WebAssembly išimčių apdorojimo programos registravimas: Klaidų apdorojimo programos sąranka

WebAssembly (Wasm) sparčiai tampa kertine technologija, skirta programinės įrangos diegimui įvairiose platformose. Jos gebėjimas užtikrinti beveik prilygstantį našumą žiniatinklio naršyklėse ir kitose aplinkose padarė ją pagrindu kuriant įvairias programas, nuo didelio našumo žaidimų iki sudėtingų verslo logikos modulių. Tačiau patikimas klaidų apdorojimas yra būtinas bet kurios programinės įrangos sistemos patikimumui ir palaikymui. Šiame įraše gilinamasi į WebAssembly išimčių apdorojimo subtilybes, ypač sutelkiant dėmesį į klaidų apdorojimo programų registravimą ir sąranką.

WebAssembly išimčių apdorojimo supratimas

Skirtingai nuo kai kurių kitų programavimo aplinkų, WebAssembly iš prigimties tiesiogiai neteikia išimčių apdorojimo mechanizmų. Tačiau, pristačius „išimčių apdorojimo“ pasiūlymą ir vėliau jį integravus į vykdymo aplinkas, tokias kaip Wasmtime, Wasmer ir kitas, atsirado galimybė įgyvendinti išimčių apdorojimo funkcijas. Esmė ta, kad kalbos, tokios kaip C++, Rust ir kitos, kurios jau turi išimčių apdorojimą, gali būti kompiliuojamos į WebAssembly, išsaugant galimybę gaudyti ir valdyti klaidas. Šis palaikymas yra itin svarbus kuriant patikimas programas, kurios gali sklandžiai atsigauti po netikėtų situacijų.

Pagrindinė koncepcija apima sistemą, kurioje WebAssembly moduliai gali signalizuoti išimtis, o priimančioji aplinka (dažniausiai žiniatinklio naršyklė arba atskira Wasm vykdymo aplinka) gali šias išimtis gaudyti ir apdoroti. Šiam procesui reikalingas mechanizmas, leidžiantis apibrėžti išimčių apdorojimo programas WebAssembly kode, ir būdas priimančiajai aplinkai jas registruoti bei valdyti. Sėkmingas įgyvendinimas užtikrina, kad klaidos nesugadintų programos; vietoj to, jos gali būti sklandžiai apdorotos, leidžiant programai toliau veikti, galbūt su pablogėjusiu funkcionalumu, arba pateikti naudingus klaidų pranešimus vartotojui.

'Išimčių apdorojimo' pasiūlymas ir jo reikšmė

WebAssembly 'išimčių apdorojimo' pasiūlymu siekiama standartizuoti, kaip išimtys yra apdorojamos WebAssembly moduliuose. Šis pasiūlymas, kuris vis dar tobulinamas, apibrėžia sąsajas ir duomenų struktūras, kurios leidžia išimtis mesti ir gaudyti. Pasiūlymo standartizavimas yra labai svarbus sąveikai. Tai reiškia, kad skirtingi kompiliatoriai (pvz., clang, rustc), vykdymo aplinkos (pvz., Wasmtime, Wasmer) ir priimančiosios aplinkos gali sklandžiai dirbti kartu, užtikrinant, kad viename WebAssembly modulyje išmesta išimtis gali būti sugauta ir apdorota kitame arba priimančiojoje aplinkoje, nepriklausomai nuo pagrindinių įgyvendinimo detalių.

Pasiūlymas pristato keletą pagrindinių funkcijų, įskaitant:

• Išimčių žymės: Tai unikalūs identifikatoriai, susieti su kiekvienu išimties tipu. Tai leidžia kodui identifikuoti ir atskirti įvairių tipų išimtis, suteikiant galimybę tikslingai apdoroti klaidas.
• Metimo instrukcijos: Instrukcijos WebAssembly kode, kurios naudojamos signalizuoti išimtį. Vykdant šias instrukcijas, paleidžiamas išimčių apdorojimo mechanizmas.
• Gaudymo instrukcijos: Instrukcijos priimančiojoje aplinkoje ar kituose WebAssembly moduliuose, kurios apibrėžia išimčių apdorojimo programas. Kai išimtis yra išmetama ir atitinka apdorojimo programos žymę, vykdomas gaudymo blokas.
• Atsukimo mechanizmas: Procesas, užtikrinantis, kad iškvietimų dėklas (call stack) būtų atsuktas ir būtų atliktos visos būtinos valymo operacijos (pvz., išteklių atlaisvinimas) prieš iškviečiant išimčių apdorojimo programą. Tai apsaugo nuo atminties nutekėjimo ir užtikrina nuoseklią programos būseną.

Pasiūlymo laikymasis, nors ir vis dar standartizavimo procese, tampa vis svarbesnis, nes jis pagerina kodo perkeliamumą ir suteikia didesnį lankstumą klaidų valdyme.

Klaidų apdorojimo programų registravimas: Kaip tai padaryti

Klaidų apdorojimo programų registravimas apima kompiliatoriaus palaikymą, vykdymo aplinkos įgyvendinimą ir, galbūt, paties WebAssembly modulio pakeitimus. Tiksli procedūra priklauso nuo programavimo kalbos, kuria parašytas WebAssembly modulis, ir nuo konkrečios vykdymo aplinkos, kurioje bus vykdomas Wasm kodas.

Naudojant C++ su Emscripten

Kompiliuojant C++ kodą į WebAssembly naudojant Emscripten, išimčių apdorojimas paprastai yra įjungtas pagal numatytuosius nustatymus. Kompiliavimo metu reikės nurodyti tinkamas vėliavėles. Pavyzdžiui, norėdami kompiliuoti C++ failą pavadinimu `my_module.cpp` ir įjungti išimčių apdorojimą, galite naudoti tokią komandą:

            emcc my_module.cpp -o my_module.js -s EXCEPTION_DEBUG=1 -s DISABLE_EXCEPTION_CATCHING=0 -s ALLOW_MEMORY_GROWTH=1
            

              
                Copy
              
            
          

Štai ką reiškia šios vėliavėlės:

• -s EXCEPTION_DEBUG=1: Įjungia derinimo informaciją išimtims. Svarbu kūrėjams!
• -s DISABLE_EXCEPTION_CATCHING=0: Įjungia išimčių gaudymą. Jei nustatysite 1, išimtys nebus gaudomos, o tai sukels neapdorotas išimtis. Palikite 0.
• -s ALLOW_MEMORY_GROWTH=1: Leidžia atminties augimą. Paprastai tai gera mintis.

Savo C++ kode galite naudoti standartinius `try-catch` blokus. Emscripten automatiškai paverčia šias C++ konstrukcijas į reikalingas WebAssembly išimčių apdorojimo instrukcijas.

            #include <iostream>

void someFunction() {
  throw std::runtime_error("An error occurred!");
}

int main() {
  try {
    someFunction();
  } catch (const std::runtime_error& e) {
    std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << std::endl;
  }
  return 0;
}
            

              
                Copy
              
            
          

Emscripten kompiliatorius generuoja atitinkamą Wasm kodą, kuris sąveikauja su priimančiąja aplinka, kad valdytų išimtį. Žiniatinklio naršyklės aplinkoje tai gali apimti JavaScript sąveiką su Wasm moduliu.

Naudojant Rust su wasm-bindgen

Rust teikia puikų WebAssembly palaikymą per `wasm-bindgen` biblioteką. Norėdami įjungti išimčių apdorojimą, turėsite pasinaudoti `std::panic` funkcionalumu. Tada galite integruoti šias panikas su `wasm-bindgen`, kad užtikrintumėte sklandų dėklo atsukimą ir tam tikrą klaidų ataskaitų teikimo lygį JavaScript pusėje. Štai supaprastintas pavyzdys:

            use wasm_bindgen::prelude::*;

#[wasm_bindgen]
pub fn my_function() -> Result<i32, JsValue> {
    if some_condition() {
        return Err(JsValue::from_str("An error occurred!"));
    }
    Ok(42)
}

fn some_condition() -> bool {
    // Simulate an error condition
    true
}

            

              
                Copy
              
            
          

JavaScript'e klaidą gaudote taip pat, kaip gaudytumėte atmestą `Promise` (taip wasm-bindgen pateikia klaidos rezultatą iš WebAssembly).

            // Assuming the wasm module is loaded as 'module'
module.my_function().then(result => {
    console.log('Result:', result);
}).catch(error => {
    console.error('Caught an error:', error);
});
            

              
                Copy
              
            
          

Daugeliu atvejų turėsite užtikrinti, kad jūsų panikos apdorojimo programa pati nesukeltų panikos, ypač jei ją apdorojate JavaScript'e, nes nepagautos panikos gali sukelti kaskadines klaidas.

Bendrieji aspektai

Nepriklausomai nuo kalbos, klaidų apdorojimo programos registravimas apima kelis žingsnius:

• Kompiliuokite su tinkamomis vėliavėlėmis: Kaip parodyta aukščiau, užtikrinkite, kad jūsų kompiliatorius yra sukonfigūruotas generuoti WebAssembly kodą su įjungtu išimčių apdorojimu.
• Įgyvendinkite `try-catch` blokus (arba atitikmenį): Apibrėžkite blokus, kuriuose gali kilti išimtys ir kur norite jas apdoroti.
• Naudokite vykdymo aplinkai specifines API (jei reikia): Kai kurios vykdymo aplinkos (pvz., Wasmtime ar Wasmer) teikia savo API, skirtas sąveikauti su išimčių apdorojimo mechanizmais. Gali prireikti jas naudoti norint registruoti pasirinktines išimčių apdorojimo programas arba perduoti išimtis tarp WebAssembly modulių.
• Apdorokite išimtis priimančiojoje aplinkoje: Dažnai galite gaudyti ir apdoroti WebAssembly išimtis priimančiojoje aplinkoje (pvz., JavaScript žiniatinklio naršyklėje). Tai paprastai daroma sąveikaujant su sugeneruota WebAssembly modulio API.

Geriausios klaidų apdorojimo programos sąrankos praktikos

Efektyviai klaidų apdorojimo programos sąrankai reikalingas apgalvotas požiūris. Štai keletas geriausių praktikų, į kurias verta atsižvelgti:

• Smulkus klaidų apdorojimas: Stenkitės gaudyti konkrečius išimčių tipus. Tai leidžia pateikti tikslingesnius ir tinkamesnius atsakus. Pavyzdžiui, `FileNotFoundException` galite apdoroti kitaip nei `InvalidDataException`.
• Išteklių valdymas: Užtikrinkite, kad ištekliai būtų tinkamai atlaisvinti, net ir išimties atveju. Tai labai svarbu norint išvengti atminties nutekėjimo ir kitų problemų. C++ RAII (Resource Acquisition Is Initialization) šablonas arba Rust'o nuosavybės modelis yra naudingi siekiant tai užtikrinti.
• Registravimas ir stebėjimas: Įdiekite patikimą registravimą, kad užfiksuotumėte informaciją apie klaidas, įskaitant iškvietimų dėklus, įvesties duomenis ir konteksto informaciją. Tai būtina derinant ir stebint jūsų programą gamybinėje aplinkoje. Apsvarstykite galimybę naudoti registravimo sistemas, tinkančias jūsų tikslinei aplinkai.
• Vartotojui draugiški klaidų pranešimai: Pateikite aiškius ir informatyvius klaidų pranešimus vartotojui, tačiau venkite atskleisti slaptą informaciją. Venkite tiesiogiai rodyti technines detales galutiniam vartotojui. Pritaikykite pranešimus numatytai auditorijai.
• Testavimas: Griežtai testuokite savo išimčių apdorojimo mechanizmus, kad įsitikintumėte, jog jie tinkamai veikia įvairiomis sąlygomis. Įtraukite tiek teigiamus, tiek neigiamus testavimo atvejus, imituodami skirtingus klaidų scenarijus. Apsvarstykite automatizuotą testavimą, įskaitant integracijos testus, skirtus visapusiškam patvirtinimui.
• Saugumo aspektai: Būkite atidūs saugumo pasekmėms apdorodami išimtis. Venkite atskleisti slaptą informaciją ar leisti kenkėjiškam kodui išnaudoti išimčių apdorojimo mechanizmus.
• Asinchroninės operacijos: Dirbdami su asinchroninėmis operacijomis (pvz., tinklo užklausomis, failų įvestimi/išvestimi), užtikrinkite, kad išimtys būtų tinkamai apdorojamos per asinchronines ribas. Tai gali apimti klaidų perdavimą per pažadus (promises) ar atgalinio iškvietimo funkcijas (callbacks).
• Našumo aspektai: Išimčių apdorojimas gali sukelti našumo pridėtines išlaidas, ypač jei išimtys metamos dažnai. Atidžiai apsvarstykite savo klaidų apdorojimo strategijos poveikį našumui ir optimizuokite, kur reikia. Venkite pernelyg dažno išimčių naudojimo srauto valdymui. Apsvarstykite alternatyvas, tokias kaip grąžinimo kodai ar rezultatų tipai našumui jautriose kodo dalyse.
• Klaidų kodai ir pasirinktiniai išimčių tipai: Apibrėžkite pasirinktinius išimčių tipus arba naudokite konkrečius klaidų kodus, kad suskirstytumėte įvykstančios klaidos tipą. Tai suteikia daugiau konteksto apie problemą ir padeda diagnostikai bei derinimui.
• Integracija su priimančiąja aplinka: Suprojektuokite savo klaidų apdorojimą taip, kad priimančioji aplinka (pvz., JavaScript naršyklėje ar kitas Wasm modulis) galėtų sklandžiai apdoroti WebAssembly modulio išmestas klaidas. Pateikite mechanizmus klaidų ataskaitų teikimui ir valdymui iš Wasm modulio.

Praktiniai pavyzdžiai ir tarptautinis kontekstas

Pailiustruokime tai praktiniais pavyzdžiais, atspindinčiais skirtingus pasaulinius kontekstus:

1 pavyzdys: Finansinė programa (Pasaulinės rinkos): Įsivaizduokite WebAssembly modulį, įdiegtą finansinės prekybos programoje. Šis modulis apdoroja realaus laiko rinkos duomenis iš įvairių biržų visame pasaulyje (pvz., Londono vertybinių popierių birža, Tokijo vertybinių popierių birža, Niujorko vertybinių popierių birža). Išimčių apdorojimo programa gali sugauti duomenų tikrinimo klaidas apdorojant gaunamą duomenų srautą iš konkrečios biržos. Programa registruoja klaidą su detalėmis, tokiomis kaip laiko žyma, biržos ID ir duomenų srautas, o tada paleidžia atsarginį mechanizmą, kad būtų naudojami paskutiniai žinomi geri duomenys. Pasauliniame kontekste programa turi tvarkyti laiko juostų konversijas, valiutų konversijas ir duomenų formatų skirtumus.

2 pavyzdys: Žaidimų kūrimas (Pasaulinė žaidėjų bendruomenė): Apsvarstykite WebAssembly žaidimų variklį, platinamą visame pasaulyje. Kraunant žaidimo turtą, variklis gali susidurti su failų įvesties/išvesties klaida, ypač jei yra tinklo problemų. Klaidų apdorojimo programa pagauna išimtį, registruoja detales ir parodo vartotojui draugišką klaidos pranešimą vartotojo vietine kalba. Žaidimų variklis taip pat turėtų įdiegti bandymo iš naujo mechanizmus, kad bandytų atsisiųsti turtą dar kartą, jei problema yra tinklo ryšys, taip pagerinant vartotojo patirtį visame pasaulyje.

3 pavyzdys: Duomenų apdorojimo programa (Daugiataučiai duomenys): Tarkime, duomenų apdorojimo programa, įdiegta įvairiose šalyse, tokiose kaip Indija, Brazilija ir Vokietija, parašyta C++ ir sukompiliuota į WebAssembly. Ši programa apdoroja CSV failus iš vyriausybinių šaltinių, kur kiekvienas šaltinis naudoja skirtingą datos formatavimo standartą. Išimtis įvyksta, jei programa randa netikėtą datos formatą. Klaidų apdorojimo programa užfiksuoja klaidą, registruoja konkretų formatą ir iškviečia klaidų taisymo rutiną, bandančią konvertuoti datos formatą. Registrai taip pat naudojami kuriant ataskaitas, siekiant pagerinti formato aptikimą palaikomose šalyse. Šis pavyzdys parodo regioninių skirtumų ir duomenų kokybės tvarkymo svarbą globalioje aplinkoje.

Išimčių apdorojimo derinimas ir trikčių šalinimas

WebAssembly išimčių apdorojimo derinimui reikalingas kitoks įrankių ir metodų rinkinys nei tradiciniam derinimui. Štai keletas patarimų:

• Naudokite derinimo įrankius: Pasinaudokite naršyklės kūrėjų įrankiais arba specializuotais WebAssembly derinimo įrankiais, kad žingsnis po žingsnio sektumėte savo kodą ir patikrintumėte vykdymo srautą. Šiuolaikinės naršyklės, tokios kaip Chrome ir Firefox, dabar turi puikų Wasm kodo derinimo palaikymą.
• Patikrinkite iškvietimų dėklą (call stack): Analizuokite iškvietimų dėklą, kad suprastumėte funkcijų iškvietimų seką, kuri lėmė išimtį. Tai gali padėti nustatyti pagrindinę klaidos priežastį.
• Išnagrinėkite klaidų pranešimus: Atidžiai išnagrinėkite vykdymo aplinkos arba jūsų registravimo teiginių pateiktus klaidų pranešimus. Šiuose pranešimuose dažnai yra vertingos informacijos apie išimties pobūdį ir jos vietą kode.
• Naudokite stabdymo taškus (breakpoints): Nustatykite stabdymo taškus savo kode tose vietose, kur metamos ir gaudomos išimtys. Tai leidžia patikrinti kintamųjų vertes ir programos būseną tais kritiniais momentais.
• Patikrinkite WebAssembly baitkodą: Prireikus, išnagrinėkite patį WebAssembly baitkodą. Galite naudoti įrankius, tokius kaip `wasm-dis`, kad išardytumėte Wasm kodą ir patikrintumėte, ar jūsų kompiliatorius sugeneravo išimčių apdorojimo instrukcijas.
• Izoliuokite problemą: Susidūrę su problema, pabandykite ją izoliuoti sukurdami minimalų, atkuriamą pavyzdį. Tai gali padėti nustatyti klaidos šaltinį ir susiaurinti problemos apimtį.
• Kruopščiai testuokite: Kruopščiai testuokite savo kodą tiek su teigiamais, tiek su neigiamais testavimo atvejais, kad užtikrintumėte, jog jūsų klaidų apdorojimas veikia teisingai. Sukurkite testavimo scenarijus, kurie sukeltų išimtis, ir patikrinkite numatomą jūsų kodo elgesį.
• Naudokite vykdymo aplinkai specifinius įrankius (Wasmtime/Wasmer): Vykdymo aplinkos, tokios kaip Wasmtime ir Wasmer, dažnai teikia derinimo įrankius ir registravimo parinktis, kurios gali padėti analizuoti išimtis ir jų priežastis.

Žvilgsnis į ateitį: Būsimi WebAssembly išimčių apdorojimo pokyčiai

WebAssembly išimčių apdorojimas vis dar yra tobulinamas. Ateityje WebAssembly išimčių apdorojimas tikėtina, kad atneš:

• Sudėtingesnės išimčių funkcijos: Tikimasi, kad Wasm išimčių apdorojimo pasiūlymas tobulės, galbūt įtraukiant tokias funkcijas kaip išimčių filtravimas, išimčių grandinės ir smulkesnė išimčių apdorojimo kontrolė.
• Patobulintas kompiliatorių palaikymas: Kompiliatoriai toliau tobulins savo išimčių apdorojimo palaikymą, užtikrindami geresnį našumą ir sklandesnę integraciją su išimčių apdorojimo konstrukcijomis įvairiose šaltinio kalbose.
• Pagerintas vykdymo aplinkos našumas: Vykdymo aplinkos bus optimizuotos, kad efektyviau tvarkytų išimtis, sumažinant su išimčių apdorojimu susijusias našumo pridėtines išlaidas.
• Platesnis pritaikymas ir integracija: Plečiantis WebAssembly pritaikymui, išimčių apdorojimas taps vis dažnesnis, ypač programose, kuriose patikimumas ir stabilumas yra kritiškai svarbūs.
• Standartizuotas klaidų ataskaitų teikimas: Pastangos standartizuoti klaidų ataskaitų teikimą skirtingose vykdymo aplinkose padidins sąveiką tarp WebAssembly modulių ir priimančiųjų aplinkų.

Išvada

Išimčių apdorojimas yra esminis WebAssembly kūrimo aspektas. Tinkamas klaidų apdorojimo programų registravimas ir sąranka yra būtini kuriant patikimas, stabilias ir lengvai prižiūrimas WebAssembly programas. Suprasdami šiame įraše aptartas koncepcijas, geriausias praktikas ir įrankius, kūrėjai gali efektyviai valdyti išimtis ir kurti aukštos kokybės WebAssembly modulius, kurie gali būti diegiami įvairiose platformose ir aplinkose, užtikrinant sklandesnę patirtį vartotojams visame pasaulyje. Geriausių praktikų taikymas yra gyvybiškai svarbus WebAssembly kodo kūrimui ir diegimui. Pasitelkdami šias technikas, galite kurti patikimas ir atsparias WebAssembly programas. Nuolatinis mokymasis ir neatsilikimas nuo besikeičiančių WebAssembly standartų ir ekosistemos yra būtini norint išlikti šios transformuojančios technologijos priešakyje.