API Web Locks Frontend: Primitif Sinkronisasi Sumber Daya untuk Aplikasi yang Andal

Dalam pengembangan web modern, membangun aplikasi yang interaktif dan kaya fitur sering kali melibatkan pengelolaan sumber daya bersama dan penanganan operasi serentak. Tanpa mekanisme sinkronisasi yang tepat, operasi serentak ini dapat menyebabkan kerusakan data, kondisi balapan (race condition), dan perilaku aplikasi yang tidak terduga. API Web Locks Frontend menyediakan solusi yang kuat dengan menawarkan primitif sinkronisasi sumber daya langsung di dalam lingkungan browser. Postingan blog ini akan menjelajahi API Web Locks secara mendetail, mencakup manfaat, kasus penggunaan, implementasi, dan pertimbangan untuk membangun aplikasi web yang kuat dan andal.

Pengenalan API Web Locks

API Web Locks adalah API JavaScript yang memungkinkan pengembang untuk mengoordinasikan penggunaan sumber daya bersama dalam aplikasi web. API ini menyediakan mekanisme untuk memperoleh dan melepaskan kunci (lock) pada sumber daya, memastikan bahwa hanya satu bagian kode yang dapat mengakses sumber daya tertentu pada satu waktu. Ini sangat berguna dalam skenario yang melibatkan beberapa tab browser, jendela, atau worker yang mengakses data yang sama atau melakukan operasi yang bertentangan.

Konsep Utama

• Lock (Kunci): Mekanisme yang memberikan akses eksklusif atau bersama ke suatu sumber daya.
• Resource (Sumber Daya): Setiap data atau fungsionalitas bersama yang memerlukan sinkronisasi. Contohnya termasuk database IndexedDB, file yang disimpan di sistem file browser, atau bahkan variabel tertentu di memori.
• Scope (Cakupan): Konteks di mana kunci dipegang. Kunci dapat dicakup ke origin tertentu, satu tab, atau shared worker.
• Mode: Jenis akses yang diminta untuk sebuah kunci. Kunci eksklusif mencegah kode lain mengakses sumber daya, sementara kunci bersama memungkinkan beberapa pembaca tetapi mengecualikan penulis.
• Request (Permintaan): Tindakan mencoba untuk memperoleh kunci. Permintaan kunci bisa bersifat blocking (menunggu sampai kunci tersedia) atau non-blocking (langsung gagal jika kunci tidak tersedia).

Manfaat Menggunakan API Web Locks

API Web Locks menawarkan beberapa keuntungan untuk membangun aplikasi web yang kuat dan andal:

• Integritas Data: Mencegah kerusakan data dengan memastikan bahwa operasi serentak tidak saling mengganggu.
• Pencegahan Kondisi Balapan: Menghilangkan kondisi balapan (race condition) dengan menyerialkan akses ke sumber daya bersama.
• Peningkatan Kinerja: Mengoptimalkan kinerja dengan mengurangi pertentangan dan meminimalkan kebutuhan akan logika sinkronisasi yang kompleks.
• Pengembangan yang Disederhanakan: Menyediakan API yang bersih dan lugas untuk mengelola akses sumber daya, mengurangi kompleksitas pemrograman serentak.
• Koordinasi Lintas Origin: Memungkinkan koordinasi sumber daya bersama di berbagai origin, memungkinkan aplikasi web yang lebih kompleks dan terintegrasi.
• Keandalan yang Ditingkatkan: Meningkatkan keandalan keseluruhan aplikasi web dengan mencegah perilaku tak terduga karena masalah akses serentak.

Kasus Penggunaan untuk API Web Locks

API Web Locks dapat diterapkan pada berbagai skenario di mana akses serentak ke sumber daya bersama perlu dikelola dengan hati-hati.

Sinkronisasi IndexedDB

IndexedDB adalah database sisi klien yang kuat yang memungkinkan aplikasi web menyimpan data terstruktur dalam jumlah besar. Ketika beberapa tab atau worker mengakses database IndexedDB yang sama, API Web Locks dapat digunakan untuk mencegah kerusakan data dan memastikan konsistensi data. Contohnya:

            async function updateDatabase(dbName, data) {
 const lock = await navigator.locks.request(dbName, async () => {
 const db = await openDatabase(dbName);
 const transaction = db.transaction(['myStore'], 'versionchange');
 const store = transaction.objectStore('myStore');
 await store.put(data);
 await transaction.done;
 db.close();
 console.log('Database berhasil diperbarui.');
 });
 console.log('Kunci dilepaskan.');
}

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, metode navigator.locks.request memperoleh kunci pada database IndexedDB yang diidentifikasi oleh dbName. Fungsi callback yang disediakan hanya dieksekusi setelah kunci diperoleh. Di dalam callback, database dibuka, transaksi dibuat, dan data diperbarui. Setelah transaksi selesai dan database ditutup, kunci secara otomatis dilepaskan. Ini memastikan bahwa hanya satu instans dari fungsi updateDatabase yang dapat memodifikasi database pada satu waktu, mencegah kondisi balapan dan kerusakan data.

Contoh: Pertimbangkan aplikasi pengeditan dokumen kolaboratif di mana beberapa pengguna dapat secara bersamaan mengedit dokumen yang sama. API Web Locks dapat digunakan untuk menyinkronkan akses ke data dokumen yang disimpan di IndexedDB, memastikan bahwa perubahan yang dibuat oleh satu pengguna tercermin dengan benar di tampilan pengguna lain tanpa konflik.

Akses Sistem File

API Akses Sistem File memungkinkan aplikasi web untuk mengakses file dan direktori di sistem file lokal pengguna. Ketika beberapa bagian aplikasi atau beberapa tab browser berinteraksi dengan file yang sama, API Web Locks dapat digunakan untuk mengoordinasikan akses dan mencegah konflik. Contohnya:

            async function writeFile(fileHandle, data) {
 const lock = await navigator.locks.request(fileHandle.name, async () => {
 const writable = await fileHandle.createWritable();
 await writable.write(data);
 await writable.close();
 console.log('File berhasil ditulis.');
 });
 console.log('Kunci dilepaskan.');
}

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, metode navigator.locks.request memperoleh kunci pada file yang diidentifikasi oleh fileHandle.name. Fungsi callback kemudian membuat aliran yang dapat ditulis, menulis data ke file, dan menutup aliran tersebut. Kunci secara otomatis dilepaskan setelah callback selesai. Ini memastikan bahwa hanya satu instans dari fungsi writeFile yang dapat memodifikasi file pada satu waktu, mencegah kerusakan data dan memastikan integritas data.

Contoh: Bayangkan editor gambar berbasis web yang memungkinkan pengguna menyimpan dan memuat gambar dari sistem file lokal mereka. API Web Locks dapat digunakan untuk mencegah beberapa instans editor menulis ke file yang sama secara bersamaan, yang dapat menyebabkan kehilangan atau kerusakan data.

Koordinasi Service Worker

Service worker adalah skrip latar belakang yang dapat mencegat permintaan jaringan dan menyediakan fungsionalitas offline. Ketika beberapa service worker berjalan secara paralel atau ketika service worker berinteraksi dengan thread utama, API Web Locks dapat digunakan untuk mengoordinasikan akses ke sumber daya bersama dan mencegah konflik. Contohnya:

            self.addEventListener('fetch', (event) => {
 event.respondWith(async function() {
 const cache = await caches.open('my-cache');
 const lock = await navigator.locks.request('cache-update', async () => {
 const response = await fetch(event.request);
 await cache.put(event.request, response.clone());
 return response;
 });
 return lock;
 }());
});

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, metode navigator.locks.request memperoleh kunci pada sumber daya cache-update. Fungsi callback mengambil sumber daya yang diminta dari jaringan, menambahkannya ke cache, dan mengembalikan respons. Ini memastikan bahwa hanya satu event fetch yang dapat memperbarui cache pada satu waktu, mencegah kondisi balapan dan memastikan konsistensi cache.

Contoh: Pertimbangkan aplikasi web progresif (PWA) yang menggunakan service worker untuk menyimpan cache sumber daya yang sering diakses. API Web Locks dapat digunakan untuk mencegah beberapa instans service worker memperbarui cache secara bersamaan, memastikan bahwa cache tetap konsisten dan terbaru.

Sinkronisasi Web Worker

Web worker memungkinkan aplikasi web untuk melakukan tugas-tugas komputasi intensif di latar belakang tanpa memblokir thread utama. Ketika beberapa web worker mengakses data bersama atau melakukan operasi yang bertentangan, API Web Locks dapat digunakan untuk mengoordinasikan aktivitas mereka dan mencegah kerusakan data. Contohnya:

            // Di thread utama:
const worker = new Worker('worker.js');
worker.postMessage({ type: 'updateData', data: { id: 1, value: 'new value' } });

// Di worker.js:
self.addEventListener('message', async (event) => {
 if (event.data.type === 'updateData') {
 const lock = await navigator.locks.request('data-update', async () => {
 // Mensimulasikan pembaruan data bersama
 console.log('Memperbarui data di worker:', event.data.data);
 // Ganti dengan logika pembaruan data yang sebenarnya
 self.postMessage({ type: 'dataUpdated', data: event.data.data });
 });
 }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, thread utama mengirim pesan ke web worker untuk memperbarui beberapa data bersama. Web worker kemudian memperoleh kunci pada sumber daya data-update sebelum memperbarui data. Ini memastikan bahwa hanya satu web worker yang dapat memperbarui data pada satu waktu, mencegah kondisi balapan dan memastikan integritas data.

Contoh: Bayangkan sebuah aplikasi web yang menggunakan beberapa web worker untuk melakukan tugas pemrosesan gambar. API Web Locks dapat digunakan untuk menyinkronkan akses ke data gambar bersama, memastikan bahwa para worker tidak saling mengganggu dan bahwa gambar akhir konsisten.

Mengimplementasikan API Web Locks

API Web Locks relatif mudah digunakan. Metode intinya adalah navigator.locks.request, yang membutuhkan dua parameter wajib:

• name: String yang mengidentifikasi sumber daya yang akan dikunci. Ini bisa berupa string arbitrer apa pun yang bermakna bagi aplikasi Anda.
• callback: Fungsi yang dieksekusi setelah kunci diperoleh. Fungsi ini harus berisi kode yang perlu mengakses sumber daya bersama.

Metode request mengembalikan sebuah Promise yang akan resolve ketika kunci telah diperoleh dan fungsi callback telah selesai. Kunci secara otomatis dilepaskan ketika fungsi callback kembali atau melemparkan error.

Penggunaan Dasar

            async function accessSharedResource(resourceName) {
 const lock = await navigator.locks.request(resourceName, async () => {
 console.log('Mengakses sumber daya bersama:', resourceName);
 // Lakukan operasi pada sumber daya bersama
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000)); // Mensimulasikan pekerjaan
 console.log('Selesai mengakses sumber daya bersama:', resourceName);
 });
 console.log('Kunci dilepaskan untuk:', resourceName);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, fungsi accessSharedResource memperoleh kunci pada sumber daya yang diidentifikasi oleh resourceName. Fungsi callback kemudian melakukan beberapa operasi pada sumber daya bersama, mensimulasikan pekerjaan dengan penundaan 2 detik. Kunci secara otomatis dilepaskan setelah callback selesai. Log konsol akan menunjukkan kapan sumber daya sedang diakses dan kapan kunci dilepaskan.

Mode Kunci

Metode navigator.locks.request juga menerima objek opsi opsional yang memungkinkan Anda menentukan mode kunci. Mode kunci yang tersedia adalah:

• 'exclusive': Mode default. Memberikan akses eksklusif ke sumber daya. Tidak ada kode lain yang dapat memperoleh kunci pada sumber daya sampai kunci eksklusif dilepaskan.
• 'shared': Memungkinkan beberapa pembaca untuk mengakses sumber daya secara bersamaan, tetapi mengecualikan penulis. Hanya satu kunci eksklusif yang dapat dipegang pada satu waktu.

            async function readSharedResource(resourceName) {
 const lock = await navigator.locks.request(resourceName, { mode: 'shared' }, async () => {
 console.log('Membaca sumber daya bersama:', resourceName);
 // Lakukan operasi baca pada sumber daya bersama
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000)); // Mensimulasikan pembacaan
 console.log('Selesai membaca sumber daya bersama:', resourceName);
 });
 console.log('Kunci bersama dilepaskan untuk:', resourceName);
}

async function writeSharedResource(resourceName) {
 const lock = await navigator.locks.request(resourceName, { mode: 'exclusive' }, async () => {
 console.log('Menulis ke sumber daya bersama:', resourceName);
 // Lakukan operasi tulis pada sumber daya bersama
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000)); // Mensimulasikan penulisan
 console.log('Selesai menulis ke sumber daya bersama:', resourceName);
 });
 console.log('Kunci eksklusif dilepaskan untuk:', resourceName);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, fungsi readSharedResource memperoleh kunci bersama pada sumber daya, memungkinkan beberapa pembaca untuk mengakses sumber daya secara bersamaan. Fungsi writeSharedResource memperoleh kunci eksklusif, mencegah kode lain mengakses sumber daya sampai operasi tulis selesai.

Permintaan Non-Blocking

Secara default, metode navigator.locks.request bersifat blocking, yang berarti akan menunggu sampai kunci tersedia sebelum mengeksekusi fungsi callback. Namun, Anda juga dapat membuat permintaan non-blocking dengan menentukan opsi ifAvailable:

            async function tryAccessSharedResource(resourceName) {
 const lock = await navigator.locks.request(resourceName, { ifAvailable: true }, async () => {
 console.log('Berhasil memperoleh kunci dan mengakses sumber daya bersama:', resourceName);
 // Lakukan operasi pada sumber daya bersama
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000)); // Mensimulasikan pekerjaan
 console.log('Selesai mengakses sumber daya bersama:', resourceName);
});

 if (!lock) {
 console.log('Gagal memperoleh kunci untuk:', resourceName);
 }
 console.log('Upaya untuk memperoleh kunci selesai.');
}

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, fungsi tryAccessSharedResource mencoba untuk memperoleh kunci pada sumber daya. Jika kunci segera tersedia, fungsi callback dieksekusi dan Promise akan resolve dengan sebuah nilai. Jika kunci tidak tersedia, Promise akan resolve dengan undefined, yang menunjukkan bahwa kunci tidak dapat diperoleh. Ini memungkinkan Anda untuk mengimplementasikan logika alternatif jika sumber daya saat ini terkunci.

Menangani Error

Sangat penting untuk menangani potensi error saat menggunakan API Web Locks. Metode navigator.locks.request dapat melemparkan pengecualian jika ada masalah dalam memperoleh kunci. Anda dapat menggunakan blok try...catch untuk menangani error ini:

            async function accessSharedResourceWithErrorHandler(resourceName) {
 try {
 await navigator.locks.request(resourceName, async () => {
 console.log('Mengakses sumber daya bersama:', resourceName);
 // Lakukan operasi pada sumber daya bersama
 await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000)); // Mensimulasikan pekerjaan
 console.log('Selesai mengakses sumber daya bersama:', resourceName);
 });
 console.log('Kunci dilepaskan untuk:', resourceName);
 } catch (error) {
 console.error('Error saat mengakses sumber daya bersama:', error);
 // Tangani error dengan semestinya
 }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Dalam contoh ini, setiap error yang terjadi selama akuisisi kunci atau di dalam fungsi callback akan ditangkap oleh blok catch. Anda kemudian dapat menangani error tersebut dengan semestinya, seperti mencatat pesan error atau menampilkan pesan error kepada pengguna.

Pertimbangan dan Praktik Terbaik

Saat menggunakan API Web Locks, penting untuk mempertimbangkan praktik terbaik berikut:

• Jaga Kunci Berumur Pendek: Pegang kunci untuk durasi sesingkat mungkin untuk meminimalkan pertentangan dan memaksimalkan kinerja.
• Hindari Deadlock: Berhati-hatilah saat memperoleh beberapa kunci untuk menghindari deadlock. Pastikan kunci selalu diperoleh dalam urutan yang sama untuk mencegah ketergantungan sirkular.
• Pilih Nama Sumber Daya yang Deskriptif: Gunakan nama yang deskriptif dan bermakna untuk sumber daya Anda agar kode lebih mudah dipahami dan dipelihara.
• Tangani Error dengan Baik: Terapkan penanganan error yang tepat untuk pulih dengan baik dari kegagalan akuisisi kunci dan potensi error lainnya.
• Uji Secara Menyeluruh: Uji kode Anda secara menyeluruh untuk memastikan bahwa ia berperilaku benar dalam kondisi akses serentak.
• Pertimbangkan Alternatif: Evaluasi apakah API Web Locks adalah mekanisme sinkronisasi yang paling sesuai untuk kasus penggunaan spesifik Anda. Opsi lain, seperti operasi atomik atau pengiriman pesan, mungkin lebih cocok dalam situasi tertentu.
• Pantau Kinerja: Pantau kinerja aplikasi Anda untuk mengidentifikasi potensi hambatan terkait pertentangan kunci. Gunakan alat pengembang browser untuk menganalisis waktu akuisisi kunci dan mengidentifikasi area untuk optimasi.

Dukungan Browser

API Web Locks memiliki dukungan browser yang baik di seluruh browser utama termasuk Chrome, Firefox, Safari, dan Edge. Namun, selalu merupakan ide yang baik untuk memeriksa informasi kompatibilitas browser terbaru di sumber daya seperti Can I use sebelum mengimplementasikannya di aplikasi produksi Anda. Anda juga dapat menggunakan deteksi fitur untuk memeriksa apakah API didukung di browser saat ini:

            if ('locks' in navigator) {
 console.log('API Web Locks didukung.');
 // Gunakan API Web Locks
} else {
 console.log('API Web Locks tidak didukung.');
 // Terapkan mekanisme sinkronisasi alternatif
}

            

              
                Copy
              
            
          

Kasus Penggunaan Lanjutan

Kunci Terdistribusi

Meskipun API Web Locks terutama dirancang untuk mengoordinasikan akses ke sumber daya dalam satu konteks browser, ia juga dapat digunakan untuk mengimplementasikan kunci terdistribusi di beberapa instans browser atau bahkan di perangkat yang berbeda. Ini dapat dicapai dengan menggunakan mekanisme penyimpanan bersama, seperti database sisi server atau layanan penyimpanan berbasis cloud, untuk melacak status kunci.

Misalnya, Anda bisa menyimpan informasi kunci di database Redis dan menggunakan API Web Locks bersama dengan API sisi server untuk mengoordinasikan akses ke sumber daya bersama. Ketika klien meminta kunci, API sisi server akan memeriksa apakah kunci tersedia di Redis. Jika ya, API akan memperoleh kunci dan mengembalikan respons sukses ke klien. Klien kemudian akan menggunakan API Web Locks untuk memperoleh kunci lokal pada sumber daya. Ketika klien melepaskan kunci, ia akan memberi tahu API sisi server, yang kemudian akan melepaskan kunci di Redis.

Penguncian Berbasis Prioritas

Dalam beberapa skenario, mungkin perlu untuk memprioritaskan permintaan kunci tertentu di atas yang lain. Misalnya, Anda mungkin ingin memberikan prioritas pada permintaan kunci dari pengguna administratif atau pada permintaan kunci yang kritis untuk fungsionalitas aplikasi. API Web Locks tidak secara langsung mendukung penguncian berbasis prioritas, tetapi Anda dapat mengimplementasikannya sendiri dengan menggunakan antrian untuk mengelola permintaan kunci.

Ketika permintaan kunci diterima, Anda dapat menambahkannya ke antrian dengan nilai prioritas. Manajer kunci kemudian akan memproses antrian sesuai urutan prioritas, memberikan kunci pada permintaan dengan prioritas tertinggi terlebih dahulu. Ini dapat dicapai dengan menggunakan teknik seperti struktur data antrian prioritas atau algoritma pengurutan kustom.

Alternatif untuk API Web Locks

Meskipun API Web Locks menyediakan mekanisme yang kuat untuk menyinkronkan akses ke sumber daya bersama, itu tidak selalu merupakan solusi terbaik untuk setiap masalah. Tergantung pada kasus penggunaan spesifik, mekanisme sinkronisasi lain mungkin lebih sesuai.

• Operasi Atomik: Operasi atomik, seperti Atomics di JavaScript, menyediakan mekanisme tingkat rendah untuk melakukan operasi baca-modifikasi-tulis atomik pada memori bersama. Operasi ini dijamin bersifat atomik, artinya akan selalu selesai tanpa gangguan. Operasi atomik dapat berguna untuk menyinkronkan akses ke struktur data sederhana, seperti penghitung atau flag.
• Pengiriman Pesan: Pengiriman pesan melibatkan pengiriman pesan antara berbagai bagian aplikasi untuk mengoordinasikan aktivitas mereka. Ini dapat dicapai dengan menggunakan teknik seperti postMessage atau WebSockets. Pengiriman pesan dapat berguna untuk menyinkronkan akses ke struktur data yang kompleks atau untuk mengoordinasikan aktivitas antara konteks browser yang berbeda.
• Mutex dan Semaphore: Mutex dan semaphore adalah primitif sinkronisasi tradisional yang umum digunakan dalam sistem operasi dan lingkungan pemrograman multithreaded. Meskipun primitif ini tidak tersedia secara langsung di JavaScript, Anda dapat mengimplementasikannya sendiri menggunakan teknik seperti Promise dan setTimeout.

Contoh Dunia Nyata dan Studi Kasus

Untuk mengilustrasikan aplikasi praktis dari API Web Locks, mari kita pertimbangkan beberapa contoh dunia nyata dan studi kasus:

• Aplikasi Papan Tulis Kolaboratif: Aplikasi papan tulis kolaboratif memungkinkan beberapa pengguna untuk secara bersamaan menggambar dan membuat anotasi pada kanvas bersama. API Web Locks dapat digunakan untuk menyinkronkan akses ke data kanvas, memastikan bahwa perubahan yang dibuat oleh satu pengguna tercermin dengan benar di tampilan pengguna lain tanpa konflik.
• Editor Kode Online: Editor kode online memungkinkan beberapa pengguna untuk secara kolaboratif mengedit file kode yang sama. API Web Locks dapat digunakan untuk menyinkronkan akses ke data file kode, mencegah beberapa pengguna membuat perubahan yang bertentangan secara bersamaan.
• Platform E-commerce: Platform e-commerce memungkinkan beberapa pengguna untuk menelusuri dan membeli produk secara bersamaan. API Web Locks dapat digunakan untuk menyinkronkan akses ke data inventaris, memastikan bahwa produk tidak terjual lebih dari stok dan bahwa jumlah inventaris tetap akurat.
• Sistem Manajemen Konten (CMS): Sebuah CMS memungkinkan beberapa penulis untuk membuat dan mengedit konten secara bersamaan. API Web Locks dapat digunakan untuk menyinkronkan akses ke data konten, mencegah beberapa penulis membuat perubahan yang bertentangan secara bersamaan pada artikel atau halaman yang sama.

Kesimpulan

API Web Locks Frontend menyediakan alat yang berharga untuk membangun aplikasi web yang kuat dan andal yang menangani operasi serentak secara efektif. Dengan menawarkan primitif sinkronisasi sumber daya langsung di dalam lingkungan browser, ini menyederhanakan proses pengembangan dan mengurangi risiko kerusakan data, kondisi balapan, dan perilaku tak terduga. Baik Anda sedang membangun aplikasi kolaboratif, alat berbasis sistem file, atau PWA yang kompleks, API Web Locks dapat membantu Anda memastikan integritas data dan meningkatkan pengalaman pengguna secara keseluruhan. Memahami kemampuan dan praktik terbaiknya sangat penting bagi pengembang web modern yang ingin menciptakan aplikasi berkualitas tinggi dan tangguh.