Nauja JavaScript supergalia: „every“ iteratoriaus pagalbinė funkcija universalioms srauto sąlygoms

Besikeičiančiame modernios programinės įrangos kūrimo pasaulyje, duomenų, kuriuos apdorojame, apimtys nuolat auga. Nuo realaus laiko analizės prietaisų skydelių, apdorojančių WebSocket srautus, iki serverio programų, analizuojančių didžiulius žurnalo failus, gebėjimas efektyviai valdyti duomenų sekas yra svarbesnis nei bet kada. Ilgus metus JavaScript programuotojai smarkiai rėmėsi gausiais, deklaratyviais metodais, prieinamais `Array.prototype` – `map`, `filter`, `reduce` ir `every` – kolekcijoms valdyti. Tačiau šis patogumas turėjo svarbų trūkumą: jūsų duomenys turėjo būti masyvas arba turėjote būti pasirengę sumokėti kainą už jų konvertavimą į masyvą.

Šis konvertavimo žingsnis, dažnai atliekamas su `Array.from()` arba išskleidimo sintakse (`[...]`), sukuria esminę įtampą. Mes naudojame iteratorius ir generatorius būtent dėl jų atminties efektyvumo ir lėtojo įvertinimo, ypač dirbant su dideliais ar begaliniais duomenų rinkiniais. Priverstinis šių duomenų talpinimas į atmintyje esantį masyvą vien tam, kad būtų galima naudoti patogų metodą, panaikina šiuos pagrindinius privalumus, sukeldamas našumo problemas ir galimas atminties perpildymo klaidas. Tai klasikinis atvejis, kai bandoma į apvalią skylę įstatyti kvadratinį kaištį.

Pristatome Iteratorių pagalbinių funkcijų (Iterator Helpers) pasiūlymą – transformuojančią TC39 iniciatyvą, kuri iš naujo apibrėš, kaip mes sąveikaujame su visais iteruojamais duomenimis JavaScript. Šis pasiūlymas papildo `Iterator.prototype` galingų, grandininių metodų rinkiniu, suteikdamas masyvo metodų išraiškingumą tiesiogiai bet kuriam iteruojamam šaltiniui be atminties sąnaudų. Šiandien mes nuodugniai nagrinėsime vieną iš įtakingiausių terminalinių metodų iš šio naujo rinkinio: `Iterator.prototype.every`. Šis metodas yra universalus tikrintojas, suteikiantis švarų, labai našų ir atmintį tausojantį būdą patvirtinti, ar kiekvienas elementas bet kurioje iteruojamoje sekoje atitinka nurodytą taisyklę.

Šis išsamus vadovas išnagrinės `every` mechaniką, praktinius pritaikymus ir našumo pasekmes. Išanalizuosime jo elgseną su paprastomis kolekcijomis, sudėtingais generatoriais ir net begaliniais srautais, parodydami, kaip jis įgalina naują paradigmą rašyti saugesnį, efektyvesnį ir išraiškingesnį JavaScript kodą pasaulinei auditorijai.

Paradigmos pokytis: kodėl mums reikia iteratorių pagalbinių funkcijų

Norint visiškai įvertinti `Iterator.prototype.every`, pirmiausia turime suprasti pagrindines iteracijos JavaScript koncepcijas ir specifines problemas, kurias iteratorių pagalbinės funkcijos yra sukurtos spręsti.

Iteratoriaus protokolas: greitas priminimas

Savo esme JavaScript iteracijos modelis yra pagrįstas paprasta sutartimi. Iteruojamas objektas (iterable) yra objektas, kuris apibrėžia, kaip per jį galima pereiti cikle (pvz., `Array`, `String`, `Map`, `Set`). Jis tai daro įgyvendindamas `[Symbol.iterator]` metodą. Kai šis metodas iškviečiamas, jis grąžina iteratorių. Iteratorius yra objektas, kuris faktiškai generuoja verčių seką, įgyvendindamas `next()` metodą. Kiekvienas `next()` iškvietimas grąžina objektą su dviem savybėmis: `value` (kita vertė sekoje) ir `done` (loginė reikšmė, kuri yra `true`, kai seka baigta).

Šis protokolas įgalina `for...of` ciklus, išskleidimo sintaksę ir destruktūrizavimo priskyrimus. Tačiau iššūkis buvo tas, kad trūko natūralių metodų darbui tiesiogiai su iteratoriumi. Tai lėmė du įprastus, bet neoptimalius kodavimo modelius.

Senieji būdai: išsamumas prieš neefektyvumą

Apsvarstykime įprastą užduotį: patikrinti, ar visos vartotojo pateiktos žymės duomenų struktūroje yra ne tuščios eilutės.

1 modelis: rankinis `for...of` ciklas

Šis metodas yra efektyvus atminties požiūriu, bet išsamus ir imperatyvus.

function* getTags() {
yield 'JavaScript';
yield 'WebDev';
yield ''; // Netinkama žymė
yield 'Performance';
}

const tagsIterator = getTags();
let allTagsAreValid = true;
for (const tag of tagsIterator) {
if (typeof tag !== 'string' || tag.length === 0) {
allTagsAreValid = false;
break; // Turime nepamiršti rankiniu būdu nutraukti ciklą
}
}

console.log(allTagsAreValid); // false

Šis kodas veikia puikiai, tačiau reikalauja šabloninio kodo. Turime inicijuoti žymės kintamąjį, parašyti ciklo struktūrą, įgyvendinti sąlyginę logiką, atnaujinti žymę ir, svarbiausia, nepamiršti `break` sakinio, kad išvengtume nereikalingo darbo. Tai prideda kognityvinės apkrovos ir yra mažiau deklaratyvu, nei norėtume.

2 modelis: neefektyvus masyvo konvertavimas

Šis metodas yra deklaratyvus, bet aukoja našumą ir atmintį.

const tagsArray = [...getTags()]; // Neefektyvu! Sukuria pilną masyvą atmintyje.
const allTagsAreValid = tagsArray.every(tag => typeof tag === 'string' && tag.length > 0);

console.log(allTagsAreValid); // false

Šį kodą daug lengviau skaityti, bet jis brangiai kainuoja. Išskleidimo operatorius `...` pirmiausia išsemia visą iteratorių, sukuriant naują masyvą su visais jo elementais. Jei `getTags()` skaitytų duomenis iš failo su milijonais žymių, tai sunaudotų milžinišką atminties kiekį, potencialiai sugadindamas procesą. Tai visiškai paneigia generatoriaus naudojimo prasmę.

Iteratorių pagalbinės funkcijos išsprendžia šį konfliktą, siūlydamos geriausią iš abiejų pasaulių: deklaratyvų masyvo metodų stilių, suderintą su tiesioginės iteracijos atminties efektyvumu.

Universalus tikrintojas: išsami `Iterator.prototype.every` analizė

`every` metodas yra terminalinė operacija, reiškianti, kad jis sunaudoja iteratorių, kad sukurtų vieną galutinę vertę. Jo tikslas yra patikrinti, ar kiekvienas iteratoriaus pateiktas elementas atitinka testą, įgyvendintą pateiktoje atgalinio iškvietimo funkcijoje.

Sintaksė ir parametrai

Metodo signatūra yra sukurta taip, kad būtų iš karto atpažįstama bet kuriam programuotojui, dirbusiam su `Array.prototype.every`.

iterator.every(callbackFn)

`callbackFn` yra operacijos šerdis. Tai funkcija, kuri vykdoma vieną kartą kiekvienam iteratoriaus pateiktam elementui, kol sąlyga yra išspręsta. Ji gauna du argumentus:

• `value`: dabartinio elemento vertė, apdorojama sekoje.
• `index`: dabartinio elemento indeksas (nuo nulio).

Atgalinio iškvietimo funkcijos grąžinama vertė lemia rezultatą. Jei ji grąžina „teisingą“ (truthy) vertę (bet kas, kas nėra `false`, `0`, `''`, `null`, `undefined` ar `NaN`), laikoma, kad elementas išlaikė testą. Jei ji grąžina „klaidingą“ (falsy) vertę, elementas testo neišlaiko.

Grąžinama vertė ir vykdymo nutraukimas

Pats `every` metodas grąžina vieną loginę reikšmę:

• Jis grąžina `false`, kai tik `callbackFn` grąžina klaidingą vertę bet kuriam elementui. Tai yra kritiškai svarbus vykdymo nutraukimo (short-circuiting) elgesys. Iteracija nedelsiant sustabdoma ir daugiau elementų iš šaltinio iteratoriaus neimama.
• Jis grąžina `true`, jei iteratorius yra visiškai išsemtas, o `callbackFn` grąžino teisingą vertę kiekvienam elementui.

Kraštutiniai atvejai ir niuansai

• Tušti iteratoriai: Kas nutinka, jei iškviečiate `every` iteratoriui, kuris nepateikia jokių verčių? Jis grąžina `true`. Ši koncepcija logikoje žinoma kaip tuščioji tiesa. Sąlyga „kiekvienas elementas išlaiko testą“ yra techniškai teisinga, nes nebuvo rasta nė vieno elemento, kuris testo neišlaikytų.
• Šalutiniai poveikiai atgalinio iškvietimo funkcijose: Dėl vykdymo nutraukimo, turėtumėte būti atsargūs, jei jūsų atgalinio iškvietimo funkcija sukelia šalutinius poveikius (pvz., registravimas, išorinių kintamųjų keitimas). Atgalinio iškvietimo funkcija nebus paleista visiems elementams, jei ankstesnis elementas neišlaikys testo.
• Klaidų tvarkymas: Jei šaltinio iteratoriaus `next()` metodas išmeta klaidą arba jei pati `callbackFn` išmeta klaidą, `every` metodas persiųs šią klaidą ir iteracija bus sustabdyta.

Praktinis pritaikymas: nuo paprastų patikrinimų iki sudėtingų srautų

Ištirkime `Iterator.prototype.every` galią su įvairiais praktiniais pavyzdžiais, kurie pabrėžia jo universalumą skirtinguose scenarijuose ir duomenų struktūrose, randamose pasaulinėse programose.

1 pavyzdys: DOM elementų tikrinimas

Web programuotojai dažnai dirba su `NodeList` objektais, kuriuos grąžina `document.querySelectorAll()`. Nors modernios naršyklės padarė `NodeList` iteruojamu, tai nėra tikras `Array`. `every` puikiai tinka šiam atvejui.

// HTML:


const formInputs = document.querySelectorAll('form input');

// Patikrinkite, ar visi formos laukai turi reikšmę, nekuriant masyvo
const allFieldsAreFilled = formInputs.values().every(input => input.value.trim() !== '');

if (allFieldsAreFilled) {
console.log('Visi laukai užpildyti. Pasiruošta siųsti.');
} else {
console.log('Prašome užpildyti visus privalomus laukus.');
}

2 pavyzdys: tarptautinio duomenų srauto tikrinimas

Įsivaizduokite serverio programą, apdorojančią vartotojų registracijos duomenų srautą iš CSV failo ar API. Dėl atitikties reikalavimų turime užtikrinti, kad kiekvienas vartotojo įrašas priklauso leistinų šalių rinkiniui.

const ALLOWED_COUNTRY_CODES = new Set(['US', 'CA', 'GB', 'DE', 'AU']);

// Generatorius, simuliuojantis didelį vartotojų įrašų duomenų srautą
function* userRecordStream() {
yield { userId: 1, country: 'US' };
console.log('Patikrintas vartotojas 1');
yield { userId: 2, country: 'DE' };
console.log('Patikrintas vartotojas 2');
yield { userId: 3, country: 'MX' }; // Meksika nėra leistinų šalių rinkinyje
console.log('Patikrintas vartotojas 3 - TAI NEBUS UŽREGISTRUOTA');
yield { userId: 4, country: 'GB' };
console.log('Patikrintas vartotojas 4 - TAI NEBUS UŽREGISTRUOTA');
}

const records = userRecordStream();
const allRecordsAreCompliant = records.every(
record => ALLOWED_COUNTRY_CODES.has(record.country)
);

if (allRecordsAreCompliant) {
console.log('Duomenų srautas atitinka reikalavimus. Pradedamas paketinis apdorojimas.');
} else {
console.log('Atitikties patikrinimas nepavyko. Sraute rastas netinkamas šalies kodas.');
}

Šis pavyzdys puikiai parodo vykdymo nutraukimo galią. Kai tik aptinkamas įrašas iš 'MX', `every` grąžina `false`, ir iš generatoriaus daugiau duomenų neprašoma. Tai neįtikėtinai efektyvu tikrinant didžiulius duomenų rinkinius.

3 pavyzdys: darbas su begalinėmis sekomis

Tikrasis lėtosios operacijos išbandymas yra jos gebėjimas dirbti su begalinėmis sekomis. `every` gali su jomis dirbti, su sąlyga, kad sąlyga galiausiai taps klaidinga.

// Begalinės lyginių skaičių sekos generatorius
function* infiniteEvenNumbers() {
let n = 0;
while (true) {
yield n;
n += 2;
}
}

// Negalime patikrinti, ar VISI skaičiai yra mažesni už 100, nes tai veiktų amžinai.
// Bet galime patikrinti, ar jie VISI yra neneigiami, kas yra tiesa, bet taip pat veiktų amžinai.

// Praktiškas patikrinimas: ar visi skaičiai sekoje iki tam tikro taško yra tinkami?
// Panaudokime `every` kartu su kita iteratoriaus pagalbine funkcija, `take` (hipotetiška šiuo metu, bet pasiūlymo dalis).

// Laikykimės gryno `every` pavyzdžio. Galime patikrinti sąlygą, kuri garantuotai taps klaidinga.
const numbers = infiniteEvenNumbers();

// Šis patikrinimas galiausiai taps klaidingas ir saugiai baigsis.
const areAllBelow100 = numbers.every(n => n < 100);

console.log(`Ar visi begaliniai lyginiai skaičiai yra mažesni už 100? ${areAllBelow100}`); // false

Iteracija vyks per 0, 2, 4, ... iki 98. Kai pasieks 100, sąlyga `100 < 100` yra klaidinga. `every` nedelsiant grąžina `false` ir nutraukia begalinį ciklą. Tai būtų neįmanoma su masyvu pagrįstu metodu.

Iterator.every prieš Array.every: taktinių sprendimų vadovas

Pasirinkimas tarp `Iterator.prototype.every` ir `Array.prototype.every` yra svarbus architektūrinis sprendimas. Štai analizė, padėsianti jums pasirinkti.

Paprastas sprendimų medis

Norėdami nuspręsti, kurį metodą naudoti, užduokite sau šiuos klausimus:

1. Ar mano duomenys jau yra masyvas?
   • Taip: Ar masyvas yra pakankamai didelis, kad atmintis galėtų kelti susirūpinimą? Jei ne, `Array.prototype.every` yra puikus ir dažnai paprastesnis pasirinkimas.
   • Ne: Pereikite prie kito klausimo.
2. Ar mano duomenų šaltinis yra iteruojamas objektas, bet ne masyvas (pvz., `Set`, generatorius, srautas)?
   • Taip: `Iterator.prototype.every` yra idealus pasirinkimas. Venkite `Array.from()` sąnaudų.
3. Ar atminties efektyvumas yra kritinis šios operacijos reikalavimas?
   • Taip: `Iterator.prototype.every` yra pranašesnis pasirinkimas, nepriklausomai nuo duomenų šaltinio.

Kelias į standartizaciją: naršyklių ir vykdymo aplinkų palaikymas

2023 m. pabaigoje „Iterator Helpers“ pasiūlymas yra 3 etape TC39 standartizacijos procese. 3 etapas, dar vadinamas „Kandidato“ etapu, reiškia, kad pasiūlymo dizainas yra baigtas ir dabar yra paruoštas naršyklių kūrėjų įgyvendinimui bei platesnės kūrėjų bendruomenės atsiliepimams. Labai tikėtina, kad jis bus įtrauktas į artėjantį ECMAScript standartą (pvz., ES2024 arba ES2025).

Nors šiandien `Iterator.prototype.every` galite nerasti natūraliai palaikomo visose naršyklėse, galite pradėti naudotis jo galia nedelsiant per tvirtą JavaScript ekosistemą:

• Polifilai (Polyfills): Dažniausias būdas naudoti ateities funkcijas yra su polifilu. `core-js` biblioteka, standartas JavaScript polifilams, palaiko iteratorių pagalbinių funkcijų pasiūlymą. Įtraukę ją į savo projektą, galite naudoti naują sintaksę, tarsi ji būtų natūraliai palaikoma.
• Transpiliatoriai (Transpilers): Įrankiai, tokie kaip Babel, gali būti sukonfigūruoti su specifiniais įskiepiais, kad transformuotų naują iteratorių pagalbinių funkcijų sintaksę į lygiavertį, atgal suderinamą kodą, veikiantį senesnėse JavaScript aplinkose.

Norėdami gauti naujausią informaciją apie pasiūlymo statusą ir naršyklių suderinamumą, rekomenduojame ieškoti „TC39 Iterator Helpers proposal“ GitHub platformoje arba pasikonsultuoti su web suderinamumo ištekliais, tokiais kaip MDN Web Docs.

Išvada: nauja efektyvaus ir išraiškingo duomenų apdorojimo era

`Iterator.prototype.every` ir platesnio iteratorių pagalbinių funkcijų rinkinio pridėjimas yra daugiau nei tik sintaksinis patogumas; tai fundamentalus JavaScript duomenų apdorojimo galimybių patobulinimas. Jis užpildo ilgai egzistavusią spragą kalboje, įgalindamas programuotojus rašyti kodą, kuris yra tuo pačiu metu išraiškingesnis, našesnis ir dramatiškai efektyvesnis atminties požiūriu.

Suteikdamas aukščiausio lygio, deklaratyvų būdą atlikti universalius sąlygų patikrinimus bet kurioje iteruojamoje sekoje, `every` pašalina poreikį naudoti negrabius rankinius ciklus ar eikvoti resursus tarpiniams masyvų kūrimams. Jis skatina funkcinio programavimo stilių, kuris puikiai tinka šiuolaikinių programų kūrimo iššūkiams, nuo realaus laiko duomenų srautų tvarkymo iki didelio masto duomenų rinkinių apdorojimo serveriuose.

Kai ši funkcija taps natūralia JavaScript standarto dalimi visose pasaulinėse aplinkose, ji neabejotinai taps nepakeičiamu įrankiu. Raginame jus pradėti eksperimentuoti su ja jau šiandien, naudojant polifilus. Nustatykite savo kodo vietas, kuriose be reikalo konvertuojate iteruojamus objektus į masyvus, ir pamatykite, kaip šis naujas metodas gali supaprastinti ir optimizuoti jūsų logiką. Sveiki atvykę į švaresnę, greitesnę ir labiau keičiamo masto JavaScript iteracijos ateitį.