای ماژول را تا زمان حل شدن Promise مورد انتظار متوقف می‌کند.
• Node.js: در Node.js، Top-Level Await در ماژول‌های ECMAScript (ESM) با پسوند .mjs یا با "type": "module" در package.json پشتیبانی می‌شود. از نسخه 14.8 Node.js به بعد، بدون هیچ فلگی پشتیبانی می‌شود.
• REPL: برخی از محیط‌های REPL ممکن است به طور کامل از Top-Level Await پشتیبانی نکنند. مستندات محیط REPL خاص خود را بررسی کنید.

جایگزین‌های Top-Level Await (در صورت عدم دسترسی)

اگر در محیطی کار می‌کنید که از Top-Level Await پشتیبانی نمی‌کند، می‌توانید از جایگزین‌های زیر استفاده کنید:

• عبارات تابع ناهمزمان بلافاصله اجرا شونده (IIAFEs): منطق ماژول خود را در یک IIAFE بپیچید تا کد ناهمزمان را اجرا کنید.
• توابع Async: یک تابع async برای کپسوله کردن کد ناهمزمان خود تعریف کنید.
• Promiseها: از Promiseها به طور مستقیم برای مدیریت عملیات ناهمزمان استفاده کنید.

با این حال، به خاطر داشته باشید که این جایگزین‌ها می‌توانند پیچیده‌تر و خوانایی کمتری نسبت به استفاده از Top-Level Await داشته باشند.

اشکال‌زدایی (Debugging) Top-Level Await

اشکال‌زدایی کدی که از Top-Level Await استفاده می‌کند می‌تواند کمی متفاوت از اشکال‌زدایی کد ناهمزمان سنتی باشد. در اینجا چند نکته وجود دارد:

• استفاده از ابزارهای اشکال‌زدایی: از ابزارهای توسعه‌دهنده مرورگر خود یا دیباگر Node.js برای پیمایش گام به گام کد و بازرسی متغیرها استفاده کنید.
• تنظیم نقاط توقف (Breakpoints): در کد خود نقاط توقف تنظیم کنید تا اجرا را متوقف کرده و وضعیت برنامه خود را بررسی کنید.
• لاگ‌گیری در کنسول: از دستورات console.log() برای ثبت مقادیر متغیرها و جریان اجرا استفاده کنید.
• مدیریت خطا: اطمینان حاصل کنید که مدیریت خطای مناسبی برای گرفتن هرگونه خطایی که ممکن است در طول عملیات ناهمزمان رخ دهد، در جای خود دارید.

آینده جاوا اسکریپت ناهمزمان

Top-Level Await یک گام مهم رو به جلو در ساده‌سازی جاوا اسکریپت ناهمزمان است. همانطور که جاوا اسکریپت به تکامل خود ادامه می‌دهد، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که بهبودهای بیشتری را در نحوه مدیریت کد ناهمزمان ببینیم. به پیشنهادها و ویژگی‌های جدیدی که هدفشان آسان‌تر و کارآمدتر کردن برنامه‌نویسی ناهمزمان است، توجه داشته باشید.

نتیجه‌گیری

Top-Level Await یک ویژگی قدرتمند است که عملیات ناهمزمان و بارگذاری ماژول را در جاوا اسکریپت ساده می‌کند. با اجازه دادن به شما برای استفاده مستقیم از کلمه کلیدی await در سطح بالای یک ماژول، نیاز به راه‌حل‌های پیچیده را از بین می‌برد و کد شما را تمیزتر، خواناتر و نگهداری آن را آسان‌تر می‌کند. به عنوان یک توسعه‌دهنده جهانی، درک و استفاده از Top-Level Await می‌تواند به طور قابل توجهی بهره‌وری شما و کیفیت کد جاوا اسکریپت شما را بهبود بخشد. به یاد داشته باشید که محدودیت‌ها و بهترین شیوه‌های مورد بحث در این مقاله را برای استفاده مؤثر از Top-Level Await در پروژه‌های خود در نظر بگیرید.

با پذیرش Top-Level Await، می‌توانید کد جاوا اسکریپت کارآمدتر، قابل نگهداری‌تر و قابل فهم‌تری برای پروژه‌های توسعه وب مدرن در سراسر جهان بنویسید.