Combinateurs d'itérateurs asynchrones JavaScript : Transformation de flux pour les applications modernes

Dans le paysage en évolution rapide du développement web et côté serveur moderne, la gestion efficace des flux de données asynchrones est primordiale. Les itérateurs asynchrones JavaScript, couplés à de puissants combinateurs, offrent une solution élégante et performante pour transformer et manipuler ces flux. Ce guide complet explore le concept des combinateurs d'itérateurs asynchrones, en présentant leurs avantages, leurs applications pratiques et des considérations globales pour les développeurs du monde entier.

Comprendre les itérateurs et générateurs asynchrones

Avant de nous plonger dans les combinateurs, établissons une solide compréhension des itérateurs asynchrones et des générateurs asynchrones. Ces fonctionnalités, introduites dans ECMAScript 2018, nous permettent de travailler avec des séquences de données asynchrones de manière structurée et prévisible.

Itérateurs asynchrones

Un itérateur asynchrone est un objet qui fournit une méthode next(), laquelle retourne une promesse qui se résout en un objet avec deux propriétés : value et done. La propriété value contient la prochaine valeur de la séquence, et la propriété done indique si l'itérateur a atteint la fin de la séquence.

Voici un exemple simple :

            
const asyncIterable = {
  [Symbol.asyncIterator]() {
    let i = 0;
    return {
      async next() {
        await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100)); // Simuler une opération asynchrone
        if (i < 3) {
          return { value: i++, done: false };
        } else {
          return { value: undefined, done: true };
        }
      }
    };
  }
};

(async () => {
  for await (const value of asyncIterable) {
    console.log(value); // Sortie : 0, 1, 2
  }
})();

            

              
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Générateurs asynchrones

Les générateurs asynchrones offrent une syntaxe plus concise pour créer des itérateurs asynchrones. Ce sont des fonctions déclarées avec la syntaxe async function*, et elles utilisent le mot-clé yield pour produire des valeurs de manière asynchrone.

Voici le même exemple en utilisant un générateur asynchrone :

            
async function* asyncGenerator() {
  let i = 0;
  while (i < 3) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
    yield i++;
  }
}

(async () => {
  for await (const value of asyncGenerator()) {
    console.log(value); // Sortie : 0, 1, 2
  }
})();

            

              
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Les itérateurs et générateurs asynchrones sont des éléments fondamentaux pour travailler avec les flux de données asynchrones en JavaScript. Ils nous permettent de traiter les données à mesure qu'elles deviennent disponibles, sans bloquer le thread principal.

Introduction aux combinateurs d'itérateurs asynchrones

Les combinateurs d'itérateurs asynchrones sont des fonctions qui prennent un ou plusieurs itérateurs asynchrones en entrée et retournent un nouvel itérateur asynchrone qui transforme ou combine les flux d'entrée d'une certaine manière. Ils s'inspirent des concepts de la programmation fonctionnelle et offrent un moyen puissant et composable de manipuler des données asynchrones.

Bien que JavaScript ne dispose pas de combinateurs d'itérateurs asynchrones intégrés comme certaines langues fonctionnelles, nous pouvons facilement les implémenter nous-mêmes ou utiliser des bibliothèques existantes. Explorons quelques combinateurs courants et utiles.

1. map

Le combinateur map applique une fonction donnée à chaque valeur émise par l'itérateur asynchrone d'entrée et retourne un nouvel itérateur asynchrone qui émet les valeurs transformées. C'est analogue à la fonction map pour les tableaux.

            
async function* map(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    yield await fn(value);
  }
}

// Exemple :
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

async function square(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50)); // Simuler une opération asynchrone
  return x * x;
}

(async () => {
  const squaredNumbers = map(numberGenerator(), square);
  for await (const value of squaredNumbers) {
    console.log(value); // Sortie : 1, 4, 9 (avec des délais)
  }
})();

            

              
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Considération globale : Le combinateur map est largement applicable dans différentes régions et industries. Lors de l'application de transformations, tenez compte des exigences de localisation et d'internationalisation. Par exemple, si vous mappez des données qui incluent des dates ou des nombres, assurez-vous que la fonction de transformation gère correctement les différents formats régionaux.

2. filter

Le combinateur filter n'émet que les valeurs de l'itérateur asynchrone d'entrée qui satisfont une fonction de prédicat donnée.

            
async function* filter(iterable, predicate) {
  for await (const value of iterable) {
    if (await predicate(value)) {
      yield value;
    }
  }
}

// Exemple :
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
}

async function isEven(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  return x % 2 === 0;
}

(async () => {
  const evenNumbers = filter(numberGenerator(), isEven);
  for await (const value of evenNumbers) {
    console.log(value); // Sortie : 2, 4 (avec des délais)
  }
})();

            

              
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Considération globale : Les fonctions de prédicat utilisées dans filter peuvent devoir prendre en compte les variations de données culturelles ou régionales. Par exemple, le filtrage des données utilisateur en fonction de l'âge peut nécessiter des seuils ou des considérations légales différents selon les pays.

3. take

Le combinateur take n'émet que les n premières valeurs de l'itérateur asynchrone d'entrée.

            
async function* take(iterable, n) {
  let i = 0;
  for await (const value of iterable) {
    if (i < n) {
      yield value;
      i++;
    } else {
      return;
    }
  }
}

// Exemple :
async function* infiniteNumberGenerator() {
  let i = 0;
  while (true) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
    yield i++;
  }
}

(async () => {
  const firstFiveNumbers = take(infiniteNumberGenerator(), 5);
  for await (const value of firstFiveNumbers) {
    console.log(value); // Sortie : 0, 1, 2, 3, 4 (avec des délais)
  }
})();

            

              
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Considération globale : take peut être utile dans des scénarios où vous devez traiter un sous-ensemble limité d'un flux potentiellement infini. Envisagez de l'utiliser pour limiter les requêtes API ou les requêtes de base de données afin d'éviter de surcharger les systèmes dans différentes régions ayant des capacités d'infrastructure variables.

4. drop

Le combinateur drop ignore les n premières valeurs de l'itérateur asynchrone d'entrée et émet les valeurs restantes.

            
async function* drop(iterable, n) {
  let i = 0;
  for await (const value of iterable) {
    if (i >= n) {
      yield value;
    } else {
      i++;
    }
  }
}

// Exemple :
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
}

(async () => {
  const remainingNumbers = drop(numberGenerator(), 2);
  for await (const value of remainingNumbers) {
    console.log(value); // Sortie : 3, 4, 5
  }
})();

            

              
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Considération globale : Similaire à take, drop peut être précieux lors du traitement de grands ensembles de données. Si vous avez un flux de données provenant d'une base de données distribuée à l'échelle mondiale, vous pouvez utiliser drop pour ignorer les enregistrements déjà traités en fonction d'un horodatage ou d'un numéro de séquence, garantissant une synchronisation efficace entre différents emplacements géographiques.

5. reduce

Le combinateur reduce accumule les valeurs de l'itérateur asynchrone d'entrée en une seule valeur à l'aide d'une fonction réductrice donnée. C'est similaire à la fonction reduce pour les tableaux.

            
async function reduce(iterable, reducer, initialValue) {
  let accumulator = initialValue;
  for await (const value of iterable) {
    accumulator = await reducer(accumulator, value);
  }
  return accumulator;
}

// Exemple :
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
}

async function sum(a, b) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  return a + b;
}

(async () => {
  const total = await reduce(numberGenerator(), sum, 0);
  console.log(total); // Sortie : 15 (après des délais)
})();

            

              
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Considération globale : Lorsque vous utilisez reduce, en particulier pour des calculs financiers ou scientifiques, soyez attentif aux erreurs de précision et d'arrondi sur différentes plateformes et locales. Utilisez des bibliothèques ou des techniques appropriées pour garantir des résultats précis quel que soit l'emplacement géographique de l'utilisateur.

6. flatMap

Le combinateur flatMap applique une fonction à chaque valeur émise par l'itérateur asynchrone d'entrée, qui retourne un autre itérateur asynchrone. Il aplatit ensuite les itérateurs asynchrones résultants en un seul itérateur asynchrone.

            
async function* flatMap(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    const innerIterable = await fn(value);
    for await (const innerValue of innerIterable) {
      yield innerValue;
    }
  }
}

// Exemple :
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

async function* duplicate(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  yield x;
  yield x;
}

(async () => {
  const duplicatedNumbers = flatMap(numberGenerator(), duplicate);
  for await (const value of duplicatedNumbers) {
    console.log(value); // Sortie : 1, 1, 2, 2, 3, 3 (avec des délais)
  }
})();

            

              
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Considération globale : flatMap est utile pour transformer un flux de données en un flux de données connexes. Si, par exemple, chaque élément du flux original représente un pays, la fonction de transformation pourrait récupérer une liste de villes de ce pays. Soyez conscient des limites de débit des API et de la latence lors de la récupération de données de diverses sources mondiales, et mettez en œuvre des mécanismes de mise en cache ou de limitation appropriés.

7. forEach

Le combinateur forEach exécute une fonction fournie une fois pour chaque valeur de l'itérateur asynchrone d'entrée. Contrairement à d'autres combinateurs, il ne retourne pas un nouvel itérateur asynchrone ; il est utilisé pour les effets de bord.

            
async function forEach(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    await fn(value);
  }
}

// Exemple :
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

async function logNumber(x) {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
  console.log("Processing:", x);
}

(async () => {
  await forEach(numberGenerator(), logNumber);
  console.log("Done processing.");
  // Sortie : Processing: 1, Processing: 2, Processing: 3, Done processing. (avec des délais)
})();

            

              
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Considération globale : forEach peut être utilisé pour déclencher des actions telles que la journalisation, l'envoi de notifications ou la mise à jour d'éléments d'interface utilisateur. Lors de son utilisation dans une application distribuée à l'échelle mondiale, tenez compte des implications de l'exécution d'actions dans différents fuseaux horaires ou dans des conditions de réseau variables. Mettez en œuvre une gestion des erreurs et des mécanismes de nouvelle tentative appropriés pour garantir la fiabilité.

8. toArray

Le combinateur toArray collecte toutes les valeurs de l'itérateur asynchrone d'entrée dans un tableau.

            
async function toArray(iterable) {
  const result = [];
  for await (const value of iterable) {
    result.push(value);
  }
  return result;
}

// Exemple :
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

(async () => {
  const numbersArray = await toArray(numberGenerator());
  console.log(numbersArray); // Sortie : [1, 2, 3]
})();

            

              
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Considération globale : Utilisez toArray avec prudence lorsque vous traitez des flux potentiellement infinis ou très volumineux, car cela pourrait entraîner un épuisement de la mémoire. Pour les ensembles de données extrêmement volumineux, envisagez des approches alternatives comme le traitement des données par lots ou l'utilisation d'API de streaming. Si vous travaillez avec du contenu généré par des utilisateurs du monde entier, soyez conscient des différents encodages de caractères et des directions de texte lors du stockage des données dans un tableau.

Composition des combinateurs

La véritable puissance des combinateurs d'itérateurs asynchrones réside dans leur composabilité. Vous pouvez enchaîner plusieurs combinateurs pour créer des pipelines de traitement de données complexes.

Par exemple, disons que vous avez un itérateur asynchrone qui émet un flux de nombres, et que vous voulez filtrer les nombres impairs, mettre au carré les nombres pairs, puis prendre les trois premiers résultats. Vous pouvez y parvenir en composant les combinateurs filter, map et take :

            
async function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
  yield 6;
  yield 7;
  yield 8;
  yield 9;
  yield 10;
}

async function isEven(x) {
  return x % 2 === 0;
}

async function square(x) {
  return x * x;
}

async function* filter(iterable, predicate) {
    for await (const value of iterable) {
        if (await predicate(value)) {
            yield value;
        }
    }
}

async function* map(iterable, fn) {
    for await (const value of iterable) {
        yield await fn(value);
    }
}

async function* take(iterable, n) {
    let i = 0;
    for await (const value of iterable) {
        if (i < n) {
            yield value;
            i++;
        } else {
            return;
        }
    }
}

(async () => {
  const pipeline = take(map(filter(numberGenerator(), isEven), square), 3);
  for await (const value of pipeline) {
    console.log(value); // Sortie : 4, 16, 36
  }
})();

            

              
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Cela montre comment vous pouvez construire des transformations de données sophistiquées en combinant des combinateurs simples et réutilisables.

Applications pratiques

Les combinateurs d'itérateurs asynchrones sont précieux dans divers scénarios, notamment :

• Traitement de données en temps réel : Traitement de flux de données provenant de capteurs, de flux de médias sociaux ou de marchés financiers.
• Pipelines de données : Construction de pipelines ETL (Extraire, Transformer, Charger) pour l'entreposage de données et l'analytique.
• API asynchrones : Consommation de données d'API qui retournent les données par morceaux.
• Mises à jour de l'interface utilisateur : Mise à jour des interfaces utilisateur en fonction d'événements asynchrones.
• Traitement de fichiers : Lecture et traitement de fichiers volumineux par morceaux.

Exemple : Données boursières en temps réel

Imaginez que vous construisez une application financière qui affiche des données boursières en temps réel du monde entier. Vous recevez un flux de mises à jour de prix pour différentes actions, identifiées par leurs symboles boursiers. Vous voulez filtrer ce flux pour n'afficher que les mises à jour des actions négociées à la Bourse de New York (NYSE), puis afficher le prix le plus récent pour chaque action.

            
async function* stockDataStream() {
  // Simuler un flux de données boursières de différentes bourses
  const exchanges = ['NYSE', 'NASDAQ', 'LSE', 'HKEX'];
  const symbols = ['AAPL', 'MSFT', 'GOOG', 'TSLA', 'AMZN', 'BABA'];

  while (true) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, Math.random() * 500));
    const exchange = exchanges[Math.floor(Math.random() * exchanges.length)];
    const symbol = symbols[Math.floor(Math.random() * symbols.length)];
    const price = Math.random() * 2000;

    yield { exchange, symbol, price };
  }
}

async function isNYSE(stock) {
  return stock.exchange === 'NYSE';
}

async function* filter(iterable, predicate) {
  for await (const value of iterable) {
    if (await predicate(value)) {
      yield value;
    }
  }
}


async function toLatestPrices(iterable) {
    const latestPrices = {};
    for await (const stock of iterable) {
        latestPrices[stock.symbol] = stock.price;
    }
    return latestPrices;
}

async function forEach(iterable, fn) {
  for await (const value of iterable) {
    await fn(value);
  }
}


(async () => {
  const nyseStocks = filter(stockDataStream(), isNYSE);
  const updateUI = async (stock) => {
       //Simuler une mise à jour de l'UI
       console.log(`UI updated with : ${JSON.stringify(stock)}`)
       await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, Math.random() * 100));
  }

  forEach(nyseStocks, updateUI);
})();


            

              
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Cet exemple montre comment vous pouvez utiliser les combinateurs d'itérateurs asynchrones pour traiter efficacement un flux de données en temps réel, filtrer les données non pertinentes et mettre à jour l'interface utilisateur avec les dernières informations. Dans un scénario réel, vous remplaceriez le flux de données boursières simulé par une connexion à un flux de données financières en temps réel.

Choisir la bonne bibliothèque

Bien que vous puissiez implémenter vous-même les combinateurs d'itérateurs asynchrones, plusieurs bibliothèques fournissent des combinateurs prédéfinis et d'autres utilitaires utiles. Certaines options populaires incluent :

• IxJS (Reactive Extensions for JavaScript) : Une bibliothèque puissante pour travailler avec des données asynchrones et basées sur des événements en utilisant le paradigme de la programmation réactive. Elle comprend un riche ensemble d'opérateurs qui peuvent être utilisés avec les itérateurs asynchrones.
• zen-observable : Une bibliothèque légère pour les Observables, qui peuvent être facilement convertis en itérateurs asynchrones.
• Most.js : Une autre bibliothèque de flux réactifs performante.

Le choix de la bonne bibliothèque dépend de vos besoins et préférences spécifiques. Tenez compte de facteurs tels que la taille du bundle, les performances et la disponibilité de combinateurs spécifiques.

Considérations sur les performances

Bien que les combinateurs d'itérateurs asynchrones offrent un moyen propre et composable de travailler avec des données asynchrones, il est essentiel de prendre en compte les implications sur les performances, en particulier lors du traitement de grands flux de données.

• Évitez les itérateurs intermédiaires inutiles : Chaque combinateur crée un nouvel itérateur asynchrone, ce qui peut introduire une surcharge. Essayez de minimiser le nombre de combinateurs dans votre pipeline.
• Utilisez des algorithmes efficaces : Choisissez des algorithmes appropriés à la taille et aux caractéristiques de vos données.
• Tenez compte de la contre-pression (backpressure) : Si votre source de données produit des données plus rapidement que votre consommateur ne peut les traiter, mettez en œuvre des mécanismes de contre-pression pour éviter le débordement de mémoire.
• Évaluez les performances de votre code : Utilisez des outils de profilage pour identifier les goulots d'étranglement des performances et optimiser votre code en conséquence.

Bonnes pratiques

Voici quelques bonnes pratiques pour travailler avec les combinateurs d'itérateurs asynchrones :

• Gardez les combinateurs petits et ciblés : Chaque combinateur doit avoir un seul objectif bien défini.
• Écrivez des tests unitaires : Testez vos combinateurs de manière approfondie pour vous assurer qu'ils se comportent comme prévu.
• Utilisez des noms descriptifs : Choisissez des noms pour vos combinateurs qui indiquent clairement leur fonction.
• Documentez votre code : Fournissez une documentation claire pour vos combinateurs et pipelines de données.
• Pensez à la gestion des erreurs : Mettez en œuvre une gestion des erreurs robuste pour gérer gracieusement les erreurs inattendues dans vos flux de données.

Conclusion

Les combinateurs d'itérateurs asynchrones JavaScript offrent un moyen puissant et élégant de transformer et de manipuler les flux de données asynchrones. En comprenant les principes fondamentaux des itérateurs et générateurs asynchrones, et en tirant parti de la puissance des combinateurs, vous pouvez construire des pipelines de traitement de données efficaces et évolutifs pour les applications web et côté serveur modernes. Lors de la conception de vos applications, tenez compte des implications globales des formats de données, de la gestion des erreurs et des performances dans différentes régions et cultures pour créer des solutions véritablement prêtes pour le monde entier.