JavaScript asinhronie iteratori: visaptverošs ceļvedis plūsmu apstrādē

Mūsdienu JavaScript izstrādes pasaulē asinhronu datu plūsmu apstrāde ir bieža prasība. Neatkarīgi no tā, vai jūs iegūstat datus no API, apstrādājat reāllaika notikumus vai strādājat ar lielām datu kopām, efektīva asinhronu datu pārvaldība ir izšķiroša, lai veidotu atsaucīgas un mērogojamas lietojumprogrammas. JavaScript asinhronie iteratori nodrošina jaudīgu un elegantu risinājumu šo izaicinājumu pārvarēšanai.

Kas ir asinhronie iteratori?

Asinhronie iteratori ir moderna JavaScript funkcija, kas ļauj kontrolētā un secīgā veidā iterēt pār asinhroniem datu avotiem, piemēram, plūsmām vai asinhronām API atbildēm. Tie ir līdzīgi parastajiem iteratoriem, bet ar galveno atšķirību, ka to next() metode atgriež solījumu (Promise). Tas ļauj strādāt ar datiem, kas pienāk asinhroni, nebloķējot galveno pavedienu.

Iedomājieties parasto iteratoru kā veidu, kā pa vienam iegūt elementus no kolekcijas. Jūs pieprasāt nākamo elementu un saņemat to nekavējoties. Savukārt asinhronais iterators ir kā preču pasūtīšana tiešsaistē. Jūs veicat pasūtījumu (izsaucat next()), un pēc kāda laika pienāk nākamā prece (solījums tiek atrisināts).

Pamatjēdzieni

• Asinhronais iterators: Objekts, kas nodrošina next() metodi, kura atgriež solījumu (Promise), kas atrisinās par objektu ar value un done īpašībām, līdzīgi kā parastais iterators. value pārstāv nākamo elementu secībā, un done norāda, vai iterācija ir pabeigta.
• Asinhronais ģenerators: Īpašs funkcijas veids, kas atgriež asinhrono iteratoru. Tas izmanto yield atslēgvārdu, lai asinhroni radītu vērtības.
• for await...of cikls: Valodas konstrukcija, kas īpaši izstrādāta iterēšanai pār asinhronajiem iteratoriem. Tā vienkāršo asinhrono datu plūsmu patērēšanas procesu.

Asinhrono iteratoru izveide ar asinhronajiem ģeneratoriem

Visizplatītākais veids, kā izveidot asinhronos iteratorus, ir, izmantojot asinhronos ģeneratorus. Asinhronais ģenerators ir funkcija, kas deklarēta ar async function* sintaksi. Funkcijas iekšienē varat izmantot yield atslēgvārdu, lai asinhroni radītu vērtības.

Piemērs: reāllaika datu plūsmas simulācija

Izveidosim asinhrono ģeneratoru, kas simulē reāllaika datu plūsmu, piemēram, akciju cenas vai sensoru rādījumus. Mēs izmantosim setTimeout, lai ieviestu mākslīgas aizkaves un simulētu asinhronu datu saņemšanu.

            async function* generateDataFeed(count) {
  for (let i = 0; i < count; i++) {
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)); // Simulate delay
    yield { timestamp: Date.now(), value: Math.random() * 100 };
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Šajā piemērā:

• async function* generateDataFeed(count) deklarē asinhrono ģeneratoru, kas pieņem count argumentu, norādot ģenerējamo datu punktu skaitu.
• for cikls iterē count reizes.
• await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)) ievieš 500ms aizkavi, izmantojot setTimeout. Tas simulē reāllaika datu saņemšanas asinhrono dabu.
• yield { timestamp: Date.now(), value: Math.random() * 100 } atgriež objektu, kas satur laika zīmogu un nejaušu vērtību. yield atslēgvārds aptur funkcijas izpildi un atgriež vērtību izsaucējam.

Asinhrono iteratoru patērēšana ar for await...of

Lai patērētu asinhrono iteratoru, varat izmantot for await...of ciklu. Šis cikls automātiski apstrādā iteratora asinhrono dabu, gaidot katra solījuma (Promise) atrisināšanu, pirms turpināt ar nākamo iterāciju.

Piemērs: datu plūsmas apstrāde

Patērēsim generateDataFeed asinhrono iteratoru, izmantojot for await...of ciklu, un reģistrēsim katru datu punktu konsolē.

            async function processDataFeed() {
  for await (const data of generateDataFeed(5)) {
    console.log(`Received data: ${JSON.stringify(data)}`);
  }
  console.log('Data feed processing complete.');
}

processDataFeed();

            

              
                Copy
              
            
          

Šajā piemērā:

• async function processDataFeed() deklarē asinhronu funkciju datu apstrādes veikšanai.
• for await (const data of generateDataFeed(5)) iterē pār asinhrono iteratoru, ko atgriež generateDataFeed(5). await atslēgvārds nodrošina, ka cikls gaida katra datu punkta saņemšanu, pirms turpināt.
• console.log(`Received data: ${JSON.stringify(data)}`) reģistrē saņemto datu punktu konsolē.
• console.log('Data feed processing complete.') reģistrē ziņojumu, kas norāda, ka datu plūsmas apstrāde ir pabeigta.

Asinhrono iteratoru izmantošanas priekšrocības

Asinhronie iteratori piedāvā vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām asinhronās programmēšanas metodēm, piemēram, atzvanu funkcijām (callbacks) un solījumiem (Promises):

• Uzlabota lasāmība: Asinhronie iteratori un for await...of cikls nodrošina sinhronākam izskatam līdzīgu un vieglāk saprotamu veidu, kā strādāt ar asinhronām datu plūsmām.
• Vienkāršota kļūdu apstrāde: Jūs varat izmantot standarta try...catch blokus, lai apstrādātu kļūdas for await...of ciklā, padarot kļūdu apstrādi vienkāršāku.
• Pretspiediena (Backpressure) pārvaldība: Asinhronos iteratorus var izmantot, lai ieviestu pretspiediena mehānismus, ļaujot patērētājiem kontrolēt datu ražošanas ātrumu un novēršot resursu izsīkumu.
• Komponējamība: Asinhronos iteratorus var viegli komponēt un savienot ķēdēs, lai izveidotu sarežģītus datu konveijerus.
• Atcelšana: Asinhronos iteratorus var izstrādāt tā, lai tie atbalstītu atcelšanu, ļaujot patērētājiem nepieciešamības gadījumā apturēt iterācijas procesu.

Reālās pasaules pielietojuma piemēri

Asinhronie iteratori ir labi piemēroti dažādiem reālās pasaules pielietojuma gadījumiem, tostarp:

• API straumēšana: Datu patērēšana no API, kas atbalsta straumēšanas atbildes (piemēram, Server-Sent Events, WebSockets).
• Failu apstrāde: Lielu failu lasīšana pa daļām, neielādējot visu failu atmiņā. Piemēram, liela CSV faila apstrāde rindiņu pa rindiņai.
• Reāllaika datu plūsmas: Reāllaika datu plūsmu apstrāde no avotiem, piemēram, biržām, sociālo mediju platformām vai IoT ierīcēm.
• Datu bāzes vaicājumi: Efektīva iterēšana pār lieliem rezultātu kopumiem no datu bāzes vaicājumiem.
• Fona uzdevumi: Ilgstošu fona uzdevumu ieviešana, kas jāizpilda pa daļām.

Piemērs: liela faila lasīšana pa daļām

Parādīsim, kā izmantot asinhronos iteratorus, lai lasītu lielu failu pa daļām, apstrādājot katru daļu, tiklīdz tā kļūst pieejama. Tas ir īpaši noderīgi, strādājot ar failiem, kas ir pārāk lieli, lai ietilptu atmiņā.

            const fs = require('fs');
const readline = require('readline');

async function* readLines(filePath) {
  const fileStream = fs.createReadStream(filePath);

  const rl = readline.createInterface({
    input: fileStream,
    crlfDelay: Infinity
  });

  for await (const line of rl) {
    yield line;
  }
}

async function processFile(filePath) {
  for await (const line of readLines(filePath)) {
    // Process each line here
    console.log(`Line: ${line}`);
  }
}

processFile('large_file.txt');

            

              
                Copy
              
            
          

Šajā piemērā:

• Mēs izmantojam fs un readline moduļus, lai lasītu failu rindiņu pa rindiņai.
• readLines asinhronais ģenerators izveido readline.Interface, lai lasītu faila plūsmu.
• for await...of cikls iterē pār faila rindiņām, atgriežot katru rindiņu izsaucējam.
• processFile funkcija patērē readLines asinhrono iteratoru un apstrādā katru rindiņu.

Šī pieeja ļauj apstrādāt lielus failus, neielādējot visu failu atmiņā, padarot to efektīvāku un mērogojamāku.

Padziļinātas metodes

Pretspiediena (Backpressure) pārvaldība

Pretspiediens (backpressure) ir mehānisms, kas ļauj patērētājiem signalizēt ražotājiem, ka tie nav gatavi saņemt vairāk datu. Tas novērš ražotāju pārslodzi pār patērētājiem un resursu izsīkumu.

Asinhronos iteratorus var izmantot, lai ieviestu pretspiedienu, ļaujot patērētājiem kontrolēt ātrumu, ar kādu tie pieprasa datus no iteratora. Ražotājs pēc tam var pielāgot savu datu ģenerēšanas ātrumu, pamatojoties uz patērētāja pieprasījumiem.

Atcelšana

Atcelšana ir spēja apturēt asinhronu operāciju, pirms tā ir pabeigta. Tas var būt noderīgi situācijās, kad operācija vairs nav nepieciešama vai tās izpilde aizņem pārāk ilgu laiku.

Asinhronos iteratorus var izstrādāt tā, lai tie atbalstītu atcelšanu, nodrošinot mehānismu, ar kuru patērētāji var signalizēt iteratoram, ka tam jāpārtrauc datu ražošana. Pēc tam iterators var atbrīvot visus resursus un korekti pārtraukt darbību.

Asinhronie ģeneratori pret reaktīvo programmēšanu (RxJS)

Lai gan asinhronie iteratori nodrošina jaudīgu veidu asinhrono datu plūsmu apstrādei, reaktīvās programmēšanas bibliotēkas, piemēram, RxJS, piedāvā plašāku rīku kopumu sarežģītu reaktīvu lietojumprogrammu veidošanai. RxJS nodrošina bagātīgu operatoru kopumu datu plūsmu pārveidošanai, filtrēšanai un apvienošanai, kā arī sarežģītas kļūdu apstrādes un vienlaicīguma pārvaldības iespējas.

Tomēr asinhronie iteratori piedāvā vienkāršāku un vieglāku alternatīvu scenārijos, kur nav nepieciešama pilna RxJS jauda. Tie ir arī iebūvēta JavaScript funkcija, kas nozīmē, ka jums nav jāpievieno projektam nekādas ārējas atkarības.

Kad izmantot asinhronos iteratorus pret RxJS

• Izmantojiet asinhronos iteratorus, ja:
  • Jums nepieciešams vienkāršs un viegls veids, kā apstrādāt asinhronas datu plūsmas.
  • Jums nav nepieciešama pilna reaktīvās programmēšanas jauda.
  • Jūs vēlaties izvairīties no ārēju atkarību pievienošanas savam projektam.
  • Jums ir nepieciešams strādāt ar asinhroniem datiem secīgā un kontrolētā veidā.
• Izmantojiet RxJS, ja:
  • Jums ir jāveido sarežģītas reaktīvas lietojumprogrammas ar sarežģītām datu pārveidošanām un kļūdu apstrādi.
  • Jums ir jāpārvalda vienlaicīgums un asinhronas operācijas robustā un mērogojamā veidā.
  • Jums ir nepieciešams bagātīgs operatoru kopums datu plūsmu manipulēšanai.
  • Jūs jau esat pazīstams ar reaktīvās programmēšanas jēdzieniem.

Pārlūkprogrammu saderība un polifili

Asinhronie iteratori un asinhronie ģeneratori tiek atbalstīti visās modernajās pārlūkprogrammās un Node.js versijās. Tomēr, ja jums ir jāatbalsta vecākas pārlūkprogrammas vai vides, iespējams, būs jāizmanto polifils (polyfill).

Ir pieejami vairāki polifili asinhronajiem iteratoriem un asinhronajiem ģeneratoriem, tostarp:

• core-js: Visaptveroša polifilu bibliotēka, kas ietver atbalstu asinhronajiem iteratoriem un asinhronajiem ģeneratoriem.
• regenerator-runtime: Polifils asinhronajiem ģeneratoriem, kas balstās uz Regenerator transformāciju.

Lai izmantotu polifilu, parasti tas ir jāiekļauj savā projektā un jāimportē pirms asinhrono iteratoru vai asinhrono ģeneratoru izmantošanas.

Noslēgums

JavaScript asinhronie iteratori nodrošina jaudīgu un elegantu risinājumu asinhronu datu plūsmu apstrādei. Tie piedāvā uzlabotu lasāmību, vienkāršotu kļūdu apstrādi un spēju ieviest pretspiediena un atcelšanas mehānismus. Neatkarīgi no tā, vai strādājat ar API straumēšanu, failu apstrādi, reāllaika datu plūsmām vai datu bāzes vaicājumiem, asinhronie iteratori var palīdzēt jums izveidot efektīvākas un mērogojamākas lietojumprogrammas.

Izprotot asinhrono iteratoru un asinhrono ģeneratoru pamatjēdzienus un izmantojot for await...of ciklu, jūs varat atraisīt asinhronās plūsmu apstrādes spēku savos JavaScript projektos.

Apsveriet iespēju izpētīt tādas bibliotēkas kā it-tools (https://www.npmjs.com/package/it-tools), kas piedāvā palīgfunkciju kolekciju darbam ar asinhronajiem iteratoriem.

Tālākai izpētei

• MDN Web Docs: for await...of
• TC39 priekšlikums: Async Iteration