JavaScriptin eksplisiittinen resurssienhallinta: `using`- ja `await using` -lausekkeiden hallinta

Jatkuvasti kehittyvässä JavaScript-kehityksen maailmassa resurssien tehokas hallinta on ensisijaisen tärkeää. Olipa kyseessä tiedostokahvat, verkkoyhteydet, tietokantatransaktiot tai mikä tahansa muu ulkoinen resurssi, asianmukaisen siivouksen varmistaminen on kriittistä muistivuotojen, resurssien ehtymisen ja odottamattoman sovelluskäyttäytymisen estämiseksi. Historiallisesti kehittäjät ovat turvautuneet malleihin, kuten try...finally-lohkoihin tämän saavuttamiseksi. Kuitenkin moderni JavaScript, inspiroituneena muiden kielten konsepteista, esittelee eksplisiittisen resurssienhallinnan using- ja await using -lausekkeiden kautta. Tämä tehokas ominaisuus tarjoaa deklaratiivisemman ja vankemman tavan käsitellä vapautettavia resursseja, tehden koodistasi siistimpää, turvallisempaa ja ennustettavampaa.

Eksplisiittisen resurssienhallinnan tarve

Ennen kuin syvennymme using- ja await using -lausekkeiden yksityiskohtiin, ymmärretään, miksi eksplisiittinen resurssienhallinta on niin tärkeää. Monissa ohjelmointiympäristöissä, kun hankit resurssin, olet myös vastuussa sen vapauttamisesta. Jos näin ei tehdä, se voi johtaa:

• Resurssivuodot: Vapauttamattomat resurssit kuluttavat muistia tai järjestelmäkahvoja, jotka voivat kertyä ajan myötä ja heikentää suorituskykyä tai jopa aiheuttaa järjestelmän epävakautta.
• Tietojen vioittuminen: Keskeneräiset transaktiot tai väärin suljetut yhteydet voivat johtaa epäjohdonmukaisiin tai vioittuneisiin tietoihin.
• Tietoturvahaavoittuvuudet: Avoimet verkkoyhteydet tai tiedostokahvat voivat joissakin skenaarioissa aiheuttaa tietoturvariskejä, jos niitä ei hallita asianmukaisesti.
• Odottamaton käyttäytyminen: Sovellukset voivat käyttäytyä arvaamattomasti, jos ne eivät voi hankkia uusia resursseja, koska olemassa olevia ei ole vapautettu.

Perinteisesti JavaScript-kehittäjät ovat käyttäneet malleja, kuten try...finally-lohkoa, varmistaakseen, että siivouslogiikka suoritetaan, vaikka try-lohkon sisällä tapahtuisi virheitä. Harkitse yleistä skenaariota tiedoston lukemisesta:

            function readFileContent(filePath) {
  let fileHandle = null;
  try {
    fileHandle = openFile(filePath); // Oletetaan, että openFile palauttaa resurssikahvan
    const content = readFromFile(fileHandle);
    return content;
  } finally {
    if (fileHandle && typeof fileHandle.close === 'function') {
      fileHandle.close(); // Varmista, että tiedosto suljetaan
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Vaikka tämä malli on tehokas, se voi muuttua monisanaiseksi, erityisesti käsiteltäessä useita resursseja tai sisäkkäisiä operaatioita. Resurssien siivouksen tarkoitus on jossain määrin piilossa ohjausrakenteen sisällä. Eksplisiittinen resurssienhallinta pyrkii yksinkertaistamaan tätä tekemällä siivoustarkoituksesta selkeän ja suoraan resurssin laajuuteen sidotun.

Vapautettavat resurssit ja Symbol.dispose

Eksplisiittisen resurssienhallinnan perusta JavaScriptissä on vapautettavien resurssien käsite. Resurssia pidetään vapautettavana, jos se toteuttaa tietyn metodin, joka osaa siivota itsensä. Tämä metodi tunnistetaan tunnetulla JavaScript-symbolilla: Symbol.dispose.

Mitä tahansa objektia, jolla on metodi nimeltä [Symbol.dispose](), pidetään vapautettavana objektina. Kun using- tai await using -lauseke poistuu laajuudesta, jossa vapautettava objekti on määritelty, JavaScript kutsuu automaattisesti sen [Symbol.dispose]()-metodia. Tämä varmistaa, että siivousoperaatiot suoritetaan ennustettavasti ja luotettavasti riippumatta siitä, miten laajuudesta poistutaan (normaali suoritus, virhe tai return-lauseke).

Omien vapautettavien objektien luominen

Voit luoda omia vapautettavia objekteja toteuttamalla [Symbol.dispose]()-metodin. Luodaan yksinkertainen `FileHandler`-luokka, joka simuloi tiedoston avaamista ja sulkemista:

            class FileHandler {
  constructor(name) {
    this.name = name;
    console.log(`Tiedosto "${this.name}" avattu.`);
    this.isOpen = true;
  }

  read() {
    if (!this.isOpen) {
      throw new Error(`Tiedosto "${this.name}" on jo suljettu.`);
    }
    console.log(`Luetaan tiedostosta "${this.name}"...`);
    // Simuloidaan sisällön lukemista
    return `Tiedoston ${this.name} sisältö`;
  }

  // Ratkaiseva siivousmetodi
  [Symbol.dispose]() {
    if (this.isOpen) {
      console.log(`Suljetaan tiedostoa "${this.name}"...`);
      this.isOpen = false;
      // Suorita varsinainen siivous tässä, esim. sulje tiedostovirta, vapauta kahva
    }
  }
}

// Esimerkkikäyttö ilman 'using'-lausetta (demonstroidaan konseptia)
function processFileLegacy(filename) {
  let handler = null;
  try {
    handler = new FileHandler(filename);
    const data = handler.read();
    console.log(`Luettu data: ${data}`);
    return data;
  } finally {
    if (handler) {
      handler[Symbol.dispose]();
    }
  }
}

// processFileLegacy('example.txt');

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä `FileHandler`-luokalla on [Symbol.dispose]()-metodi, joka kirjaa viestin ja asettaa sisäisen lipun. Jos käyttäisimme tätä luokkaa using-lausekkeen kanssa, [Symbol.dispose]()-metodi kutsuttaisiin automaattisesti, kun laajuus päättyy.

`using`-lauseke: Synkroninen resurssienhallinta

`using`-lauseke on suunniteltu synkronisten vapautettavien resurssien hallintaan. Sen avulla voit määritellä muuttujan, joka vapautetaan automaattisesti, kun lohko tai laajuus, jossa se on määritelty, päättyy. Syntaksi on suoraviivainen:

            {
  using resource = new DisposableResource();
  // ... käytä resurssia ...
}
// resource[Symbol.dispose]() kutsutaan automaattisesti tässä

            

              
                Copy
              
            
          

Refaktoroidaan edellinen tiedostonkäsittelyesimerkki käyttämällä using-lausetta:

            function processFileWithUsing(filename) {
  try {
    using file = new FileHandler(filename);
    const data = file.read();
    console.log(`Luettu data: ${data}`);
    return data;
  } catch (error) {
    console.error(`Tapahtui virhe: ${error.message}`);
    // FileHandlerin [Symbol.dispose]() kutsutaan silti tässä
    throw error;
  }
}

// processFileWithUsing('another_example.txt');

            

              
                Copy
              
            
          

Huomaa, kuinka try...finally-lohko ei ole enää tarpeen `file`-resurssin vapauttamisen varmistamiseksi. using-lauseke hoitaa sen. Jos lohkon sisällä tapahtuu virhe tai jos lohko suoritetaan onnistuneesti, file[Symbol.dispose]() kutsutaan.

Useat `using`-määrittelyt

Voit määritellä useita vapautettavia resursseja samassa laajuudessa käyttämällä peräkkäisiä using-lausekkeita:

            function processMultipleFiles(file1Name, file2Name) {
  using file1 = new FileHandler(file1Name);
  using file2 = new FileHandler(file2Name);

  console.log(`Käsitellään ${file1.name} ja ${file2.name}`);
  const data1 = file1.read();
  const data2 = file2.read();
  console.log(`Luettu: ${data1}, ${data2}`);

  // Kun tämä lohko päättyy, file2[Symbol.dispose]() kutsutaan ensin,
  // sitten file1[Symbol.dispose]() kutsutaan.
}

// processMultipleFiles('input.txt', 'output.txt');

            

              
                Copy
              
            
          

Tärkeä muistettava asia on vapauttamisjärjestys. Kun samassa laajuudessa on useita using-määrittelyjä, niiden [Symbol.dispose]()-metodit kutsutaan niiden määrittelyjärjestyksen käänteisessä järjestyksessä. Tämä noudattaa LIFO (Last-In, First-Out) -periaatetta, samalla tavalla kuin sisäkkäiset try...finally-lohkot luonnollisesti purkautuisivat.

`using`-lausekkeen käyttö olemassa olevien objektien kanssa

Mitä jos sinulla on objekti, jonka tiedät olevan vapautettava, mutta sitä ei ole määritelty using-lausekkeella? Voit käyttää using-määrittelyä yhdessä olemassa olevan objektin kanssa, edellyttäen että objekti toteuttaa [Symbol.dispose]()-metodin. Tämä tehdään usein lohkon sisällä funktion kutsusta saadun objektin elinkaaren hallitsemiseksi:

            function createAndProcessFile(filename) {
  const handler = getFileHandler(filename); // Oletetaan, että getFileHandler palauttaa vapautettavan FileHandler-objektin
  {
    using disposableHandler = handler;
    const data = disposableHandler.read();
    console.log(`Käsitelty: ${data}`);
  }
  // disposableHandler[Symbol.dispose]() kutsutaan tässä
}

// createAndProcessFile('config.json');

            

              
                Copy
              
            
          

Tämä malli on erityisen hyödyllinen käsiteltäessä API-rajapintoja, jotka palauttavat vapautettavia resursseja, mutta eivät välttämättä pakota niiden välitöntä vapauttamista.

`await using` -lauseke: Asynkroninen resurssienhallinta

Monet modernit JavaScript-operaatiot, erityisesti ne, jotka liittyvät I/O-toimintoihin, tietokantoihin tai verkkopyyntöihin, ovat luonnostaan asynkronisia. Näissä skenaarioissa resurssit saattavat vaatia asynkronisia siivousoperaatioita. Tässä kohtaa await using -lauseke astuu kuvaan. Se on suunniteltu asynkronisesti vapautettavien resurssien hallintaan.

Asynkronisesti vapautettava resurssi on objekti, joka toteuttaa asynkronisen siivousmetodin, joka tunnistetaan tunnetulla JavaScript-symbolilla: Symbol.asyncDispose.

Kun await using -lauseke poistuu asynkronisesti vapautettavan objektin laajuudesta, JavaScript odottaa (await) automaattisesti sen [Symbol.asyncDispose]()-metodin suoritusta. Tämä on ratkaisevaa operaatioille, jotka saattavat sisältää verkkopyyntöjä yhteyksien sulkemiseksi, puskurien tyhjentämiseksi tai muita asynkronisia siivoustehtäviä.

Asynkronisesti vapautettavien objektien luominen

Luodaksesi asynkronisesti vapautettavan objektin, toteutat [Symbol.asyncDispose]()-metodin, jonka tulisi olla async-funktio:

            class AsyncFileHandler {
  constructor(name) {
    this.name = name;
    console.log(`Asynkroninen tiedosto "${this.name}" avattu.`);
    this.isOpen = true;
  }

  async readAsync() {
    if (!this.isOpen) {
      throw new Error(`Asynkroninen tiedosto "${this.name}" on jo suljettu.`);
    }
    console.log(`Asynkronisesti luetaan tiedostosta "${this.name}"...`);
    // Simuloidaan asynkronista lukemista
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
    return `Tiedoston ${this.name} asynkroninen sisältö`;
  }

  // Ratkaiseva asynkroninen siivousmetodi
  async [Symbol.asyncDispose]() {
    if (this.isOpen) {
      console.log(`Suljetaan asynkronista tiedostoa "${this.name}"...`);
      this.isOpen = false;
      // Simuloidaan asynkronista siivousoperaatiota, esim. puskurien tyhjentäminen
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
      console.log(`Asynkroninen tiedosto "${this.name}" kokonaan suljettu.`);
    }
  }
}

// Esimerkkikäyttö ilman 'await using' -lausetta
async function processFileAsyncLegacy(filename) {
  let handler = null;
  try {
    handler = new AsyncFileHandler(filename);
    const content = await handler.readAsync();
    console.log(`Asynkronisesti luettu data: ${content}`);
    return content;
  } finally {
    if (handler) {
      // Pitää odottaa asynkronista vapautusta, jos se on asynkroninen
      if (typeof handler[Symbol.asyncDispose] === 'function') {
        await handler[Symbol.asyncDispose]();
      } else if (typeof handler[Symbol.dispose] === 'function') {
        handler[Symbol.dispose]();
      }
    }
  }
}

// processFileAsyncLegacy('async_example.txt');

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä `AsyncFileHandler`-esimerkissä siivousoperaatio itsessään on asynkroninen. Käyttämällä await using -lausetta varmistetaan, että tämä asynkroninen siivous odotetaan asianmukaisesti.

`await using` -lausekkeen käyttö

`await using` -lauseke toimii samalla tavalla kuin using, mutta se on suunniteltu asynkroniseen vapauttamiseen. Sitä on käytettävä async-funktion sisällä tai moduulin ylimmällä tasolla.

            async function processFileWithAwaitUsing(filename) {
  try {
    await using file = new AsyncFileHandler(filename);
    const data = await file.readAsync();
    console.log(`Asynkronisesti luettu data: ${data}`);
    return data;
  } catch (error) {
    console.error(`Tapahtui asynkroninen virhe: ${error.message}`);
    // AsyncFileHandlerin [Symbol.asyncDispose]() odotetaan silti tässä
    throw error;
  }
}

// Esimerkki asynkronisen funktion kutsumisesta:
// processFileWithAwaitUsing('another_async_example.txt').catch(console.error);

            

              
                Copy
              
            
          

Kun await using -lohkosta poistutaan, JavaScript odottaa automaattisesti file[Symbol.asyncDispose]()-metodia. Tämä varmistaa, että kaikki asynkroniset siivousoperaatiot on suoritettu loppuun ennen kuin suoritus jatkuu lohkon ohi.

Useat `await using` -määrittelyt

Samoin kuin using-lausekkeen kanssa, voit käyttää useita await using -määrittelyjä samassa laajuudessa. Vapautusjärjestys pysyy LIFO-periaatteen mukaisena (Last-In, First-Out):

            async function processMultipleAsyncFiles(file1Name, file2Name) {
  await using file1 = new AsyncFileHandler(file1Name);
  await using file2 = new AsyncFileHandler(file2Name);

  console.log(`Käsitellään asynkronisesti ${file1.name} ja ${file2.name}`);
  const data1 = await file1.readAsync();
  const data2 = await file2.readAsync();
  console.log(`Asynkronisesti luettu: ${data1}, ${data2}`);

  // Kun tämä lohko päättyy, file2[Symbol.asyncDispose]() odotetaan ensin,
  // sitten file1[Symbol.asyncDispose]() odotetaan.
}

// Esimerkki asynkronisen funktion kutsumisesta:
// processMultipleAsyncFiles('async_input.txt', 'async_output.txt').catch(console.error);

            

              
                Copy
              
            
          

Tärkein opetus tässä on, että asynkronisten resurssien kohdalla await using takaa, että asynkroninen siivouslogiikka odotetaan asianmukaisesti, mikä estää mahdolliset kilpailutilanteet tai epätäydelliset resurssien vapauttamiset.

Synkronisten ja asynkronisten resurssien sekoitettu käsittely

Mitä tapahtuu, kun sinun on hallittava sekä synkronisia että asynkronisia vapautettavia resursseja samassa laajuudessa? JavaScript käsittelee tämän sulavasti sallimalla sinun sekoittaa using- ja await using -määrittelyjä.

Harkitse skenaariota, jossa sinulla on synkroninen resurssi (kuten yksinkertainen konfiguraatio-objekti) ja asynkroninen resurssi (kuten tietokantayhteys):

            class SyncConfig {
  constructor(name) {
    this.name = name;
    console.log(`Synkroninen konfiguraatio "${this.name}" ladattu.`);
  }

  getSetting(key) {
    console.log(`Haetaan asetusta kohteesta ${this.name}`);
    return `value_for_${key}`;
  }

  [Symbol.dispose]() {
    console.log(`Vapautetaan synkronista konfiguraatiota "${this.name}"...`);
  }
}

class AsyncDatabaseConnection {
  constructor(connectionString) {
    this.connectionString = connectionString;
    console.log(`Asynkroninen tietokantayhteys kohteeseen "${this.connectionString}" avattu.`);
    this.isConnected = true;
  }

  async queryAsync(sql) {
    if (!this.isConnected) {
      throw new Error('Tietokantayhteys on suljettu.');
    }
    console.log(`Suoritetaan kysely: ${sql}`);
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 70));
    return [{ id: 1, name: 'Sample Data' }];
  }

  async [Symbol.asyncDispose]() {
    if (this.isConnected) {
      console.log(`Suljetaan asynkronista tietokantayhteyttä kohteeseen "${this.connectionString}"...`);
      this.isConnected = false;
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 120));
      console.log('Asynkroninen tietokantayhteys suljettu.');
    }
  }
}

async function manageMixedResources(configName, dbConnectionString) {
  try {
    using config = new SyncConfig(configName);
    await using dbConnection = new AsyncDatabaseConnection(dbConnectionString);

    const setting = config.getSetting('timeout');
    console.log(`Haettu asetus: ${setting}`);

    const results = await dbConnection.queryAsync('SELECT * FROM users');
    console.log('Kyselyn tulokset:', results);

    // Vapautusjärjestys:
    // 1. dbConnection[Symbol.asyncDispose]() odotetaan.
    // 2. config[Symbol.dispose]() kutsutaan.
  } catch (error) {
    console.error(`Virhe sekoitettujen resurssien hallinnassa: ${error.message}`);
    throw error;
  }
}

// Esimerkki asynkronisen funktion kutsumisesta:
// manageMixedResources('app_settings', 'postgresql://user:pass@host:port/db').catch(console.error);

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä skenaariossa, kun lohkosta poistutaan:

1. Asynkronisen resurssin (dbConnection) [Symbol.asyncDispose]()-metodi odotetaan ensin.
2. Sitten synkronisen resurssin (config) [Symbol.dispose]()-metodi kutsutaan.

Tämä ennustettava purkujärjestys varmistaa, että asynkroninen siivous priorisoidaan ja synkroninen siivous seuraa perässä, säilyttäen LIFO-periaatteen molempien vapautettavien resurssityyppien osalta.

Eksplisiittisen resurssienhallinnan edut

`using`- ja `await using` -lausekkeiden omaksuminen tarjoaa useita merkittäviä etuja JavaScript-kehittäjille:

• Parannettu luettavuus ja selkeys: Tarkoitus hallita ja vapauttaa resurssi on eksplisiittinen ja paikallinen, mikä tekee koodista helpommin ymmärrettävää ja ylläpidettävää. Deklaratiivinen luonne vähentää boilerplate-koodia verrattuna manuaalisiin try...finally-lohkoihin.
• Parannettu luotettavuus ja vankkuus: Takaa, että siivouslogiikka suoritetaan, jopa virheiden, käsittelemättömien poikkeusten tai aikaisten palautusten yhteydessä. Tämä vähentää merkittävästi resurssivuotojen riskiä.
• Yksinkertaistettu asynkroninen siivous: await using käsittelee elegantisti asynkronisia siivousoperaatioita varmistaen, että ne odotetaan ja suoritetaan asianmukaisesti, mikä on kriittistä monille nykyaikaisille I/O-sidonnaisille tehtäville.
• Vähemmän boilerplate-koodia: Poistaa tarpeen toistuville try...finally-rakenteille, mikä johtaa tiiviimpään ja vähemmän virhealtistaan koodiin.
• Parempi virheenkäsittely: Kun virhe tapahtuu using- tai await using -lohkon sisällä, vapautuslogiikka suoritetaan silti. Myös itse vapautuksen aikana tapahtuvat virheet käsitellään; jos vapautuksen aikana tapahtuu virhe, se heitetään uudelleen sen jälkeen, kun kaikki muut vapautustoiminnot on suoritettu.
• Tuki erilaisille resurssityypeille: Voidaan soveltaa mihin tahansa objektiin, joka toteuttaa asianmukaisen vapautussymbolin, mikä tekee siitä monipuolisen mallin tiedostojen, verkkosocketien, tietokantayhteyksien, ajastimien, virtojen ja muiden hallintaan.

Käytännön huomioita ja globaaleja parhaita käytäntöjä

Vaikka using ja await using ovat tehokkaita lisäyksiä, harkitse näitä seikkoja tehokkaan toteutuksen varmistamiseksi:

• Selain- ja Node.js-tuki: Nämä ominaisuudet ovat osa moderneja JavaScript-standardeja. Varmista, että kohdeympäristösi (selaimet, Node.js-versiot) tukevat niitä. Vanhemmissa ympäristöissä voidaan käyttää transpilaatiotyökaluja, kuten Babelia.
• Kirjastojen yhteensopivuus: Monet resursseja käsittelevät kirjastot (esim. tietokanta-ajurit, tiedostojärjestelmämoduulit) päivitetään tarjoamaan vapautettavia objekteja tai malleja, jotka ovat yhteensopivia näiden uusien lausekkeiden kanssa. Tarkista riippuvuuksiesi dokumentaatio.
• Virheenkäsittely vapautuksen aikana: Jos [Symbol.dispose]()- tai [Symbol.asyncDispose]()-metodi heittää virheen, JavaScriptin toiminta on napata virhe, jatkaa muiden samassa laajuudessa määriteltyjen resurssien vapauttamista (käänteisessä järjestyksessä) ja sitten heittää alkuperäinen vapautusvirhe uudelleen. Tämä varmistaa, ettet menetä seuraavia vapautuksia, mutta saat silti ilmoituksen alkuperäisestä vapautusvirheestä.
• Suorituskyky: Vaikka yleiskustannus on minimaalinen, ole tietoinen monien lyhytikäisten vapautettavien objektien luomisesta suorituskykykriittisissä silmukoissa, jos niitä ei hallita huolellisesti. Taatun siivouksen hyöty yleensä painaa enemmän kuin pieni suorituskykykustannus.
• Selkeä nimeäminen: Käytä kuvaavia nimiä vapautettaville resursseillesi, jotta niiden tarkoitus on ilmeinen koodissa.
• Globaalin yleisön sopeutuvuus: Kun rakennetaan sovelluksia globaalille yleisölle, erityisesti sellaisia, jotka käsittelevät I/O- tai verkkoresursseja, jotka voivat olla maantieteellisesti hajautettuja tai alttiita vaihteleville verkko-olosuhteille, vankka resurssienhallinta tulee entistä kriittisemmäksi. Mallit kuten await using ovat olennaisia luotettavien operaatioiden varmistamiseksi eri verkon viiveiden ja mahdollisten yhteyskatkosten yli. Esimerkiksi hallittaessa yhteyksiä pilvipalveluihin tai hajautettuihin tietokantoihin, asianmukaisen asynkronisen sulkemisen varmistaminen on elintärkeää sovelluksen vakauden ja tietojen eheyden ylläpitämiseksi käyttäjän sijainnista tai verkkoympäristöstä riippumatta.

Yhteenveto

`using`- ja `await using` -lausekkeiden käyttöönotto merkitsee merkittävää edistysaskelta JavaScriptin eksplisiittisessä resurssienhallinnassa. Ottamalla nämä ominaisuudet käyttöön kehittäjät voivat kirjoittaa vankempaa, luettavampaa ja ylläpidettävämpää koodia, estäen tehokkaasti resurssivuotoja ja varmistaen ennustettavan sovelluskäyttäytymisen, erityisesti monimutkaisissa asynkronisissa skenaarioissa. Kun integroit nämä modernit JavaScript-rakenteet projekteihisi, löydät selkeämmän polun resurssien luotettavaan hallintaan, mikä johtaa lopulta vakaampiin ja tehokkaampiin sovelluksiin käyttäjille maailmanlaajuisesti.

Eksplisiittisen resurssienhallinnan hallitseminen on keskeinen askel kohti ammattitason JavaScriptin kirjoittamista. Aloita using- ja await using -lausekkeiden sisällyttäminen työnkulkuihisi tänään ja koe puhtaamman ja turvallisemman koodin edut.