باز کردن قفل جریان‌های داده ناهمزمان: تسلط بر دستیار تکرارگر ناهمزمان جاوااسکریپت 'find'

در چشم‌انداز در حال تحول توسعه وب مدرن، سر و کار داشتن با جریان‌های داده ناهمزمان به یک ضرورت رایج تبدیل شده است. چه در حال دریافت داده از یک API راه دور باشید، چه در حال پردازش یک مجموعه داده بزرگ به صورت قطعه‌ای یا مدیریت رویدادهای بلادرنگ، توانایی پیمایش و جستجوی کارآمد این جریان‌ها بسیار مهم است. معرفی تکرارکننده‌های ناهمزمان و مولدهای ناهمزمان جاوااسکریپت قابلیت ما را برای مدیریت چنین سناریوهایی به طور قابل توجهی افزایش داده است. امروز، ما به یک ابزار قدرتمند، اما گاهی اوقات نادیده گرفته شده، در این اکوسیستم می‌پردازیم: دستیار تکرارگر ناهمزمان 'find'. این ویژگی به ما امکان می‌دهد عناصر خاصی را در یک دنباله ناهمزمان پیدا کنیم بدون اینکه نیاز به تحقق کل جریان داشته باشیم، که منجر به افزایش عملکرد قابل توجه و کد بیشتر می‌شود.

چالش جریان‌های داده ناهمزمان

به طور سنتی، کار با داده‌هایی که به صورت ناهمزمان می‌رسند، چندین چالش ایجاد می‌کرد. توسعه‌دهندگان اغلب به تماس‌های برگشتی یا Promises متکی بودند، که می‌تواند منجر به ساختارهای کد پیچیده و تو در تو (جهنم تماس برگشتی ترسناک) شود یا نیاز به مدیریت دقیق حالت داشته باشد. حتی با Promises، اگر نیاز داشتید در یک دنباله از داده‌های ناهمزمان جستجو کنید، ممکن است خود را در یکی از دو وضعیت زیر بیابید:

• انتظار کل جریان: این اغلب غیرعملی یا غیرممکن است، به خصوص با جریان‌های بی نهایت یا مجموعه‌های داده بسیار بزرگ. این هدف از جریان داده را که پردازش آن به صورت افزایشی است، از بین می‌برد.
• تکرار و بررسی دستی: این شامل نوشتن منطق سفارشی برای بیرون کشیدن داده‌ها از جریان یک به یک، اعمال یک شرط و توقف زمانی است که یک تطابق پیدا شد. در حالی که عملکردی است، می‌تواند پرحرف و مستعد خطا باشد.

یک سناریو را در نظر بگیرید که در حال مصرف جریانی از فعالیت‌های کاربر از یک سرویس جهانی هستید. ممکن است بخواهید اولین فعالیت یک کاربر خاص را از یک منطقه خاص پیدا کنید. اگر این جریان پیوسته باشد، دریافت تمام فعالیت‌ها در ابتدا یک رویکرد ناکارآمد، اگر نه غیرممکن، خواهد بود.

معرفی تکرارکننده‌های ناهمزمان و مولدهای ناهمزمان

تکرارکننده‌های ناهمزمان و مولدهای ناهمزمان برای درک کمک‌کننده 'find' اساسی هستند. یک تکرارکننده ناهمزمان یک شی است که پروتکل تکرارکننده ناهمزمان را پیاده‌سازی می‌کند. این بدان معناست که یک متد [Symbol.asyncIterator]() دارد که یک شی تکرارکننده ناهمزمان را برمی‌گرداند. این شی، به نوبه خود، یک متد next() دارد که یک Promise را برمی‌گرداند که به یک شی با ویژگی‌های value و done حل می‌شود، مشابه یک تکرارکننده معمولی، اما با عملیات ناهمزمان درگیر.

مولدهای ناهمزمان از طرف دیگر، توابعی هستند که هنگام فراخوانی، یک تکرارکننده ناهمزمان را برمی‌گردانند. آنها از نحو async function* استفاده می‌کنند. در داخل یک مولد ناهمزمان، می‌توانید از await و yield استفاده کنید. کلیدواژه yield اجرای مولد را متوقف می‌کند و یک Promise حاوی مقدار بازده شده را برمی‌گرداند. متد next() از تکرارکننده ناهمزمان بازگشتی به این مقدار بازده شده حل می‌شود.

در اینجا یک مثال ساده از یک مولد ناهمزمان آورده شده است:

            async function* asyncNumberGenerator(limit) {
  for (let i = 0; i < limit; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100)); // Simulate async delay
    yield i;
  }
}

async function processNumbers() {
  const generator = asyncNumberGenerator(5);
  for await (const number of generator) {
    console.log(number);
  }
}

processNumbers();
// Output: 0, 1, 2, 3, 4 (with a 100ms delay between each)

            

              
                Copy
              
            
          

این مثال نشان می‌دهد که چگونه یک مولد ناهمزمان می‌تواند مقادیر را به صورت ناهمزمان بازده کند. حلقه for await...of روش استاندارد برای مصرف تکرارکننده‌های ناهمزمان است.

کمک‌کننده 'find': تغییر دهنده بازی برای جستجوی جریان

متد find، هنگامی که برای تکرارکننده‌های ناهمزمان اعمال می‌شود، راهی اعلامی و کارآمد برای جستجوی اولین عنصر در یک دنباله ناهمزمان فراهم می‌کند که یک شرط داده شده را برآورده می‌کند. این از تکرار دستی و بررسی شرطی انتزاع می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا روی منطق جستجو تمرکز کنند.

نحوه عملکرد

متد find (که اغلب به عنوان یک ابزار در کتابخانه‌هایی مانند `it-ops` یا به عنوان یک ویژگی استاندارد پیشنهادی در دسترس است) معمولاً روی یک تکرارپذیر ناهمزمان عمل می‌کند. یک تابع predicate را به عنوان یک آرگومان می‌گیرد. این تابع predicate هر مقدار بازده شده را از تکرارکننده ناهمزمان دریافت می‌کند و باید یک boolean را برگرداند که نشان می‌دهد آیا عنصر با معیارهای جستجو مطابقت دارد یا خیر.

متد find:

1. از طریق تکرارکننده ناهمزمان با استفاده از متد next() آن تکرار می‌کند.
2. برای هر مقدار بازده شده، تابع predicate را با آن مقدار فراخوانی می‌کند.
3. اگر تابع predicate true را برگرداند، متد find بلافاصله یک Promise را برمی‌گرداند که با آن مقدار منطبق حل می‌شود. تکرار متوقف می‌شود.
4. اگر تابع predicate false را برگرداند، تکرار به عنصر بعدی ادامه می‌یابد.
5. اگر تکرارکننده ناهمزمان بدون اینکه هیچ عنصری شرط predicate را برآورده کند، کامل شود، متد find یک Promise را برمی‌گرداند که به undefined حل می‌شود.

نحو و استفاده

اگرچه این یک متد داخلی در رابط بومی `AsyncIterator` جاوااسکریپت نیست (هنوز، یک کاندیدای قوی برای استانداردسازی آینده است یا معمولاً در کتابخانه‌های ابزار یافت می‌شود)، استفاده مفهومی به این صورت است:

            // Assuming 'asyncIterable' is an object that implements the async iterable protocol

async function findFirstUserInEurope(userStream) {
  const user = await asyncIterable.find(async (user) => {
    // Predicate function checks if user is from Europe
    // This might involve an async lookup or checking user.location
    return user.location.continent === 'Europe';
  });

  if (user) {
    console.log('Found first user from Europe:', user);
  } else {
    console.log('No user from Europe found in the stream.');
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

تابع predicate خود می‌تواند ناهمزمان باشد اگر شرط نیاز به یک عملیات await داشته باشد. به عنوان مثال، ممکن است نیاز به انجام یک جستجوی ناهمزمان ثانویه برای تأیید جزئیات یا منطقه کاربر داشته باشید.

            async function findUserWithVerifiedStatus(userStream) {
  const user = await asyncIterable.find(async (user) => {
    const status = await fetchUserVerificationStatus(user.id);
    return status === 'verified';
  });

  if (user) {
    console.log('Found first verified user:', user);
  } else {
    console.log('No verified user found.');
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

کاربردهای عملی و سناریوهای جهانی

کاربرد تکرارکننده ناهمزمان 'find' بسیار زیاد است، به ویژه در برنامه‌های جهانی که داده‌ها اغلب جریان دارند و متنوع هستند.

1. نظارت بر رویداد جهانی در زمان واقعی

یک سیستم را تصور کنید که وضعیت سرور جهانی را نظارت می‌کند. رویدادهایی مانند «سرور بالا»، «سرور پایین» یا «تاخیر زیاد» از مراکز داده مختلف در سراسر جهان پخش می‌شوند. ممکن است بخواهید اولین رویداد «سرور پایین» را برای یک سرویس مهم در منطقه APAC پیدا کنید.

            async function* globalServerEventStream() {
  // This would be an actual stream fetching data from multiple sources
  // For demonstration, we simulate it:
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500));
  yield { serverId: 'us-east-1', status: 'up', region: 'North America' };
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 300));
  yield { serverId: 'eu-west-2', status: 'up', region: 'Europe' };
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 700));
  yield { serverId: 'ap-southeast-1', status: 'down', region: 'Asia Pacific' };
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 400));
  yield { serverId: 'us-central-1', status: 'up', region: 'North America' };
}

async function findFirstAPACServerDown(eventStream) {
  const firstDownEvent = await eventStream.find(event => {
    return event.region === 'Asia Pacific' && event.status === 'down';
  });

  if (firstDownEvent) {
    console.log('CRITICAL ALERT: First server down in APAC:', firstDownEvent);
  } else {
    console.log('No server down events found in APAC.');
  }
}

// To run this, you'd need a library providing .find for async iterables
// Example with hypothetical 'asyncIterable' wrapper:
// findFirstAPACServerDown(asyncIterable(globalServerEventStream()));

            

              
                Copy
              
            
          

استفاده از 'find' در اینجا به این معنی است که نیازی به پردازش همه رویدادهای ورودی نداریم، اگر یک مسابقه زودتر پیدا شود، صرفه‌جویی در منابع محاسباتی و کاهش تأخیر در تشخیص مسائل بحرانی.

2. جستجو در نتایج API بزرگ و صفحه بندی شده

هنگام کار با APIهایی که نتایج صفحه بندی شده را برمی‌گردانند، اغلب داده‌ها را به صورت قطعه‌ای دریافت می‌کنید. اگر نیاز دارید یک رکورد خاص (به عنوان مثال، یک مشتری با شناسه یا نام خاص) را در هزاران صفحه پیدا کنید، دریافت همه صفحات در ابتدا بسیار ناکارآمد است.

یک مولد ناهمزمان می‌تواند برای انتزاع منطق صفحه بندی استفاده شود. هر yield نشان‌دهنده یک صفحه یا یک دسته از رکوردها از یک صفحه است. سپس کمک‌کننده 'find' می‌تواند به طور موثر در این دسته‌ها جستجو کند.

            // Assume 'fetchPaginatedUsers' returns a Promise resolving to { data: User[], nextPageToken: string | null }
async function* userPaginatedStream(apiEndpoint) {
  let nextPageToken = null;
  do {
    const response = await fetchPaginatedUsers(apiEndpoint, nextPageToken);
    for (const user of response.data) {
      yield user;
    }
    nextPageToken = response.nextPageToken;
  } while (nextPageToken);
}

async function findCustomerById(customerId, userApiUrl) {
  const customerStream = userPaginatedStream(userApiUrl);
  const foundCustomer = await customerStream.find(user => user.id === customerId);

  if (foundCustomer) {
    console.log(`Customer ${customerId} found:`, foundCustomer);
  } else {
    console.log(`Customer ${customerId} not found.`);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

این رویکرد استفاده از حافظه را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و روند جستجو را سرعت می‌بخشد، به خصوص زمانی که رکورد هدف در اوایل دنباله صفحه بندی شده ظاهر می‌شود.

3. پردازش داده‌های تراکنش بین‌المللی

برای پلتفرم‌های تجارت الکترونیک یا خدمات مالی که در سطح جهانی فعالیت می‌کنند، پردازش داده‌های تراکنش در زمان واقعی بسیار مهم است. ممکن است لازم باشد اولین تراکنش از یک کشور خاص یا برای یک دسته محصول خاص را پیدا کنید که یک هشدار کلاهبرداری را فعال می‌کند.

            async function* transactionStream() {
  // Simulating a stream of transactions from various regions
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200));
  yield { id: 'tx1001', amount: 50.25, currency: 'USD', country: 'USA', category: 'Electronics' };
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 600));
  yield { id: 'tx1002', amount: 120.00, currency: 'EUR', country: 'Germany', category: 'Apparel' };
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 300));
  yield { id: 'tx1003', amount: 25.00, currency: 'GBP', country: 'UK', category: 'Books' };
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 800));
  yield { id: 'tx1004', amount: 300.50, currency: 'AUD', country: 'Australia', category: 'Electronics' };
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 400));
  yield { id: 'tx1005', amount: 75.00, currency: 'CAD', country: 'Canada', category: 'Electronics' };
}

async function findHighValueTransactionInCanada(stream) {
  const canadianTransaction = await stream.find(tx => {
    return tx.country === 'Canada' && tx.amount > 50;
  });

  if (canadianTransaction) {
    console.log('Found high-value transaction in Canada:', canadianTransaction);
  } else {
    console.log('No high-value transaction found in Canada.');
  }
}

// To run this:
// findHighValueTransactionInCanada(asyncIterable(transactionStream()));

            

              
                Copy
              
            
          

با استفاده از 'find'، ما می‌توانیم به سرعت تراکنش‌هایی را که نیاز به توجه فوری دارند، بدون پردازش کل جریان تاریخی یا بی‌درنگ تراکنش‌ها، مشخص کنیم.

پیاده‌سازی 'find' برای تکرارپذیرهای ناهمزمان

همانطور که ذکر شد، 'find' یک متد بومی در مشخصات ECMAScript در زمان نوشتن در `AsyncIterator` یا `AsyncIterable` نیست، اگرچه یک ویژگی بسیار مطلوب است. با این حال، می‌توانید به راحتی آن را خودتان پیاده‌سازی کنید یا از یک کتابخانه تثبیت شده استفاده کنید.

پیاده‌سازی DIY

در اینجا یک پیاده‌سازی ساده وجود دارد که می‌تواند به یک نمونه اولیه اضافه شود یا به عنوان یک تابع ابزار مستقل استفاده شود:

            async function asyncIteratorFind(asyncIterable, predicate) {
  for await (const value of asyncIterable) {
    // The predicate itself could be async
    const match = await predicate(value);
    if (match) {
      return value;
    }
  }
  return undefined; // No element satisfied the predicate
}

// Example usage:
// const foundItem = await asyncIteratorFind(myAsyncIterable, item => item.id === 'target');

            

              
                Copy
              
            
          

اگر می‌خواهید آن را به نمونه اولیه `AsyncIterable` اضافه کنید (با احتیاط استفاده کنید، زیرا نمونه‌های اولیه داخلی را اصلاح می‌کند):

            if (!AsyncIterable.prototype.find) {
  AsyncIterable.prototype.find = async function(predicate) {
    // 'this' refers to the async iterable instance
    for await (const value of this) {
      const match = await predicate(value);
      if (match) {
        return value;
      }
    }
    return undefined;
  };
}

            

              
                Copy
              
            
          

استفاده از کتابخانه‌ها

چندین کتابخانه پیاده‌سازی‌های قوی از چنین کمک‌کننده‌ها را ارائه می‌دهند. برای مثال، پکیج `it-ops` مجموعه‌ای از ابزارهای برنامه‌نویسی تابعی را برای تکرارکننده‌ها، از جمله موارد ناهمزمان، ارائه می‌دهد.

نصب:

            npm install it-ops

            

              
                Copy
              
            
          

استفاده:

            import { find } from 'it-ops';

// Assuming 'myAsyncIterable' is an async iterable
const firstMatch = await find(myAsyncIterable, async (item) => {
  // ... your predicate logic ...
  return item.someCondition;
});

            

              
                Copy
              
            
          

کتابخانه‌هایی مانند `it-ops` اغلب موارد لبه، بهینه‌سازی عملکرد را مدیریت می‌کنند و یک API سازگار ارائه می‌دهند که می‌تواند برای پروژه‌های بزرگ‌تر مفید باشد.

بهترین روش‌ها برای استفاده از Async Iterator 'find'

برای به حداکثر رساندن مزایای کمک‌کننده 'find'، این بهترین روش‌ها را در نظر بگیرید:

• حفظ کارآمدی Predicates: تابع predicate برای هر عنصر فراخوانی می‌شود تا زمانی که یک مسابقه پیدا شود. اطمینان حاصل کنید که predicate شما تا حد امکان عملکردی دارد، به خصوص اگر شامل عملیات ناهمزمان باشد. در صورت امکان از محاسبات غیر ضروری یا درخواست‌های شبکه در داخل predicate خودداری کنید.
• رسیدگی صحیح به Predicates ناهمزمان: اگر تابع predicate شما `async` است، مطمئن شوید که نتیجه آن را در پیاده‌سازی یا ابزار `find` `await` کنید. این تضمین می‌کند که شرط قبل از تصمیم‌گیری برای توقف تکرار، به درستی ارزیابی می‌شود.
• 'findIndex' و 'findOne' را در نظر بگیرید: مشابه متدهای آرایه، ممکن است 'findIndex' (برای دریافت شاخص اولین مسابقه) یا 'findOne' (که اساساً همان 'find' است اما بر بازیابی یک مورد واحد تأکید دارد) را نیز پیدا کنید یا نیاز داشته باشید.
• مدیریت خطا: مدیریت خطای قوی را در اطراف عملیات ناهمزمان و فراخوانی 'find' خود پیاده‌سازی کنید. اگر جریان زیربنایی یا تابع predicate یک خطا ایجاد کند، Promise برگشتی توسط 'find' باید به درستی رد شود. از بلوک‌های try-catch در اطراف تماس‌های `await` استفاده کنید.
• ترکیب با سایر ابزارهای جریان: متد 'find' اغلب در ارتباط با سایر ابزارهای پردازش جریان مانند `map`، `filter`، `take`، `skip` و غیره استفاده می‌شود تا خطوط لوله داده ناهمزمان پیچیده ایجاد شود.
• درک 'undefined' در مقابل خطاها: در مورد تفاوت بین متد 'find' که `undefined` را برمی‌گرداند (به این معنی که هیچ عنصری با معیارها مطابقت ندارد) و متد ایجاد خطا (به این معنی که مشکلی در طول تکرار یا ارزیابی predicate رخ داده است) روشن باشید.
• مدیریت منابع: برای جریان‌هایی که ممکن است اتصالات یا منابع باز داشته باشند، از پاکسازی مناسب اطمینان حاصل کنید. اگر یک عملیات 'find' لغو یا کامل شود، جریان زیربنایی در حالت ایده‌آل باید بسته یا مدیریت شود تا از نشت منابع جلوگیری شود، اگرچه این معمولاً توسط پیاده‌سازی جریان انجام می‌شود.

نتیجه

دستیار تکرارکننده ناهمزمان 'find' یک ابزار قدرتمند برای جستجوی کارآمد در جریان‌های داده ناهمزمان است. با انتزاع پیچیدگی‌های تکرار دستی و رسیدگی ناهمزمان، به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا کدهای تمیزتر، عملکردی‌تر و قابل نگهداری‌تری بنویسند. چه با رویدادهای جهانی در زمان واقعی، داده‌های API صفحه بندی شده، یا هر سناریویی که شامل دنباله‌های ناهمزمان می‌شود، استفاده از 'find' می‌تواند به طور قابل توجهی کارایی و پاسخگویی برنامه شما را بهبود بخشد.

همانطور که جاوااسکریپت به تکامل خود ادامه می‌دهد، انتظار می‌رود پشتیبانی بومی بیشتری برای این کمک‌کننده‌های تکرارکننده داشته باشید. در این بین، درک اصول و استفاده از کتابخانه‌های موجود شما را قادر می‌سازد تا برنامه‌هایی قوی و مقیاس‌پذیر را برای مخاطبان جهانی بسازید. قدرت تکرار ناهمزمان را در آغوش بگیرید و سطوح جدیدی از عملکرد را در پروژه‌های جاوااسکریپت خود باز کنید.