Konteks Asinkron JavaScript: Variabel Berlingkup Permintaan untuk Aplikasi Global

Dalam lanskap pengembangan web yang terus berkembang, membangun aplikasi yang tangguh dan dapat diskalakan, terutama yang melayani audiens global, menuntut pemahaman mendalam tentang pemrograman asinkron dan manajemen konteks. Postingan blog ini menyelami dunia Konteks Asinkron JavaScript yang menarik, sebuah teknik canggih untuk menangani variabel berlingkup permintaan dan secara signifikan meningkatkan kinerja, pemeliharaan, dan kemudahan debug aplikasi Anda, terutama dalam konteks layanan mikro dan sistem terdistribusi.

Memahami Tantangan: Operasi Asinkron dan Kehilangan Konteks

Aplikasi web modern dibangun di atas operasi asinkron. Mulai dari menangani permintaan pengguna hingga berinteraksi dengan basis data, memanggil API, dan melakukan tugas latar belakang, sifat asinkron dari JavaScript adalah fundamental. Namun, sifat asinkron ini menimbulkan tantangan signifikan: kehilangan konteks. Ketika sebuah permintaan diproses, data yang terkait dengan permintaan tersebut (misalnya, ID pengguna, informasi sesi, ID korelasi untuk pelacakan) harus dapat diakses di seluruh siklus hidup pemrosesan, bahkan di beberapa panggilan fungsi asinkron.

Pertimbangkan skenario di mana seorang pengguna dari, katakanlah, Tokyo (Jepang) mengirimkan permintaan ke platform e-commerce global. Permintaan tersebut memicu serangkaian operasi: otentikasi, otorisasi, pengambilan data dari basis data (yang mungkin berlokasi di Irlandia), pemrosesan pesanan, dan akhirnya, pengiriman email konfirmasi. Tanpa manajemen konteks yang tepat, informasi penting seperti lokal pengguna (untuk pemformatan mata uang dan bahasa), alamat IP asal permintaan (untuk keamanan), dan pengidentifikasi unik untuk melacak permintaan di semua layanan ini akan hilang saat operasi asinkron berlangsung.

Secara tradisional, para pengembang mengandalkan solusi sementara seperti meneruskan variabel konteks secara manual melalui parameter fungsi atau menggunakan variabel global. Namun, pendekatan ini seringkali merepotkan, rentan kesalahan, dan dapat menghasilkan kode yang sulit dibaca dan dipelihara. Penerusan konteks manual bisa cepat menjadi rumit seiring bertambahnya jumlah operasi asinkron dan panggilan fungsi bersarang. Variabel global, di sisi lain, dapat menimbulkan efek samping yang tidak diinginkan dan menyulitkan penalaran tentang keadaan aplikasi, terutama di lingkungan multi-threaded atau dengan layanan mikro.

Memperkenalkan Konteks Asinkron: Solusi yang Ampuh

Konteks Asinkron JavaScript menyediakan solusi yang lebih bersih dan elegan untuk masalah propagasi konteks. Ini memungkinkan Anda untuk mengaitkan data (konteks) dengan operasi asinkron dan memastikan bahwa data ini secara otomatis tersedia di seluruh rantai eksekusi, terlepas dari jumlah panggilan asinkron atau tingkat persarangan. Konteks ini berlingkup permintaan, artinya konteks yang terkait dengan satu permintaan terisolasi dari permintaan lain, memastikan integritas data dan mencegah kontaminasi silang.

Manfaat Utama Menggunakan Konteks Asinkron:

• Keterbacaan Kode yang Lebih Baik: Mengurangi kebutuhan untuk penerusan konteks manual, menghasilkan kode yang lebih bersih dan lebih ringkas.
• Pemeliharaan yang Ditingkatkan: Memudahkan pelacakan dan pengelolaan data konteks, menyederhanakan proses debug dan pemeliharaan.
• Penanganan Kesalahan yang Disederhanakan: Memungkinkan penanganan kesalahan terpusat dengan menyediakan akses ke informasi konteks selama pelaporan kesalahan.
• Kinerja yang Ditingkatkan: Mengoptimalkan penggunaan sumber daya dengan memastikan data konteks yang tepat tersedia saat dibutuhkan.
• Keamanan yang Ditingkatkan: Memfasilitasi operasi yang aman dengan mudah melacak informasi sensitif, seperti ID pengguna dan token otentikasi, di semua panggilan asinkron.

Mengimplementasikan Konteks Asinkron di Node.js (dan seterusnya)

Meskipun bahasa JavaScript sendiri tidak memiliki fitur Konteks Asinkron bawaan, beberapa pustaka dan teknik telah muncul untuk menyediakan fungsionalitas ini, terutama di lingkungan Node.js. Mari kita jelajahi beberapa pendekatan umum:

1. Modul `async_hooks` (inti Node.js)

Node.js menyediakan modul bawaan bernama `async_hooks` yang menawarkan API tingkat rendah untuk melacak sumber daya asinkron. Ini memungkinkan Anda untuk melacak siklus hidup operasi asinkron dan mengaitkan ke berbagai peristiwa seperti pembuatan, sebelum eksekusi, dan setelah eksekusi. Meskipun kuat, modul `async_hooks` memerlukan lebih banyak upaya manual untuk mengimplementasikan propagasi konteks dan biasanya digunakan sebagai blok bangunan untuk pustaka tingkat yang lebih tinggi.

            const async_hooks = require('async_hooks');

const context = new Map();

let executionAsyncId = 0;

const init = (asyncId, type, triggerAsyncId, resource) => {
  context.set(asyncId, {}); // Inisialisasi objek konteks untuk setiap operasi asinkron
};

const before = (asyncId) => {
  executionAsyncId = asyncId;
};

const after = (asyncId) => {
  executionAsyncId = 0; // Kosongkan asyncId eksekusi saat ini
};

const destroy = (asyncId) => {
  context.delete(asyncId); // Hapus konteks saat operasi asinkron selesai
};

const asyncHook = async_hooks.createHook({
  init,
  before,
  after,
  destroy,
});

asyncHook.enable();

function getContext() {
  return context.get(executionAsyncId) || {};
}

function setContext(data) {
  const currentContext = getContext();
  context.set(executionAsyncId, { ...currentContext, ...data });
}

async function doSomethingAsync() {
  const contextData = getContext();
  console.log('Inside doSomethingAsync context:', contextData);
  // ... operasi asinkron ...
}

async function main() {
  // Simulasikan sebuah permintaan
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);
  setContext({ requestId });
  console.log('Outside doSomethingAsync context:', getContext());
  await doSomethingAsync();
}

main();

            

              
                Copy
              
            
          

Penjelasan:

• `async_hooks.createHook()`: Membuat sebuah hook yang mencegat peristiwa siklus hidup sumber daya asinkron.
• `init`: Dipanggil ketika sumber daya asinkron baru dibuat. Kami menggunakannya untuk menginisialisasi objek konteks untuk sumber daya tersebut.
• `before`: Dipanggil tepat sebelum callback sumber daya asinkron dieksekusi. Kami menggunakannya untuk memperbarui konteks eksekusi.
• `after`: Dipanggil setelah callback dieksekusi.
• `destroy`: Dipanggil ketika sumber daya asinkron dihancurkan. Kami menghapus konteks yang terkait.
• `getContext()` dan `setContext()`: Fungsi pembantu untuk membaca dan menulis ke penyimpanan konteks.

Meskipun contoh ini menunjukkan prinsip-prinsip inti, seringkali lebih mudah dan lebih dapat dipelihara untuk menggunakan pustaka khusus.

2. Menggunakan Pustaka `cls-hooked` atau `continuation-local-storage`

Untuk pendekatan yang lebih efisien, pustaka seperti `cls-hooked` (atau pendahulunya `continuation-local-storage`, yang menjadi dasar `cls-hooked`) menyediakan abstraksi tingkat yang lebih tinggi di atas `async_hooks`. Pustaka ini menyederhanakan proses pembuatan dan pengelolaan konteks. Mereka biasanya menggunakan "penyimpanan" (seringkali `Map` atau struktur data serupa) untuk menampung data konteks, dan mereka secara otomatis menyebarkan konteks di seluruh operasi asinkron.

            const { AsyncLocalStorage } = require('node:async_hooks');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function middleware(req, res, next) {
  const requestId = Math.random().toString(36).substring(2, 15);
  asyncLocalStorage.run({ requestId }, () => {
    // Logika penanganan permintaan lainnya...
    console.log('Middleware Context:', asyncLocalStorage.getStore());
    next();
  });
}

async function doSomethingAsync() {
  const store = asyncLocalStorage.getStore();
  console.log('Inside doSomethingAsync:', store);
  // ... operasi asinkron ...
}

async function routeHandler(req, res) {
  console.log('Route Handler Context:', asyncLocalStorage.getStore());
  await doSomethingAsync();
  res.send('Request processed');
}

// Simulasikan sebuah permintaan
const request = { /*...*/ };
const response = { send: (message) => console.log('Response:', message) };

middleware(request, response, () => {
  routeHandler(request, response);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Penjelasan:

• `AsyncLocalStorage`: Kelas inti dari Node.js ini digunakan untuk membuat sebuah instance untuk mengelola konteks asinkron.
• `asyncLocalStorage.run(context, callback)`: Metode ini digunakan untuk mengatur konteks untuk fungsi callback yang disediakan. Ini secara otomatis menyebarkan konteks ke setiap operasi asinkron yang dilakukan di dalam callback.
• `asyncLocalStorage.getStore()`: Metode ini digunakan untuk mengakses konteks saat ini di dalam operasi asinkron. Ini mengambil konteks yang telah diatur oleh `asyncLocalStorage.run()`.

Menggunakan `AsyncLocalStorage` menyederhanakan manajemen konteks. Ini secara otomatis menangani propagasi data konteks melintasi batas-batas asinkron, mengurangi kode boilerplate.

3. Propagasi Konteks dalam Kerangka Kerja

Banyak kerangka kerja web modern, seperti NestJS, Express, Koa, dan lainnya, menyediakan dukungan bawaan atau pola yang direkomendasikan untuk mengimplementasikan Konteks Asinkron dalam struktur aplikasi mereka. Kerangka kerja ini sering berintegrasi dengan pustaka seperti `cls-hooked` atau menyediakan mekanisme manajemen konteks mereka sendiri. Pilihan kerangka kerja sering menentukan cara yang paling tepat untuk menangani variabel berlingkup permintaan, tetapi prinsip-prinsip dasarnya tetap sama.

Misalnya, di NestJS, Anda dapat memanfaatkan lingkup `REQUEST` dan modul `AsyncLocalStorage` untuk mengelola konteks permintaan. Ini memungkinkan Anda untuk mengakses data spesifik permintaan di dalam layanan dan controller, sehingga memudahkan penanganan otentikasi, pencatatan log, dan operasi terkait permintaan lainnya.

Contoh Praktis dan Kasus Penggunaan

Mari kita jelajahi bagaimana Konteks Asinkron dapat diterapkan dalam beberapa skenario praktis dalam aplikasi global:

1. Pencatatan Log dan Pelacakan

Bayangkan sebuah sistem terdistribusi dengan layanan mikro yang diterapkan di berbagai wilayah (misalnya, layanan di Singapura untuk pengguna Asia, layanan di Brasil untuk pengguna Amerika Selatan, dan layanan di Jerman untuk pengguna Eropa). Setiap layanan menangani sebagian dari keseluruhan pemrosesan permintaan. Dengan menggunakan Konteks Asinkron, Anda dapat dengan mudah menghasilkan dan menyebarkan ID korelasi unik untuk setiap permintaan saat mengalir melalui sistem. ID ini dapat ditambahkan ke pernyataan log, memungkinkan Anda untuk melacak perjalanan permintaan di beberapa layanan, bahkan melintasi batas geografis.

            
// Contoh kode-semu (Ilustratif)
const correlationId = generateCorrelationId();
asyncLocalStorage.run({ correlationId }, async () => {
  // Layanan 1
  log('Service 1: Request received', { correlationId });
  await callService2();
});

async function callService2() {
  // Layanan 2
  log('Service 2: Processing request', { correlationId: asyncLocalStorage.getStore().correlationId });
  // ... Panggil basis data, dll.
}

            

              
                Copy
              
            
          

Pendekatan ini memungkinkan debugging, analisis kinerja, dan pemantauan aplikasi Anda yang efisien dan efektif di berbagai lokasi geografis. Pertimbangkan untuk menggunakan pencatatan log terstruktur (misalnya, format JSON) untuk kemudahan penguraian dan kueri di berbagai platform pencatatan log (misalnya, ELK Stack, Splunk).

2. Otentikasi dan Otorisasi

Dalam platform e-commerce global, pengguna dari berbagai negara mungkin memiliki tingkat izin yang berbeda. Dengan menggunakan Konteks Asinkron, Anda dapat menyimpan informasi otentikasi pengguna (misalnya, ID pengguna, peran, izin) dalam konteks. Informasi ini menjadi tersedia untuk semua bagian aplikasi selama siklus hidup permintaan. Pendekatan ini menghilangkan kebutuhan untuk berulang kali meneruskan informasi otentikasi pengguna melalui panggilan fungsi atau melakukan beberapa kueri basis data untuk pengguna yang sama. Pendekatan ini sangat membantu jika platform Anda mendukung Single Sign-On (SSO) dengan penyedia identitas dari berbagai negara, seperti Jepang, Australia, atau Kanada, memastikan pengalaman yang mulus dan aman bagi pengguna di seluruh dunia.

            
// Kode-semu
// Middleware
async function authenticateUser(req, res, next) {
  const user = await authenticate(req.headers.authorization); // Asumsikan ada logika otentikasi
  asyncLocalStorage.run({ user }, () => {
    next();
  });
}

// Di dalam penangan rute
function getUserData() {
  const user = asyncLocalStorage.getStore().user;
  // Akses informasi pengguna, mis., user.roles, user.country, dll.
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. Lokalisasi dan Internasionalisasi (i18n)

Aplikasi global perlu beradaptasi dengan preferensi pengguna, termasuk bahasa, mata uang, dan format tanggal/waktu. Dengan memanfaatkan Konteks Asinkron, Anda dapat menyimpan lokal dan pengaturan pengguna lainnya dalam konteks. Data ini kemudian secara otomatis menyebar ke semua komponen aplikasi, memungkinkan rendering konten dinamis, konversi mata uang, dan pemformatan tanggal/waktu berdasarkan lokasi atau bahasa pilihan pengguna. Ini memudahkan pembuatan aplikasi untuk komunitas internasional dari, misalnya, Argentina hingga Vietnam.

            
// Kode-semu
// Middleware
async function setLocale(req, res, next) {
  const userLocale = req.headers['accept-language'] || 'en-US';
  asyncLocalStorage.run({ locale: userLocale }, () => {
    next();
  });
}

// Di dalam sebuah komponen
function formatPrice(price, currency) {
  const locale = asyncLocalStorage.getStore().locale;
  // Gunakan pustaka lokalisasi (mis., Intl) untuk memformat harga
  const formattedPrice = new Intl.NumberFormat(locale, { style: 'currency', currency }).format(price);
  return formattedPrice;
}

            

              
                Copy
              
            
          

4. Penanganan dan Pelaporan Kesalahan

Ketika kesalahan terjadi dalam aplikasi yang kompleks dan terdistribusi secara global, sangat penting untuk menangkap konteks yang cukup untuk mendiagnosis dan menyelesaikan masalah dengan cepat. Dengan menggunakan Konteks Asinkron, Anda dapat memperkaya log kesalahan dengan informasi spesifik permintaan, seperti ID pengguna, ID korelasi, atau bahkan lokasi pengguna. Ini memudahkan identifikasi akar penyebab kesalahan dan menunjukkan permintaan spesifik yang terpengaruh. Jika aplikasi Anda menggunakan berbagai layanan pihak ketiga, seperti gateway pembayaran yang berbasis di Singapura atau penyimpanan cloud di Australia, detail konteks ini menjadi sangat berharga selama pemecahan masalah.

            
// Kode-semu
try {
  // ... beberapa operasi ...
} catch (error) {
  const contextData = asyncLocalStorage.getStore();
  logError(error, { ...contextData }); // Sertakan informasi konteks dalam log kesalahan
  // ... tangani kesalahan ...
}

            

              
                Copy
              
            
          

Praktik Terbaik dan Pertimbangan

Meskipun Konteks Asinkron menawarkan banyak manfaat, penting untuk mengikuti praktik terbaik untuk memastikan implementasinya efektif dan dapat dipelihara:

• Gunakan Pustaka Khusus: Manfaatkan pustaka seperti `cls-hooked` atau fitur manajemen konteks spesifik kerangka kerja untuk menyederhanakan dan mengefisienkan propagasi konteks.
• Perhatikan Penggunaan Memori: Objek konteks yang besar dapat menghabiskan memori. Hanya simpan data yang diperlukan untuk permintaan saat ini.
• Hapus Konteks di Akhir Permintaan: Pastikan bahwa konteks dihapus dengan benar setelah permintaan selesai. Ini mencegah data konteks bocor ke permintaan berikutnya.
• Pertimbangkan Penanganan Kesalahan: Implementasikan penanganan kesalahan yang kuat untuk mencegah pengecualian yang tidak tertangani mengganggu propagasi konteks.
• Uji Secara Menyeluruh: Tulis pengujian komprehensif untuk memverifikasi bahwa data konteks disebarkan dengan benar di semua operasi asinkron dan dalam semua skenario. Pertimbangkan pengujian dengan pengguna di seluruh zona waktu global (misalnya, pengujian pada waktu yang berbeda dalam sehari dengan pengguna di London, Beijing, atau New York).
• Dokumentasi: Dokumentasikan strategi manajemen konteks Anda dengan jelas sehingga pengembang dapat memahaminya dan bekerja dengannya secara efektif. Sertakan dokumentasi ini dengan sisa basis kode.
• Hindari Penggunaan Berlebihan: Gunakan Konteks Asinkron dengan bijaksana. Jangan menyimpan data dalam konteks yang sudah tersedia sebagai parameter fungsi atau yang tidak relevan dengan permintaan saat ini.
• Pertimbangan Kinerja: Meskipun Konteks Asinkron sendiri biasanya tidak menimbulkan overhead kinerja yang signifikan, operasi yang Anda lakukan dengan data di dalam konteks dapat memengaruhi kinerja. Optimalkan akses data dan minimalkan komputasi yang tidak perlu.
• Pertimbangan Keamanan: Jangan pernah menyimpan data sensitif (misalnya, kata sandi) secara langsung di dalam konteks. Tangani dan amankan informasi yang Anda gunakan dalam konteks, dan pastikan Anda mematuhi praktik terbaik keamanan setiap saat.

Kesimpulan: Memberdayakan Pengembangan Aplikasi Global

Konteks Asinkron JavaScript menyediakan solusi yang kuat dan elegan untuk mengelola variabel berlingkup permintaan dalam aplikasi web modern. Dengan menerapkan teknik ini, pengembang dapat membangun aplikasi yang lebih tangguh, dapat dipelihara, dan beperforma tinggi, terutama yang menargetkan audiens global. Dari menyederhanakan pencatatan log dan pelacakan hingga memfasilitasi otentikasi dan lokalisasi, Konteks Asinkron membuka banyak manfaat yang akan memungkinkan Anda membuat aplikasi yang benar-benar dapat diskalakan dan ramah pengguna untuk pengguna internasional, menciptakan dampak positif pada pengguna dan bisnis global Anda.

Dengan memahami prinsip-prinsipnya, memilih alat yang tepat (seperti `async_hooks` atau pustaka seperti `cls-hooked`), dan mematuhi praktik terbaik, Anda dapat memanfaatkan kekuatan Konteks Asinkron untuk meningkatkan alur kerja pengembangan Anda dan menciptakan pengalaman pengguna yang luar biasa untuk basis pengguna yang beragam dan global. Baik Anda sedang membangun arsitektur layanan mikro, platform e-commerce skala besar, atau API sederhana, memahami dan memanfaatkan Konteks Asinkron secara efektif sangat penting untuk kesuksesan di dunia pengembangan web yang berkembang pesat saat ini.