Asynkronisesta striimistä taulukkoon: Kattava opas JavaScriptin `toArray()`-apumetodiin

Nykyaikaisessa verkkokehityksessä asynkroniset operaatiot eivät ole vain yleisiä; ne ovat responsiivisten, estämättömien sovellusten perusta. Datan noutamisesta API-rajapinnasta tiedostojen lukemiseen levyltä, ajan myötä saapuvan datan käsittely on kehittäjille päivittäinen tehtävä. JavaScript on kehittynyt merkittävästi tämän monimutkaisuuden hallitsemiseksi, siirtyen takaisinkutsupyramideista Promise-lupauksiin ja sitten eleganttiin `async/await`-syntaksiin. Seuraava askel tässä evoluutiossa on asynkronisten datastriimien tehokas käsittely, ja tämän ytimessä ovat asynkroniset iteraattorit.

Vaikka asynkroniset iteraattorit tarjoavat tehokkaan tavan käsitellä dataa pala palalta, on monia tilanteita, joissa kaikki data on kerättävä striimistä yhteen taulukkoon jatkokäsittelyä varten. Historiallisesti tämä vaati manuaalista, usein runsassanaista, toistuvaa koodia. Mutta ei enää. ECMAScriptiin on standardoitu joukko uusia apumetodeja iteraattoreille, ja yksi välittömästi hyödyllisimmistä on .toArray().

Tämä kattava opas sukeltaa syvälle asyncIterator.toArray()-metodiin. Tutkimme, mikä se on, miksi se on niin hyödyllinen ja kuinka sitä käytetään tehokkaasti käytännön, tosielämän esimerkkien avulla. Käsittelemme myös kriittisiä suorituskykyyn liittyviä näkökohtia varmistaaksemme, että käytät tätä tehokasta työkalua vastuullisesti.

Perusta: Nopea kertaus asynkronisista iteraattoreista

Ennen kuin voimme arvostaa toArray():n yksinkertaisuutta, meidän on ensin ymmärrettävä ongelma, jonka se ratkaisee. Palautetaan lyhyesti mieleen asynkroniset iteraattorit.

Asynkroninen iteraattori on objekti, joka noudattaa asynkronisen iteraattorin protokollaa. Sillä on [Symbol.asyncIterator]()-metodi, joka palauttaa objektin, jolla on next()-metodi. Jokainen next()-kutsu palauttaa Promisen, joka ratkeaa objektiksi, jolla on kaksi ominaisuutta: value (sekvenssin seuraava arvo) ja done (boolean-arvo, joka kertoo, onko sekvenssi päättynyt).

Yleisin tapa luoda asynkroninen iteraattori on asynkroninen generaattorifunktio (async function*). Nämä funktiot voivat käyttää yield-avainsanaa arvojen tuottamiseen ja await-avainsanaa asynkronisiin operaatioihin.

Vanha tapa: Striimidatan kerääminen manuaalisesti

Kuvittele, että sinulla on asynkroninen generaattori, joka tuottaa numerosarjan viiveellä. Tämä simuloi operaatiota, kuten datan osien hakemista verkosta.

            async function* numberStream() {
  yield 1;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 2;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 3;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ennen toArray()-metodia, jos halusit saada kaikki nämä numerot yhteen taulukkoon, käyttäisit tyypillisesti for await...of-silmukkaa ja lisäisit manuaalisesti jokaisen alkion ennalta määriteltyyn taulukkoon.

            async function collectStreamManually() {
  const stream = numberStream();
  const results = []; // 1. Alusta tyhjä taulukko

  for await (const value of stream) { // 2. Käy läpi asynkroninen iteraattori
    results.push(value); // 3. Lisää jokainen arvo taulukkoon
  }

  console.log(results); // Tuloste: [1, 2, 3]
  return results;
}

collectStreamManually();

            

              
                Copy
              
            
          

Tämä koodi toimii täysin moitteettomasti, mutta se on toisteista. Sinun on määriteltävä tyhjä taulukko, luotava silmukka ja lisättävä arvot siihen. Näin yleiselle operaatiolle tämä tuntuu suuremmalta vaivalta kuin sen pitäisi olla. Tämä on juuri se malli, jonka toArray() pyrkii poistamaan.

Esittelyssä `toArray()`-apumetodi

toArray()-metodi on uusi sisäänrakennettu apufunktio, joka on saatavilla kaikille asynkronisille iteraattoriobjekteille. Sen tarkoitus on yksinkertainen mutta tehokas: se kuluttaa koko asynkronisen iteraattorin ja palauttaa yhden Promisen, joka ratkeaa taulukoksi, joka sisältää kaikki iteraattorin tuottamat arvot.

Refaktoroidaan edellinen esimerkkimme käyttämällä toArray()-metodia:

            async function* numberStream() {
  yield 1;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 2;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 3;
}

async function collectStreamWithToArray() {
  const stream = numberStream();
  const results = await stream.toArray(); // Siinä kaikki!

  console.log(results); // Tuloste: [1, 2, 3]
  return results;
}

collectStreamWithToArray();

            

              
                Copy
              
            
          

Katso eroa! Korvasimme koko for await...of-silmukan ja manuaalisen taulukon hallinnan yhdellä, ilmaisuvoimaisella koodirivillä: await stream.toArray(). Tämä koodi ei ole ainoastaan lyhyempi, vaan myös selkeämpi tarkoituksessaan. Se sanoo nimenomaisesti: "ota tämä striimi ja muunna se taulukoksi."

Saatavuus

Iterator Helpers -ehdotus, joka sisältää toArray()-metodin, on osa ECMAScript 2023 -standardia. Se on saatavilla nykyaikaisissa JavaScript-ympäristöissä:

• Node.js: Versio 20+ (aiemmissa versioissa --experimental-iterator-helpers-lipun takana)
• Deno: Versio 1.25+
• Selaimet: Saatavilla uusimmissa versioissa selaimista Chrome (110+), Firefox (115+) ja Safari (17+).

Käytännön käyttötapaukset ja esimerkit

toArray():n todellinen voima tulee esiin tosielämän skenaarioissa, joissa käsitellään monimutkaisia asynkronisia tietolähteitä. Tutkitaan muutamaa esimerkkiä.

Käyttötapaus 1: Sivutetun API-datan hakeminen

Klassinen asynkroninen haaste on sivutetun APIn kuluttaminen. Sinun on haettava ensimmäinen sivu, käsiteltävä se, tarkistettava onko seuraavaa sivua, haettava se, ja niin edelleen, kunnes kaikki data on noudettu. Asynkroninen generaattori on täydellinen työkalu tämän logiikan kapselointiin.

Kuvitellaan hypoteettinen API /api/users?page=N, joka palauttaa listan käyttäjiä ja linkin seuraavalle sivulle.

            // Esimerkkifunktio fetch-kutsujen simulointiin
async function mockFetch(url) {
  console.log(`Haetaan ${url}...`);
  const page = parseInt(url.split('=')[1] || '1', 10);

  if (page > 3) {
    // Ei enempää sivuja
    return { json: () => Promise.resolve({ data: [], nextPageUrl: null }) };
  }

  // Simuloi verkkoyhteyden viivettä
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200));

  return {
    json: () => Promise.resolve({
      data: [`Käyttäjä ${(page-1)*2 + 1}`, `Käyttäjä ${(page-1)*2 + 2}`],
      nextPageUrl: `/api/users?page=${page + 1}`
    })
  };
}

// Asynkroninen generaattori sivutuksen käsittelyyn
async function* fetchAllUsers() {
  let nextUrl = '/api/users?page=1';

  while (nextUrl) {
    const response = await mockFetch(nextUrl);
    const body = await response.json();

    // Tuota jokainen käyttäjä erikseen nykyiseltä sivulta
    for (const user of body.data) {
      yield user;
    }

    nextUrl = body.nextPageUrl;
  }
}

// Nyt käytetään toArray()-metodia kaikkien käyttäjien saamiseksi
async function main() {
  console.log('Aloitetaan kaikkien käyttäjien haku...');
  const allUsers = await fetchAllUsers().toArray();

  console.log('\n--- Kaikki käyttäjät kerätty ---');
  console.log(allUsers);
  // Tuloste:
  // [
  //   'Käyttäjä 1', 'Käyttäjä 2',
  //   'Käyttäjä 3', 'Käyttäjä 4',
  //   'Käyttäjä 5', 'Käyttäjä 6'
  // ]
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä fetchAllUsers-asynkroninen generaattori piilottaa kaiken sivujen läpikäyntiin liittyvän monimutkaisuuden. Generaattorin käyttäjän ei tarvitse tietää mitään sivutuksesta. He vain kutsuvat .toArray()-metodia ja saavat yksinkertaisen taulukon kaikista käyttäjistä kaikilta sivuilta. Tämä on valtava parannus koodin organisoinnissa ja uudelleenkäytettävyydessä.

Käyttötapaus 2: Tiedostostriimien käsittely Node.js:ssä

Tiedostojen kanssa työskentely on toinen yleinen asynkronisen datan lähde. Node.js tarjoaa tehokkaat striimi-APIt tiedostojen lukemiseen pala kerrallaan, jotta koko tiedostoa ei tarvitse ladata muistiin kerralla. Voimme helposti muuntaa nämä striimit asynkroniseksi iteraattoriksi.

Oletetaan, että meillä on CSV-tiedosto ja haluamme saada taulukon kaikista sen riveistä.

            // Tämä esimerkki on Node.js-ympäristöön
import { createReadStream } from 'fs';
import { createInterface } from 'readline';

// Generaattori, joka lukee tiedoston rivi riviltä
async function* linesFromFile(filePath) {
  const fileStream = createReadStream(filePath);
  const rl = createInterface({
    input: fileStream,
    crlfDelay: Infinity
  });

  for await (const line of rl) {
    yield line;
  }
}

// Käytetään toArray()-metodia kaikkien rivien saamiseksi
async function processCsvFile() {
  // Olettaen, että 'data.csv'-niminen tiedosto on olemassa
  // sisällöllä kuten:
  // id,name,country
  // 1,Alice,Global
  // 2,Bob,International
  try {
    const lines = await linesFromFile('data.csv').toArray();
    console.log('Tiedoston sisältö taulukkona rivejä:');
    console.log(lines);
  } catch (error) {
    console.error('Virhe tiedostoa lukiessa:', error.message);
  }
}

processCsvFile();

            

              
                Copy
              
            
          

Tämä on uskomattoman siistiä. linesFromFile-funktio tarjoaa siistin abstraktion, ja toArray() kerää tulokset. Tämä esimerkki tuo meidät kuitenkin kriittiseen kohtaan...

VAROITUS: VARO MUISTINKÄYTTÖÄ!

toArray()-metodi on ahne (greedy) operaatio. Se jatkaa iteraattorin kuluttamista ja tallentaa jokaisen arvon muistiin, kunnes iteraattori on käyty loppuun. Jos käytät toArray()-metodia hyvin suuren tiedoston (esim. usean gigatavun) striimiin, sovelluksesi muisti voi helposti loppua ja se kaatuu. Käytä toArray()-metodia vain, kun olet varma, että koko datajoukko mahtuu mukavasti järjestelmäsi käytettävissä olevaan RAM-muistiin.

Käyttötapaus 3: Iteraattorioperaatioiden ketjuttaminen

toArray()-metodista tulee entistä tehokkaampi, kun se yhdistetään muihin iteraattoriapufunktioihin, kuten .map() ja .filter(). Tämä mahdollistaa deklaratiivisten, funktionaalistyylisten putkien luomisen asynkronisen datan käsittelyyn. Se toimii "pääteoperaationa", joka materialisoi putkesi tulokset.

Laajennetaan sivutettua API-esimerkkiämme. Tällä kertaa haluamme vain tietyn verkkotunnuksen käyttäjien nimet, ja haluamme muotoilla ne suuraakkosin.

            // Käytetään esimerkki-APIa, joka palauttaa käyttäjäobjekteja
async function* fetchAllUserObjects() {
  // ... (samanlainen sivutuslogiikka kuin aiemmin, mutta tuottaa objekteja)
  yield { id: 1, name: 'Alice', email: 'alice@example.com' };
  yield { id: 2, name: 'Bob', email: 'bob@workplace.com' };
  yield { id: 3, name: 'Charlie', email: 'charlie@example.com' };
  // ... jne.
}

async function getFormattedUsers() {
  const userStream = fetchAllUserObjects();

  const formattedUsers = await userStream
    .filter(user => user.email.endsWith('@example.com')) // 1. Suodata tietyt käyttäjät
    .map(user => user.name.toUpperCase())              // 2. Muunna data
    .toArray();                                       // 3. Kerää tulokset

  console.log(formattedUsers);
  // Tuloste: ['ALICE', 'CHARLIE']
}

getFormattedUsers();

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä paradigma todella loistaa. Jokainen ketjun vaihe (filter, map) toimii striimin kanssa laiskasti, käsitellen yhden alkion kerrallaan. Lopullinen toArray()-kutsu käynnistää koko prosessin ja kerää lopullisen, muunnetun datan taulukkoon. Tämä koodi on erittäin luettavaa, ylläpidettävää ja muistuttaa läheisesti tuttuja Array.prototype-metodeja.

Suorituskykyyn liittyvät näkökohdat ja parhaat käytännöt

Ammattikehittäjänä ei riitä, että osaa käyttää työkalua; on myös tiedettävä milloin ja milloin ei sitä tule käyttää. Tässä ovat tärkeimmät näkökohdat toArray()-metodille.

Milloin käyttää `toArray()`-metodia

• Pienet ja keskisuuret datajoukot: Kun olet varma, että striimin alkioiden kokonaismäärä mahtuu muistiin ongelmitta.
• Seuraavat operaatiot vaativat taulukon: Kun logiikkasi seuraava vaihe vaatii koko datajoukon kerralla. Esimerkiksi, kun sinun täytyy lajitella data, löytää mediaaniarvo tai antaa se kolmannen osapuolen kirjastolle, joka hyväksyy vain taulukon.
• Testien yksinkertaistaminen: toArray() on erinomainen asynkronisten generaattoreiden testaamiseen. Voit helposti kerätä generaattorisi tuotoksen ja varmistaa, että tuloksena oleva taulukko vastaa odotuksiasi.

Milloin VÄLTTÄÄ `toArray()`-metodia (ja mitä tehdä sen sijaan)

• Erittäin suuret tai päättymättömät striimit: Tämä on tärkein sääntö. Useiden gigatavujen tiedostoille, reaaliaikaisille datasyötteille (kuten pörssikurssit) tai mille tahansa tuntemattoman pituiselle striimille toArray():n käyttäminen on varma tie tuhoon.
• Kun voit käsitellä alkiot yksitellen: Jos tavoitteenasi on käsitellä jokainen alkio ja sitten hylätä se (esim. tallentaa jokainen käyttäjä tietokantaan yksi kerrallaan), ei ole tarvetta puskuroida niitä kaikkia ensin taulukkoon.

Vaihtoehto: Käytä for await...of

Suurille striimeille, joissa voit käsitellä alkiot yksi kerrallaan, pysy klassisessa for await...of-silmukassa. Se käsittelee striimin jatkuvalla muistinkäytöllä, koska jokainen alkio käsitellään ja tulee sitten kelvolliseksi roskienkeruulle.

            // HYVÄ: Mahdollisesti valtavan striimin käsittely vähäisellä muistinkäytöllä
async function processLargeStream() {
  const userStream = fetchAllUserObjects(); // Voi olla miljoonia käyttäjiä

  for await (const user of userStream) {
    // Käsittele jokainen käyttäjä erikseen
    await saveUserToDatabase(user);
    console.log(`Tallennettu ${user.name}`);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Virheenkäsittely `toArray()`:n kanssa

Mitä tapahtuu, jos virhe ilmenee kesken striimin? Jos mikä tahansa osa asynkronisen iteraattoriketjun Promise-lupauksista hylätään, myös toArray():n palauttama Promise hylätään samalla virheellä. Tämä tarkoittaa, että voit kääriä kutsun standardiin try...catch-lohkoon käsitelläksesi virheet siististi.

            async function* faultyStream() {
  yield 1;
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  yield 2;
  // Simuloi äkillistä virhettä
  throw new Error('Verkkoyhteys katkesi!');
  // Seuraavaa yield-lausetta ei koskaan saavuteta
  // yield 3;
}

async function main() {
  try {
    const results = await faultyStream().toArray();
    console.log('Tätä ei tulosteta.');
  } catch (error) {
    console.error('Striimistä napattiin virhe:', error.message);
    // Tuloste: Striimistä napattiin virhe: Verkkoyhteys katkesi!
  }
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

toArray()-kutsu epäonnistuu nopeasti. Se ei odota striimin oletettua päättymistä; heti kun hylkäys tapahtuu, koko operaatio keskeytetään ja virhe välitetään eteenpäin.

Yhteenveto: Arvokas työkalu asynkronisessa työkalupakissasi

asyncIterator.toArray()-metodi on fantastinen lisä JavaScript-kieleen. Se ratkaisee yleisen ja toistuvan tehtävän – kaikkien alkioiden keräämisen asynkronisesta striimistä taulukkoon – ytimekkäällä, luettavalla ja deklaratiivisella syntaksilla.

Tehdään yhteenveto tärkeimmistä opeista:

• Yksinkertaisuus: Se vähentää dramaattisesti toistuvaa koodia, jota tarvitaan asynkronisen striimin muuntamiseen taulukoksi, korvaten manuaaliset silmukat yhdellä metodikutsulla.
• Luettavuus: toArray():ta käyttävä koodi on usein itsetään selittävää. stream.toArray() viestii selkeästi tarkoituksensa.
• Yhdisteltävyys: Se toimii täydellisenä pääteoperaationa muiden iteraattoriapufunktioiden, kuten .map():n ja .filter():n, ketjuille, mahdollistaen tehokkaat, funktionaalistyyliset datankäsittelyputket.
• Varoituksen sana: Sen suurin vahvuus on myös sen suurin potentiaalinen sudenkuoppa. Ole aina tietoinen muistinkulutuksesta. toArray() on tarkoitettu datajoukoille, joiden tiedät mahtuvan muistiin.

Ymmärtämällä sekä sen voiman että sen rajoitukset voit hyödyntää toArray()-metodia kirjoittaaksesi siistimpää, ilmaisuvoimaisempaa ja ylläpidettävämpää asynkronista JavaScript-koodia. Se edustaa jälleen yhtä askelta eteenpäin monimutkaisen asynkronisen ohjelmoinnin tekemisessä yhtä luonnolliseksi ja intuitiiviseksi kuin yksinkertaisten, synkronisten kokoelmien kanssa työskentely.