JavaScriptin Top-level Await: Mullistamassa moduulien latausta ja asynkronista alustusta

JavaScript-kehittäjät ovat vuosien ajan navigoineet asynkronisuuden monimutkaisuudessa. Vaikka async/await-syntaksi toi merkittävää selkeyttä asynkronisen logiikan kirjoittamiseen funktioiden sisällä, merkittävä rajoitus säilyi: ES-moduulin ylätaso oli tiukasti synkroninen. Tämä pakotti kehittäjät kömpelöihin malleihin, kuten välittömästi kutsuttuihin asynkronisiin funktixpressioihin (IIAFE) tai lupausten vientiin vain yksinkertaisen asynkronisen tehtävän suorittamiseksi moduulin asennuksen aikana. Tuloksena oli usein boilerplate-koodia, jota oli vaikea lukea ja vielä vaikeampi ymmärtää.

Tässä kohtaa kuvaan astuu Top-level Await (TLA), ECMAScript 2022:ssa viimeistelty ominaisuus, joka muuttaa perustavanlaatuisesti tapaa, jolla ajattelemme ja rakennamme moduulejamme. Se antaa sinun käyttää await-avainsanaa ES-moduuliesi ylätasolla, muuttaen moduulisi alustusvaiheen tehokkaasti async-funktioksi. Tällä näennäisen pienellä muutoksella on syvällisiä vaikutuksia moduulien lataukseen, riippuvuuksien hallintaan ja puhtaamman, intuitiivisemman asynkronisen koodin kirjoittamiseen.

Tässä kattavassa oppaassa syvennymme Top-level Awaitin maailmaan. Tutkimme sen ratkaisemia ongelmia, miten se toimii pinnan alla, sen tehokkaimpia käyttötapauksia ja parhaita käytäntöjä, joita noudattamalla voit hyödyntää sitä tehokkaasti suorituskyvystä tinkimättä.

Haaste: Asynkronisuus moduulitasolla

Ymmärtääksemme Top-level Awaitin täysin, meidän on ensin ymmärrettävä sen ratkaisema ongelma. ES-moduulin ensisijainen tarkoitus on ilmoittaa sen riippuvuudet (import) ja paljastaa sen julkinen API (export). Moduulin ylätason koodi suoritetaan vain kerran, kun moduuli tuodaan ensimmäisen kerran. Rajoituksena oli, että tämän suorituksen piti olla synkroninen.

Mutta entä jos moduulisi täytyy noutaa konfiguraatiodataa, yhdistää tietokantaan tai alustaa WebAssembly-moduuli ennen kuin se voi viedä arvonsa? Ennen TLA:ta jouduit turvautumaan kiertoteihin.

IIAFE-kiertotapa (Välittömästi kutsuttu asynkroninen funktixpressio)

Yleinen malli oli kääriä asynkroninen logiikka async IIAFE:en. Tämä salli await-käytön, mutta se loi uusia ongelmia. Tarkastellaan tätä esimerkkiä, jossa moduulin on noudettava konfiguraatioasetukset:

config.js (Vanha tapa IIAFE:llä)

            
export const settings = {};

(async () => {
  try {
    const response = await fetch('https://api.example.com/config');
    const configData = await response.json();
    Object.assign(settings, configData);
  } catch (error) {
    console.error("Failed to load configuration:", error);
    // Aseta oletusasetukset epäonnistumisen sattuessa
    Object.assign(settings, { default: true });
  }
})();

            

              
                Copy
              
            
          

Pääongelma tässä on kilpailutilanne. config.js-moduuli suoritetaan ja se vie tyhjän settings-olion välittömästi. Muut moduulit, jotka tuovat config-moduulin, saavat tämän tyhjän olion heti, kun taas fetch-operaatio tapahtuu taustalla. Näillä moduuleilla ei ole mitään keinoa tietää, milloin settings-olio todella täytetään, mikä johtaa monimutkaiseen tilanhallintaan, tapahtumalähettimiin tai kyselymekanismeihin datan odottamiseksi.

”Lupauksen vienti” -malli

Toinen lähestymistapa oli viedä lupaus, joka ratkeaa moduulin aiotuilla viennillä. Tämä on vankempi, koska se pakottaa kuluttajan käsittelemään asynkronisuuden, mutta se siirtää taakan.

config.js (Lupauksen vienti)

            
const setupPromise = (async () => {
  const response = await fetch('https://api.example.com/config');
  return response.json();
})();

export { setupPromise };

            

              
                Copy
              
            
          

main.js (Lupauksen käyttäminen)

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

setupPromise.then(config => {
  console.log('API Key:', config.apiKey);
  // ... käynnistä sovellus
});

            

              
                Copy
              
            
          

Jokaisen moduulin, joka tarvitsee konfiguraatiota, on nyt tuotava lupaus ja käytettävä .then()-metodia tai odotettava sitä await-avainsanalla ennen kuin se voi käyttää varsinaista dataa. Tämä on pitkäsanaista, toistuvaa ja helppo unohtaa, mikä johtaa ajonaikaisiin virheisiin.

Top-level Await: Paradigman muutos

Top-level Await ratkaisee nämä ongelmat elegantisti sallimalla await-käytön suoraan moduulin laajuudessa. Näin edellinen esimerkki näyttää TLA:n kanssa:

config.js (Uusi tapa TLA:lla)

            
const response = await fetch('https://api.example.com/config');
const config = await response.json();

export default config;

            

              
                Copy
              
            
          

main.js (Puhdas ja yksinkertainen)

            
import config from './config.js';

// Tämä koodi suoritetaan vasta, kun config.js on latautunut kokonaan.
console.log('API Key:', config.apiKey);

            

              
                Copy
              
            
          

Tämä koodi on puhdasta, intuitiivista ja tekee juuri sen, mitä odotat. await-avainsana keskeyttää config.js-moduulin suorituksen, kunnes fetch- ja .json()-lupaukset ratkeavat. Ratkaisevaa on, että kaikki muut moduulit, jotka tuovat config.js-moduulin, keskeyttävät myös suorituksensa, kunnes config.js on täysin alustettu. Moduuligraafi käytännössä "odottaa", että asynkroninen riippuvuus on valmis.

Tärkeää: Tämä ominaisuus on saatavilla vain ES-moduuleissa. Selainympäristössä tämä tarkoittaa, että script-tagissasi on oltava type="module". Node.js:ssä sinun on joko käytettävä .mjs-tiedostopäätettä tai asetettava "type": "module" package.json-tiedostoosi.

Miten Top-level Await muuttaa moduulien latausta

TLA ei ole vain syntaktista sokeria; se integroituu perustavanlaatuisesti ES-moduulien latausmääritykseen. Kun JavaScript-moottori kohtaa moduulin, jossa on TLA, se muuttaa suorituspolkuaan.

Tässä on yksinkertaistettu erittely prosessista:

• Jäsentäminen ja graafin rakentaminen: Moottori jäsentää ensin kaikki moduulit aloittaen sisääntulopisteestä tunnistaakseen riippuvuudet import-lausekkeiden kautta. Se rakentaa riippuvuusgraafin suorittamatta mitään koodia.
• Suoritus: Moottori aloittaa moduulien suorittamisen post-order-järjestyksessä (riippuvuudet suoritetaan ennen niistä riippuvaisia moduuleja).
• Keskeytys Awaitin kohdalla: Kun moottori suorittaa moduulin, joka sisältää ylätason await-käskyn, se keskeyttää kyseisen moduulin ja kaikkien sen yläpuolella olevien moduulien suorituksen graafissa.
• Tapahtumasilmukka vapautuu: Tämä keskeytys ei ole estävä. Moottori voi vapaasti jatkaa muiden tehtävien suorittamista tapahtumasilmukassa, kuten käyttäjän syötteisiin vastaamista tai muiden verkkopyyntöjen käsittelyä. Se on moduulin lataus, joka on estetty, ei koko sovellus.
• Suorituksen jatkaminen: Kun odotettu lupaus on ratkennut (joko toteutunut tai hylätty), moottori jatkaa moduulin ja sen jälkeen sitä odottaneiden ylempien moduulien suoritusta.

Tämä orkestraatio varmistaa, että kun moduulin koodi suoritetaan, kaikki sen tuodut riippuvuudet – jopa asynkroniset – on täysin alustettu ja käyttövalmiita.

Käytännön käyttötapaukset ja esimerkit

Top-level Await avaa oven puhtaampiin ratkaisuihin monissa yleisissä kehitystilanteissa.

1. Dynaaminen moduulien lataus ja varajärjestelmät

Joskus sinun on ladattava moduuli ulkoisesta lähteestä, kuten CDN:stä, mutta haluat paikallisen varajärjestelmän, jos verkko pettää. TLA tekee tästä triviaalia.

            
// utils/date-library.js
let moment;

try {
  // Yritetään tuoda CDN:stä
  moment = await import('https://cdn.skypack.dev/moment');
} catch (error) {
  console.warn('CDN failed, loading local fallback for moment.js');
  // Jos se epäonnistuu, ladataan paikallinen kopio
  moment = await import('./vendor/moment.js');
}

export default moment.default;

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä yritämme ladata kirjaston CDN:stä. Jos dynaaminen import()-lupaus hylätään (verkkovirheen, CORS-ongelman tms. vuoksi), catch-lohko lataa siististi paikallisen version. Viedyt moduuli on saatavilla vasta, kun jompikumpi näistä poluista on suoritettu onnistuneesti.

2. Resurssien asynkroninen alustus

Tämä on yksi yleisimmistä ja tehokkaimmista käyttötapauksista. Moduuli voi nyt täysin kapseloida oman asynkronisen asennuksensa, piilottaen monimutkaisuuden kuluttajiltaan. Kuvittele moduuli, joka vastaa tietokantayhteydestä:

            
// services/database.js
import { createPool } from 'mysql2/promise';

const connectionPool = await createPool({
  host: process.env.DB_HOST,
  user: process.env.DB_USER,
  database: 'my_app_db',
  waitForConnections: true,
  connectionLimit: 10,
});

// Muu osa sovellusta voi käyttää tätä funktiota
// murehtimatta yhteyden tilasta.
export async function query(sql, params) {
  const [results] = await connectionPool.execute(sql, params);
  return results;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Mikä tahansa muu moduuli voi nyt yksinkertaisesti tehdä import { query } from './database.js' ja käyttää funktiota luottaen siihen, että tietokantayhteys on jo muodostettu.

3. Ehdollinen moduulien lataus ja kansainvälistäminen (i18n)

Voit käyttää TLA:ta moduulien lataamiseen ehdollisesti käyttäjän ympäristön tai mieltymysten perusteella, jotka saattavat vaatia asynkronista noutoa. Erinomainen esimerkki on oikean kielitiedoston lataaminen kansainvälistämistä varten.

            
// i18n/translator.js
async function getUserLanguage() {
  // Oikeassa sovelluksessa tämä voisi olla API-kutsu tai paikallisesta tallennustilasta
  return new Promise(resolve => resolve('es')); // Esimerkki: espanja
}

const lang = await getUserLanguage();
const translations = await import(`./locales/${lang}.json`);

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

            

              
                Copy
              
            
          

Tämä moduuli noutaa käyttäjäasetukset, määrittää ensisijaisen kielen ja tuo sitten dynaamisesti vastaavan käännöstiedoston. Viety t-funktio on taatusti valmis oikealla kielellä heti tuontihetkestä lähtien.

Parhaat käytännöt ja mahdolliset sudenkuopat

Vaikka Top-level Await on tehokas, sitä tulisi käyttää harkitusti. Tässä on muutamia noudatettavia ohjeita.

Tee näin: Käytä sitä välttämättömään, estävään alustukseen

TLA sopii täydellisesti kriittisille resursseille, joita ilman sovelluksesi tai moduulisi ei voi toimia, kuten konfiguraatio, tietokantayhteydet tai välttämättömät polyfillit. Jos loput moduulisi koodista riippuvat asynkronisen operaation tuloksesta, TLA on oikea työkalu.

Älä tee näin: Älä ylikäytä sitä ei-kriittisiin tehtäviin

TLA:n käyttäminen jokaiseen asynkroniseen tehtävään voi luoda suorituskyvyn pullonkauloja. Koska se estää riippuvaisten moduulien suorituksen, se voi pidentää sovelluksesi käynnistysaikaa. Ei-kriittiselle sisällölle, kuten sosiaalisen median widgetin lataamiselle tai toissijaisen datan noutamiselle, on parempi viedä funktio, joka palauttaa lupauksen, jolloin pääsovellus voi ladata ensin ja käsitellä nämä tehtävät laiskasti.

Tee näin: Käsittele virheet hallitusti

Käsittelemätön lupauksen hylkäys TLA:ta käyttävässä moduulissa estää kyseisen moduulin latautumisen onnistuneesti. Virhe etenee import-lausekkeeseen, joka myös hylätään. Tämä voi pysäyttää sovelluksesi käynnistyksen. Käytä try...catch-lohkoja operaatioille, jotka saattavat epäonnistua (kuten verkkopyynnöt), toteuttaaksesi varajärjestelmiä tai oletustiloja.

Huomioi suorituskyky ja rinnakkaistaminen

Jos moduulisi tarvitsee suorittaa useita itsenäisiä asynkronisia operaatioita, älä odota niitä peräkkäin. Tämä luo tarpeettoman vesiputouksen. Käytä sen sijaan Promise.all()-metodia suorittaaksesi ne rinnakkain ja odota tulosta.

            
// services/initial-data.js

// HUONO: Peräkkäiset pyynnöt
// const user = await fetch('/api/user').then(res => res.json());
// const permissions = await fetch('/api/permissions').then(res => res.json());

// HYVÄ: Rinnakkaiset pyynnöt
const [user, permissions] = await Promise.all([
  fetch('/api/user').then(res => res.json()),
  fetch('/api/permissions').then(res => res.json()),
]);

export { user, permissions };

            

              
                Copy
              
            
          

Tämä lähestymistapa varmistaa, että odotat vain pisintä kahdesta pyynnöstä, etkä niiden summaa, mikä parantaa merkittävästi alustusnopeutta.

Vältä TLA:ta syklisissä riippuvuuksissa

Sykliset riippuvuudet (joissa moduuli `A` tuo `B`:n ja `B` tuo `A`:n) ovat jo itsessään huonoa koodia, mutta ne voivat aiheuttaa lukkiutumistilan TLA:n kanssa. Jos sekä `A` että `B` käyttävät TLA:ta, moduulien latausjärjestelmä voi juuttua, kun kumpikin odottaa toisen viimeistelevän asynkronisen operaationsa. Paras ratkaisu on refaktoroida koodisi poistaaksesi syklisen riippuvuuden.

Ympäristö- ja työkalutuki

Top-level Await on nyt laajalti tuettu modernissa JavaScript-ekosysteemissä.

• Node.js: Täysin tuettu versiosta 14.8.0 lähtien. Sinun on ajettava ES-moduulitilassa (käytä .mjs-tiedostoja tai lisää "type": "module" package.json-tiedostoosi).
• Selaimet: Tuettu kaikissa suurimmissa moderneissa selaimissa: Chrome (versiosta 89), Firefox (versiosta 89) ja Safari (versiosta 15). Sinun on käytettävä <script type="module">.
• Paketoijat: Moderneilla paketoijilla, kuten Vite, Webpack 5+ ja Rollup, on erinomainen tuki TLA:lle. Ne osaavat paketoida oikein moduuleja, jotka käyttävät ominaisuutta, varmistaen sen toimivan myös vanhempia ympäristöjä kohdennettaessa.

Johtopäätös: Puhtaampi tulevaisuus asynkroniselle JavaScriptille

Top-level Await on enemmän kuin vain mukavuus; se on perustavanlaatuinen parannus JavaScriptin moduulijärjestelmään. Se täyttää pitkäaikaisen aukon kielen asynkronisissa kyvyissä, mahdollistaen puhtaamman, luettavamman ja vankemman moduulien alustuksen.

Mahdollistamalla moduulien olevan todella itsenäisiä, käsittelemällä oman asynkronisen asennuksensa vuotamatta toteutustietoja tai pakottamatta boilerplate-koodia kuluttajille, TLA edistää parempaa arkkitehtuuria ja ylläpidettävämpää koodia. Se yksinkertaistaa kaikkea konfiguraatioiden noutamisesta ja tietokantoihin yhdistämisestä dynaamiseen koodin lataukseen ja kansainvälistämiseen. Kun rakennat seuraavaa modernia JavaScript-sovellustasi, harkitse, missä Top-level Await voi auttaa sinua kirjoittamaan elegantimpaa ja tehokkaampaa koodia.