تسلط بر Iterator.prototype.drop در جاوااسکریپت: نگاهی عمیق به حذف بهینهٔ عناصر

در چشم‌انداز همواره در حال تحول توسعه نرم‌افزار مدرن، پردازش بهینهٔ داده‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. چه در حال کار با فایل‌های لاگ عظیم باشید، چه در حال صفحه‌بندی نتایج API یا کار با استریم‌های دادهٔ آنی، ابزارهایی که استفاده می‌کنید می‌توانند به طور چشمگیری بر عملکرد و مصرف حافظه برنامه شما تأثیر بگذارند. جاوااسکریپت، زبان مشترک وب، با پیشنهاد Iterator Helpers، مجموعه‌ای قدرتمند از ابزارهای جدید که دقیقاً برای همین منظور طراحی شده‌اند، گام بزرگی به جلو برمی‌دارد.در قلب این پیشنهاد، مجموعه‌ای از متدهای ساده اما عمیق قرار دارد که مستقیماً روی ایتریتورها عمل می‌کنند و روشی اعلانی‌تر، بهینه‌تر از نظر حافظه و زیباتر برای کار با توالی داده‌ها فراهم می‌کنند. یکی از بنیادی‌ترین و کاربردی‌ترین این متدها Iterator.prototype.drop است.این راهنمای جامع شما را به سفری عمیق به دنیای drop() می‌برد. ما بررسی خواهیم کرد که این متد چیست، چرا در مقایسه با متدهای سنتی آرایه‌ها یک تغییردهنده بازی است، و چگونه می‌توانید از آن برای نوشتن کدی تمیزتر، سریع‌تر و مقیاس‌پذیرتر استفاده کنید. از تجزیه فایل‌های داده گرفته تا مدیریت توالی‌های بی‌نهایت، شما موارد استفاده عملی را کشف خواهید کرد که رویکرد شما را به دستکاری داده‌ها در جاوااسکریپت متحول می‌کند.

پایه و اساس: یادآوری سریع درباره ایتریتورهای جاوااسکریپت

قبل از اینکه بتوانیم قدرت drop() را درک کنیم، باید درک کاملی از پایه و اساس آن داشته باشیم: ایتریتورها و ایتریبل‌ها. بسیاری از توسعه‌دهندگان روزانه با این مفاهیم از طریق ساختارهایی مانند for...of حلقه‌ها یا سینتکس spread (...) تعامل دارند، بدون اینکه لزوماً به مکانیک آن‌ها بپردازند.ایتریبل‌ها و پروتکل ایتریتور

در جاوااسکریپت، یک iterable (پیمایش‌پذیر) هر شیئی است که نحوه پیمایش روی خود را تعریف می‌کند. از نظر فنی، این یک شیء است که متد [Symbol.iterator] را پیاده‌سازی می‌کند. این متد یک تابع بدون آرگومان است که یک شیء ایتریتور را برمی‌گرداند. آرایه‌ها، رشته‌ها، Mapها و Setها همگی ایتریبل‌های داخلی هستند.یک iterator (پیمایشگر) شیئی است که کار واقعی پیمایش را انجام می‌دهد. این یک شیء با متد next() است. وقتی next() را فراخوانی می‌کنید، یک شیء با دو ویژگی برمی‌گرداند:

• value: مقدار بعدی در توالی.
• done: یک بولین که اگر ایتریتور به پایان رسیده باشد true است و در غیر این صورت false است.

بیایید این موضوع را با یک تابع مولد (generator function) ساده، که روشی راحت برای ایجاد ایتریتورها است، نشان دهیم:

            function* numberRange(start, end) {
  let current = start;
  while (current <= end) {
    yield current;
    current++;
  }
}

const numbers = numberRange(1, 5);

console.log(numbers.next()); // { value: 1, done: false }
console.log(numbers.next()); // { value: 2, done: false }
console.log(numbers.next()); // { value: 3, done: false }
console.log(numbers.next()); // { value: 4, done: false }
console.log(numbers.next()); // { value: 5, done: false }
console.log(numbers.next()); // { value: undefined, done: true }
            

              
                Copy
              
            
          

این مکانیزم بنیادی به ساختارهایی مانند for...of اجازه می‌دهد تا به طور یکپارچه با هر منبع داده‌ای که با این پروتکل مطابقت دارد، از یک آرایه ساده گرفته تا یک استریم داده از یک سوکت شبکه، کار کنند.

مشکل روش‌های سنتی

تصور کنید یک ایتریبل بسیار بزرگ دارید، شاید یک مولد که میلیون‌ها رکورد لاگ را از یک فایل تولید می‌کند. اگر بخواهید ۱۰۰۰ رکورد اول را نادیده بگیرید و بقیه را پردازش کنید، با جاوااسکریپت سنتی چگونه این کار را انجام می‌دهید؟یک رویکرد رایج این است که ابتدا ایتریتور را به یک آرایه تبدیل کنید:

            const allEntries = [...logEntriesGenerator()]; // Ouch! This could consume huge amounts of memory.
const relevantEntries = allEntries.slice(1000);

for (const entry of relevantEntries) {
  // Process the entry
}
            

              
                Copy
              
            
          

این رویکرد یک نقص بزرگ دارد: حریصانه (eager) است. این روش کل ایتریبل را مجبور می‌کند تا به عنوان یک آرایه در حافظه بارگذاری شود قبل از اینکه حتی بتوانید شروع به نادیده گرفتن آیتم‌های اولیه کنید. اگر منبع داده عظیم یا بی‌نهایت باشد، این کار برنامه شما را از کار می‌اندازد. این همان مشکلی است که Iterator Helpers و به طور خاص drop()، برای حل آن طراحی شده‌اند.

معرفی `Iterator.prototype.drop(limit)`: راه‌حل تنبل

متد drop() روشی اعلانی و بهینه از نظر حافظه برای نادیده گرفتن عناصر از ابتدای هر ایتریتور فراهم می‌کند. این متد بخشی از پیشنهاد TC39 Iterator Helpers است که در حال حاضر در مرحله ۳ قرار دارد، به این معنی که یک کاندیدای ویژگی پایدار است که انتظار می‌رود در استاندارد آینده ECMAScript گنجانده شود.

سینتکس و رفتار

سینتکس آن ساده است:

            newIterator = originalIterator.drop(limit);
            

              
                Copy
              
            
          

• limit: یک عدد صحیح غیرمنفی که تعداد عناصری که باید از ابتدای originalIterator نادیده گرفته شوند را مشخص می‌کند.
• مقدار بازگشتی: این متد یک ایتریتور جدید برمی‌گرداند. این مهم‌ترین جنبه است. این متد یک آرایه برنمی‌گرداند و ایتریتور اصلی را نیز تغییر نمی‌دهد. بلکه یک ایتریتور جدید ایجاد می‌کند که هنگام مصرف، ابتدا ایتریتور اصلی را به تعداد limit عنصر به جلو می‌برد و سپس شروع به تولید عناصر بعدی می‌کند.

قدرت ارزیابی تنبل (Lazy Evaluation)

drop() تنبل (lazy) است. این بدان معناست که تا زمانی که شما از ایتریتور جدیدی که برمی‌گرداند، مقداری درخواست نکنید، هیچ کاری انجام نمی‌دهد. هنگامی که برای اولین بار newIterator.next() را فراخوانی می‌کنید، این متد به صورت داخلی next() را روی originalIterator limit + 1 بار فراخوانی می‌کند، نتایج limit تای اول را دور می‌ریزد و نتیجه آخر را تولید می‌کند. این متد وضعیت خود را حفظ می‌کند، بنابراین فراخوانی‌های بعدی newIterator.next() فقط مقدار بعدی را از ایتریتور اصلی می‌گیرند.بیایید به مثال numberRange خود برگردیم:

            const numbers = numberRange(1, 10);

// Create a new iterator that drops the first 3 elements
const numbersAfterThree = numbers.drop(3);

// Notice: at this point, no iteration has happened yet!

// Now, let's consume the new iterator
for (const num of numbersAfterThree) {
  console.log(num); // This will print 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
}
            

              
                Copy
              
            
          

مصرف حافظه در اینجا ثابت است. ما هرگز آرایه‌ای از هر ده عدد ایجاد نمی‌کنیم. این فرآیند عنصر به عنصر اتفاق می‌افتد و آن را برای استریم‌هایی با هر اندازه‌ای مناسب می‌سازد.

موارد استفاده عملی و مثال‌های کد

بیایید برخی از سناریوهای دنیای واقعی را که در آنها drop() می‌درخشد، بررسی کنیم.

۱. تجزیه فایل‌های داده با سطرهای هدر

یک کار رایج، پردازش فایل‌های CSV یا لاگ است که با سطرهای هدر یا متادیتایی شروع می‌شوند که باید نادیده گرفته شوند. استفاده از یک مولد برای خواندن یک فایل به صورت خط به خط یک الگوی بهینه از نظر حافظه است.

            function* readLines(fileContent) {
  const lines = fileContent.split('\n');
  for (const line of lines) {
    yield line;
  }
}

const csvData = `id,name,country
metadata: generated on 2023-10-27
---
1,Alice,USA
2,Bob,Canada
3,Charlie,UK`;

const lineIterator = readLines(csvData);

// Skip the 3 header lines efficiently
const dataRowsIterator = lineIterator.drop(3);

for (const row of dataRowsIterator) {
  console.log(row.split(',')); // Process the actual data rows
  // Output: ['1', 'Alice', 'USA']
  // Output: ['2', 'Bob', 'Canada']
  // Output: ['3', 'Charlie', 'UK']
}
            

              
                Copy
              
            
          

۲. پیاده‌سازی صفحه‌بندی بهینه API

تصور کنید تابعی دارید که می‌تواند تمام نتایج را از یک API، یکی یکی، با استفاده از یک مولد دریافت کند. شما می‌توانید از drop() و یک helper دیگر، take()، برای پیاده‌سازی صفحه‌بندی تمیز و بهینه در سمت کلاینت استفاده کنید.

            // Assume this function fetches all products, potentially thousands of them
async function* fetchAllProducts() {
  let page = 1;
  while (true) {
    const response = await fetch(`https://api.example.com/products?page=${page}`);
    const data = await response.json();
    if (data.products.length === 0) {
      break; // No more products
    }
    for (const product of data.products) {
      yield product;
    }
    page++;
  }
}

async function displayPage(pageNumber, pageSize) {
  const allProductsIterator = fetchAllProducts();
  const offset = (pageNumber - 1) * pageSize;

  // The magic happens here: a declarative, efficient pipeline
  const pageProductsIterator = allProductsIterator.drop(offset).take(pageSize);

  console.log(`--- Products for Page ${pageNumber} ---`);
  for await (const product of pageProductsIterator) {
    console.log(`- ${product.name}`);
  }
}

displayPage(3, 10); // Display the 3rd page, with 10 items per page. 
                   // This will efficiently drop the first 20 items.
            

              
                Copy
              
            
          

در این مثال، ما همه محصولات را یکجا دریافت نمی‌کنیم. مولد صفحات را در صورت نیاز دریافت می‌کند، و فراخوانی drop(20) به سادگی ایتریتور را به جلو می‌برد بدون اینکه ۲۰ محصول اول را در حافظه سمت کلاینت ذخیره کند.

۳. کار با توالی‌های بی‌نهایت

اینجاست که متدهای مبتنی بر ایتریتور واقعاً از متدهای مبتنی بر آرایه پیشی می‌گیرند. یک آرایه، طبق تعریف، باید متناهی باشد. اما یک ایتریتور می‌تواند یک توالی بی‌نهایت از داده‌ها را نشان دهد.

            function* fibonacci() {
  let a = 0;
  let b = 1;
  while (true) {
    yield a;
    [a, b] = [b, a + b];
  }
}

// Let's find the 1001st Fibonacci number
// Using an array is impossible here.

const highFibNumbers = fibonacci().drop(1000).take(1); // Drop the first 1000, then take the next one

for (const num of highFibNumbers) {
  console.log(`The 1001st Fibonacci number is: ${num}`);
}
            

              
                Copy
              
            
          

۴. زنجیره‌سازی برای خطوط لوله داده اعلانی

قدرت واقعی Iterator Helpers زمانی آشکار می‌شود که آنها را به هم زنجیر می‌کنید تا خطوط لوله پردازش داده خوانا و بهینه ایجاد کنید. هر مرحله یک ایتریتور جدید برمی‌گرداند، که به متد بعدی اجازه می‌دهد بر اساس آن کار کند.

            function* naturalNumbers() {
  let i = 1;
  while (true) {
    yield i++;
  }
}

// Let's create a complex pipeline:
// 1. Start with all natural numbers.
// 2. Drop the first 100.
// 3. Take the next 50.
// 4. Keep only the even ones.
// 5. Square each of them.

const pipeline = naturalNumbers()
  .drop(100)                      // Iterator yields 101, 102, ...
  .take(50)                       // Iterator yields 101, ..., 150
  .filter(n => n % 2 === 0)       // Iterator yields 102, 104, ..., 150
  .map(n => n * n);               // Iterator yields 102*102, 104*104, ...

console.log('Results of the pipeline:');
for (const result of pipeline) {
  console.log(result);
}

// The entire operation is done with minimal memory overhead.
// No intermediate arrays are ever created.
            

              
                Copy
              
            
          

مقایسه `drop()` با جایگزین‌ها: یک تحلیل تطبیقی

برای درک کامل drop()، بیایید آن را مستقیماً با سایر تکنیک‌های رایج برای نادیده گرفتن عناصر مقایسه کنیم.

            // Slice (Eager, High Memory)
const arr = Array.from({ length: 10_000_000 }, (_, i) => i);
const sliced = arr.slice(9_000_000); // Creates a new array with 1M items.

// Drop (Lazy, Low Memory)
function* numbers() { 
  for(let i=0; i<10_000_000; i++) yield i; 
}
const dropped = numbers().drop(9_000_000); // Creates a small iterator object instantly.
            

              
                Copy
              
            
          

            // Manual Loop (Imperative)
let i = 0;
for (const item of myIterator) {
  if (i >= 100) {
    // process item
  }
  i++;
}

// Drop (Declarative)
for (const item of myIterator.drop(100)) {
  // process item
}
            

              
                Copy
              
            
          

چگونه امروز از Iterator Helpers استفاده کنیم

تا اواخر سال ۲۰۲۳، پیشنهاد Iterator Helpers در مرحله ۳ قرار دارد. این بدان معناست که پایدار است و در برخی از محیط‌های مدرن جاوااسکریپت پشتیبانی می‌شود، اما هنوز به طور جهانی در دسترس نیست.

• Node.js: به طور پیش‌فرض در Node.js نسخه ۲۲ و بالاتر و در نسخه‌های قبلی (مانند نسخه ۲۰) با پرچم --experimental-iterator-helpers در دسترس است.
• مرورگرها: پشتیبانی در حال ظهور است. کروم (V8) و سافاری (JavaScriptCore) پیاده‌سازی‌هایی دارند. شما باید برای اطلاع از آخرین وضعیت جداول سازگاری مانند MDN یا Can I Use را بررسی کنید.
• پلی‌فیل‌ها: برای پشتیبانی جهانی، می‌توانید از یک پلی‌فیل استفاده کنید. جامع‌ترین گزینه core-js است که در صورت عدم وجود پیاده‌سازی‌ها در محیط هدف، به طور خودکار آنها را فراهم می‌کند. صرفاً با گنجاندن core-js و پیکربندی آن با Babel، متدهایی مانند drop() در دسترس خواهند بود.

شما می‌توانید با یک تشخیص ویژگی ساده، پشتیبانی نیتیو را بررسی کنید:

            if (typeof Iterator.prototype.drop === 'function') {
  console.log('Iterator.prototype.drop is supported natively!');
} else {
  console.log('Consider using a polyfill for Iterator.prototype.drop.');
}
            

              
                Copy
              
            
          

نتیجه‌گیری: یک تغییر پارادایم برای پردازش داده در جاوااسکریپت

Iterator.prototype.drop چیزی بیش از یک ابزار کاربردی است؛ این متد نشان‌دهنده یک تغییر اساسی به سمت روشی تابعی‌تر، اعلانی‌تر و بهینه‌تر برای مدیریت داده‌ها در جاوااسکریپت است. با پذیرش ارزیابی تنبل و ترکیب‌پذیری، این متد به توسعه‌دهندگان قدرت می‌دهد تا با اطمینان به وظایف پردازش داده در مقیاس بزرگ بپردازند، با علم به اینکه کد آنها هم خوانا و هم از نظر حافظه ایمن است.با یادگیری تفکر بر اساس ایتریتورها و استریم‌ها به جای صرفاً آرایه‌ها، می‌توانید برنامه‌هایی بنویسید که مقیاس‌پذیرتر و قوی‌تر هستند. drop()، به همراه متدهای خواهر خود مانند map()، filter() و take()، جعبه ابزار این پارادایم جدید را فراهم می‌کند. با شروع به ادغام این helperها در پروژه‌های خود، متوجه خواهید شد که کدی می‌نویسید که نه تنها عملکرد بهتری دارد، بلکه خواندن و نگهداری آن نیز لذت‌بخش است.