Konteks Asinkron JavaScript: Menguasai Manajemen Variabel Berlingkup Permintaan

Pemrograman asinkron adalah landasan pengembangan JavaScript modern, terutama di lingkungan seperti Node.js. Namun, mengelola konteks dan variabel berlingkup permintaan di seluruh operasi asinkron dapat menjadi tantangan. Pendekatan tradisional sering kali mengarah pada kode yang kompleks dan potensi kerusakan data. Artikel ini membahas kemampuan konteks asinkron JavaScript, khususnya berfokus pada AsyncLocalStorage, dan bagaimana hal itu menyederhanakan manajemen variabel berlingkup permintaan untuk membangun aplikasi yang kuat dan dapat diskalakan.

Memahami Tantangan Konteks Asinkron

Dalam pemrograman sinkron, mengelola variabel dalam lingkup fungsi adalah hal yang mudah. Setiap fungsi memiliki konteks eksekusinya sendiri, dan variabel yang dideklarasikan dalam konteks tersebut terisolasi. Namun, operasi asinkron memperkenalkan kerumitan karena tidak dieksekusi secara linear. Callback, promise, dan async/await memperkenalkan konteks eksekusi baru yang dapat menyulitkan pemeliharaan dan akses variabel yang terkait dengan permintaan atau operasi tertentu.

Pertimbangkan skenario di mana Anda perlu melacak ID permintaan unik di seluruh eksekusi penangan permintaan. Tanpa mekanisme yang tepat, Anda mungkin terpaksa meneruskan ID permintaan sebagai argumen ke setiap fungsi yang terlibat dalam pemrosesan permintaan. Pendekatan ini merepotkan, rentan kesalahan, dan membuat kode Anda sangat bergantung satu sama lain.

Masalah Propagasi Konteks

• Kode Berantakan: Meneruskan variabel konteks melalui beberapa panggilan fungsi secara signifikan meningkatkan kompleksitas kode dan mengurangi keterbacaan.
• Ketergantungan Tinggi: Fungsi menjadi bergantung pada variabel konteks tertentu, membuatnya kurang dapat digunakan kembali dan lebih sulit untuk diuji.
• Rentan Kesalahan: Lupa meneruskan variabel konteks atau meneruskan nilai yang salah dapat menyebabkan perilaku yang tidak terduga dan masalah yang sulit untuk di-debug.
• Beban Pemeliharaan: Perubahan pada variabel konteks memerlukan modifikasi di berbagai bagian basis kode.

Tantangan-tantangan ini menyoroti kebutuhan akan solusi yang lebih elegan dan kuat untuk mengelola variabel berlingkup permintaan di lingkungan JavaScript asinkron.

Memperkenalkan AsyncLocalStorage: Solusi untuk Konteks Asinkron

AsyncLocalStorage, yang diperkenalkan di Node.js v14.5.0, menyediakan mekanisme untuk menyimpan data sepanjang masa operasi asinkron. Ini pada dasarnya menciptakan konteks yang persisten di seluruh batasan asinkron, memungkinkan Anda untuk mengakses dan memodifikasi variabel yang spesifik untuk permintaan atau operasi tertentu tanpa secara eksplisit meneruskannya.

AsyncLocalStorage beroperasi berdasarkan konteks per-eksekusi. Setiap operasi asinkron (misalnya, penangan permintaan) mendapatkan penyimpanannya sendiri yang terisolasi. Ini memastikan bahwa data yang terkait dengan satu permintaan tidak secara tidak sengaja bocor ke permintaan lain, menjaga integritas dan isolasi data.

Cara Kerja AsyncLocalStorage

Kelas AsyncLocalStorage menyediakan metode-metode kunci berikut:

• getStore(): Mengembalikan store saat ini yang terkait dengan konteks eksekusi saat ini. Jika tidak ada store, ia mengembalikan undefined.
• run(store, callback, ...args): Menjalankan callback yang disediakan dalam konteks asinkron baru. Argumen store menginisialisasi penyimpanan konteks. Semua operasi asinkron yang dipicu oleh callback akan memiliki akses ke store ini.
• enterWith(store): Memasuki konteks dari store yang disediakan. Ini berguna ketika Anda perlu secara eksplisit mengatur konteks untuk blok kode tertentu.
• disable(): Menonaktifkan instance AsyncLocalStorage. Mengakses store setelah dinonaktifkan akan menghasilkan kesalahan.

Store itu sendiri adalah objek JavaScript sederhana (atau tipe data apa pun yang Anda pilih) yang menampung variabel konteks yang ingin Anda kelola. Anda dapat menyimpan ID permintaan, informasi pengguna, atau data lain yang relevan dengan operasi saat ini.

Contoh Praktis Penggunaan AsyncLocalStorage

Mari kita ilustrasikan penggunaan AsyncLocalStorage dengan beberapa contoh praktis.

Contoh 1: Pelacakan ID Permintaan di Server Web

Pertimbangkan server web Node.js yang menggunakan Express.js. Kita ingin secara otomatis menghasilkan dan melacak ID permintaan unik untuk setiap permintaan yang masuk. ID ini dapat digunakan untuk logging, tracing, dan debugging.

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

app.use((req, res, next) => {
  const requestId = uuidv4();
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    console.log(`Request received with ID: ${requestId}`);
    next();
  });
});

app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Handling request with ID: ${requestId}`);
  res.send(`Hello, Request ID: ${requestId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Dalam contoh ini:

• Kita membuat sebuah instance AsyncLocalStorage.
• Kita menggunakan middleware Express untuk mencegat setiap permintaan yang masuk.
• Di dalam middleware, kita menghasilkan ID permintaan unik menggunakan uuidv4().
• Kita memanggil asyncLocalStorage.run() untuk membuat konteks asinkron baru. Kita menginisialisasi store dengan Map, yang akan menampung variabel konteks kita.
• Di dalam callback run(), kita mengatur requestId di store menggunakan asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId).
• Kita kemudian memanggil next() untuk meneruskan kontrol ke middleware atau penangan rute berikutnya.
• Di penangan rute (app.get('/')), kita mengambil requestId dari store menggunakan asyncLocalStorage.getStore().get('requestId').

Sekarang, tidak peduli berapa banyak operasi asinkron yang dipicu dalam penangan permintaan, Anda selalu dapat mengakses ID permintaan menggunakan asyncLocalStorage.getStore().get('requestId').

Contoh 2: Autentikasi dan Otorisasi Pengguna

Kasus penggunaan umum lainnya adalah mengelola informasi autentikasi dan otorisasi pengguna. Misalkan Anda memiliki middleware yang mengautentikasi pengguna dan mengambil ID pengguna mereka. Anda dapat menyimpan ID pengguna di AsyncLocalStorage sehingga tersedia untuk middleware dan penangan rute berikutnya.

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

// Authentication Middleware (Example)
const authenticateUser = (req, res, next) => {
  // Simulate user authentication (replace with your actual logic)
  const userId = req.headers['x-user-id'] || 'guest'; // Get User ID from Header

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
    console.log(`User authenticated with ID: ${userId}`);
    next();
  });
};

app.use(authenticateUser);

app.get('/profile', (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  console.log(`Accessing profile for user ID: ${userId}`);
  res.send(`Profile for User ID: ${userId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Dalam contoh ini, middleware authenticateUser mengambil ID pengguna (disimulasikan di sini dengan membaca header) dan menyimpannya di AsyncLocalStorage. Penangan rute /profile kemudian dapat mengakses ID pengguna tanpa harus menerimanya sebagai parameter eksplisit.

Contoh 3: Manajemen Transaksi Database

Dalam skenario yang melibatkan transaksi database, AsyncLocalStorage dapat digunakan untuk mengelola konteks transaksi. Anda dapat menyimpan koneksi database atau objek transaksi di AsyncLocalStorage, memastikan bahwa semua operasi database dalam permintaan tertentu menggunakan transaksi yang sama.

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

// Simulate a database connection
const db = {
  query: (sql, callback) => {
    const transactionId = asyncLocalStorage.getStore()?.get('transactionId') || 'No Transaction';
    console.log(`Executing SQL: ${sql} in Transaction: ${transactionId}`);
    // Simulate database query execution
    setTimeout(() => {
      callback(null, { success: true });
    }, 50);
  },
};

// Middleware to start a transaction
const startTransaction = (req, res, next) => {
  const transactionId = Math.random().toString(36).substring(2, 15); // Generate a random transaction ID

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('transactionId', transactionId);
    console.log(`Starting transaction: ${transactionId}`);
    next();
  });
};

app.use(startTransaction);

app.get('/data', (req, res) => {
  db.query('SELECT * FROM data', (err, result) => {
    if (err) {
      return res.status(500).send('Error querying data');
    }
    res.send('Data retrieved successfully');
  });
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Dalam contoh yang disederhanakan ini:

• Middleware startTransaction menghasilkan ID transaksi dan menyimpannya di AsyncLocalStorage.
• Fungsi db.query yang disimulasikan mengambil ID transaksi dari store dan mencatatnya, menunjukkan bahwa konteks transaksi tersedia dalam operasi database asinkron.

Penggunaan Tingkat Lanjut dan Pertimbangan

Middleware dan Propagasi Konteks

AsyncLocalStorage sangat berguna dalam rantai middleware. Setiap middleware dapat mengakses dan memodifikasi konteks bersama, memungkinkan Anda membangun alur pemrosesan yang kompleks dengan mudah.

Pastikan fungsi middleware Anda dirancang untuk menyebarkan konteks dengan benar. Gunakan asyncLocalStorage.run() atau asyncLocalStorage.enterWith() untuk membungkus operasi asinkron dan menjaga alur konteks.

Penanganan Kesalahan dan Pembersihan

Penanganan kesalahan yang tepat sangat penting saat menggunakan AsyncLocalStorage. Pastikan Anda menangani pengecualian dengan baik dan membersihkan sumber daya apa pun yang terkait dengan konteks. Pertimbangkan untuk menggunakan blok try...finally untuk memastikan bahwa sumber daya dilepaskan bahkan jika terjadi kesalahan.

Pertimbangan Performa

Meskipun AsyncLocalStorage menyediakan cara yang nyaman untuk mengelola konteks, penting untuk memperhatikan implikasi kinerjanya. Penggunaan AsyncLocalStorage yang berlebihan dapat menimbulkan overhead, terutama dalam aplikasi dengan throughput tinggi. Profil kode Anda untuk mengidentifikasi potensi hambatan dan optimalkan sesuai kebutuhan.

Hindari menyimpan data dalam jumlah besar di AsyncLocalStorage. Hanya simpan variabel konteks yang diperlukan. Jika Anda perlu menyimpan objek yang lebih besar, pertimbangkan untuk menyimpan referensi ke objek tersebut alih-alih objek itu sendiri.

Alternatif untuk AsyncLocalStorage

Meskipun AsyncLocalStorage adalah alat yang ampuh, ada pendekatan alternatif untuk mengelola konteks asinkron, tergantung pada kebutuhan spesifik dan kerangka kerja Anda.

• Penerusan Konteks Eksplisit: Seperti yang disebutkan sebelumnya, secara eksplisit meneruskan variabel konteks sebagai argumen ke fungsi adalah pendekatan dasar, meskipun kurang elegan.
• Objek Konteks: Membuat objek konteks khusus dan meneruskannya dapat meningkatkan keterbacaan dibandingkan dengan meneruskan variabel individual.
• Solusi Spesifik Kerangka Kerja: Banyak kerangka kerja menyediakan mekanisme manajemen konteks mereka sendiri. Misalnya, NestJS menyediakan penyedia berlingkup permintaan.

Perspektif Global dan Praktik Terbaik

Saat bekerja dengan konteks asinkron dalam konteks global, pertimbangkan hal berikut:

• Zona Waktu: Perhatikan zona waktu saat berurusan dengan informasi tanggal dan waktu dalam konteks. Simpan informasi zona waktu bersama dengan stempel waktu untuk menghindari ambiguitas.
• Lokalisasi: Jika aplikasi Anda mendukung berbagai bahasa, simpan lokal pengguna dalam konteks untuk memastikan bahwa konten ditampilkan dalam bahasa yang benar.
• Mata Uang: Jika aplikasi Anda menangani transaksi keuangan, simpan mata uang pengguna dalam konteks untuk memastikan bahwa jumlah ditampilkan dengan benar.
• Format Data: Waspadai berbagai format data yang digunakan di berbagai wilayah. Misalnya, format tanggal dan format angka dapat sangat bervariasi.

Kesimpulan

AsyncLocalStorage menyediakan solusi yang kuat dan elegan untuk mengelola variabel berlingkup permintaan di lingkungan JavaScript asinkron. Dengan menciptakan konteks yang persisten di seluruh batasan asinkron, ini menyederhanakan kode, mengurangi ketergantungan, dan meningkatkan kemudahan pemeliharaan. Dengan memahami kemampuan dan batasannya, Anda dapat memanfaatkan AsyncLocalStorage untuk membangun aplikasi yang kuat, dapat diskalakan, dan sadar global.

Menguasai konteks asinkron sangat penting bagi setiap pengembang JavaScript yang bekerja dengan kode asinkron. Manfaatkan AsyncLocalStorage dan teknik manajemen konteks lainnya untuk menulis aplikasi yang lebih bersih, lebih mudah dipelihara, dan lebih andal.