Web Locks API: Resursu sinhronizācija un vienlaicīgas piekļuves kontrole

Mūsdienu tīmekļa izstrādes vidē robustu un atsaucīgu lietojumprogrammu veidošana bieži ietver koplietoto resursu pārvaldību un vienlaicīgas piekļuves apstrādi. Kad vairākas jūsu lietojumprogrammas daļas vai pat vairākas pārlūka cilnes vai logi mēģina vienlaicīgi piekļūt un modificēt vienus un tos pašus datus, var rasties sacensību apstākļi (race conditions) un datu bojājumi. Web Locks API nodrošina mehānismu piekļuves sinhronizēšanai šiem resursiem, nodrošinot datu integritāti un novēršot neparedzētu uzvedību.

Izpratne par resursu sinhronizācijas nepieciešamību

Apsveriet scenāriju, kurā lietotājs rediģē dokumentu tīmekļa lietojumprogrammā. Var būt atvērtas vairākas pārlūka cilnes ar to pašu dokumentu, vai arī lietojumprogrammai var būt fona procesi, kas periodiski saglabā dokumentu. Bez pienācīgas sinhronizācijas vienā cilnē veiktās izmaiņas var tikt pārrakstītas ar citā veiktajām izmaiņām, kas noved pie datu zuduma un neapmierinošas lietotāja pieredzes. Līdzīgi, e-komercijas lietojumprogrammās vairāki lietotāji var mēģināt vienlaicīgi iegādāties pēdējo noliktavā esošo preci. Bez mehānisma, kas novērstu pārdošanu virs pieejamā daudzuma, var tikt veikti pasūtījumi, kurus nevar izpildīt, radot klientu neapmierinātību.

Tradicionālās pieejas vienlaicības pārvaldībai, piemēram, paļaušanās tikai uz servera puses bloķēšanas mehānismiem, var radīt ievērojamu latentumu un sarežģītību. Web Locks API nodrošina klienta puses risinājumu, kas ļauj izstrādātājiem koordinēt piekļuvi resursiem tieši pārlūkprogrammā, uzlabojot veiktspēju un samazinot slodzi uz serveri.

Iepazīstinām ar Web Locks API

Web Locks API ir JavaScript API, kas ļauj iegūt un atbrīvot bloķēšanas (locks) nosauktiem resursiem tīmekļa lietojumprogrammā. Šīs bloķēšanas ir ekskluzīvas, kas nozīmē, ka tikai viens koda fragments var vienlaikus turēt bloķēšanu konkrētam resursam. Šī ekskluzivitāte nodrošina, ka kritiskās koda sadaļas, kas piekļūst un modificē koplietotus datus, tiek izpildītas kontrolētā un paredzamā veidā.

API ir izstrādāts kā asinhrona, izmantojot Promises, lai paziņotu, kad bloķēšana ir iegūta vai atbrīvota. Šis nebloķējošais raksturs neļauj lietotāja saskarnei (UI) sastingt, gaidot bloķēšanu, nodrošinot atsaucīgu lietotāja pieredzi.

Galvenie jēdzieni un terminoloģija

• Bloķēšanas nosaukums: Simbolu virkne, kas identificē ar bloķēšanu aizsargāto resursu. Šis nosaukums tiek izmantots, lai iegūtu un atbrīvotu bloķēšanas tam pašam resursam. Bloķēšanas nosaukums ir reģistrjutīgs (case-sensitive).
• Bloķēšanas režīms: Norāda pieprasītās bloķēšanas veidu. API atbalsta divus režīmus:
• `exclusive` (noklusējums): Vienlaikus atļauts tikai viens bloķēšanas turētājs.
• `shared`: Atļauj vairākus bloķēšanas turētājus vienlaikus, ja vien nevienam citam turētājam nav ekskluzīvas bloķēšanas tam pašam resursam.
• Bloķēšanas pieprasījums: Asinhrona darbība, kas mēģina iegūt bloķēšanu. Pieprasījums tiek atrisināts, kad bloķēšana ir veiksmīgi iegūta, vai noraidīts, ja bloķēšanu nevar iegūt (piemēram, jo cits koda fragments jau tur ekskluzīvu bloķēšanu).
• Bloķēšanas atbrīvošana: Darbība, kas atbrīvo bloķēšanu, padarot to pieejamu citam kodam.

Web Locks API izmantošana: praktiski piemēri

Izpētīsim dažus praktiskus piemērus, kā Web Locks API var izmantot, lai sinhronizētu piekļuvi resursiem tīmekļa lietojumprogrammās.

1. piemērs: Vienlaicīgas dokumentu rediģēšanas novēršana

Iedomājieties sadarbības dokumentu rediģēšanas lietojumprogrammu, kurā vairāki lietotāji var vienlaikus rediģēt vienu un to pašu dokumentu. Lai novērstu konfliktus, mēs varam izmantot Web Locks API, lai nodrošinātu, ka tikai viens lietotājs var vienlaikus modificēt dokumentu.

asynchronous function saveDocument(documentId, content) {
  try {
    await navigator.locks.request(documentId, async () => {
      // Kritiskā sadaļa: Saglabājiet dokumenta saturu serverī
      console.log(`Iegūta bloķēšana dokumentam ${documentId}. Tiek saglabāts...`);
      await saveToServer(documentId, content);
      console.log(`Dokuments ${documentId} veiksmīgi saglabāts.`);
    });
  } catch (error) {
    console.error(`Neizdevās saglabāt dokumentu ${documentId}:`, error);
  }
}

asynchronous function saveToServer(documentId, content) {
  // Simulēt saglabāšanu serverī (aizstāt ar reālu API izsaukumu)
  return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
}

Šajā piemērā funkcija `saveDocument` mēģina iegūt bloķēšanu dokumentam, izmantojot dokumenta ID kā bloķēšanas nosaukumu. Metode `navigator.locks.request` pieņem divus argumentus: bloķēšanas nosaukumu un atzvanīšanas funkciju (callback). Atzvanīšanas funkcija tiek izpildīta tikai pēc tam, kad bloķēšana ir veiksmīgi iegūta. Atzvanīšanas funkcijas iekšpusē dokumenta saturs tiek saglabāts serverī. Kad atzvanīšanas funkcija pabeidz darbu, bloķēšana tiek automātiski atbrīvota. Ja cita šīs funkcijas instance mēģina izpildīties ar to pašu `documentId`, tā gaidīs, līdz bloķēšana tiks atbrīvota. Ja rodas kļūda, tā tiek notverta un reģistrēta.

2. piemērs: Piekļuves kontrole Local Storage

Local Storage ir izplatīts mehānisms datu glabāšanai pārlūkprogrammā. Tomēr, ja vairākas jūsu lietojumprogrammas daļas mēģina vienlaicīgi piekļūt un modificēt Local Storage, var rasties datu bojājumi. Web Locks API var izmantot, lai sinhronizētu piekļuvi Local Storage, nodrošinot datu integritāti.

asynchronous function updateLocalStorage(key, value) {
  try {
    await navigator.locks.request('localStorage', async () => {
      // Kritiskā sadaļa: Atjaunināt Local Storage
      console.log(`Iegūta bloķēšana localStorage. Tiek atjaunināta atslēga ${key}...`);
      localStorage.setItem(key, value);
      console.log(`Atslēga ${key} atjaunināta localStorage.`);
    });
  } catch (error) {
    console.error(`Neizdevās atjaunināt localStorage:`, error);
  }
}

Šajā piemērā funkcija `updateLocalStorage` mēģina iegūt bloķēšanu resursam 'localStorage'. Atzvanīšanas funkcija pēc tam atjaunina norādīto atslēgu Local Storage. Bloķēšana nodrošina, ka tikai viens koda fragments var vienlaikus piekļūt Local Storage, novēršot sacensību apstākļus.

3. piemērs: Koplietoto resursu pārvaldība Web Workers

Web Workers ļauj palaist JavaScript kodu fonā, nebloķējot galveno pavedienu. Tomēr, ja Web Worker nepieciešams piekļūt koplietotiem resursiem ar galveno pavedienu vai citiem Web Workers, sinhronizācija ir būtiska. Web Locks API var izmantot, lai koordinētu piekļuvi šiem resursiem.

Vispirms galvenajā pavedienā:

asynchronous function mainThreadFunction() {
    try {
        await navigator.locks.request('sharedResource', async () => {
            console.log('Galvenais pavediens ieguva bloķēšanu sharedResource');
            // Piekļūt un modificēt koplietoto resursu
            await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000)); // Simulēt darbu
            console.log('Galvenais pavediens atbrīvo bloķēšanu sharedResource');
        });
    } catch (error) {
        console.error('Galvenajam pavedienam neizdevās iegūt bloķēšanu:', error);
    }
}

mainThreadFunction();

Pēc tam jūsu Web Worker:

self.addEventListener('message', async (event) => {
    if (event.data.type === 'accessSharedResource') {
        try {
            await navigator.locks.request('sharedResource', async () => {
                console.log('Web Worker ieguva bloķēšanu sharedResource');
                // Piekļūt un modificēt koplietoto resursu
                await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 3000)); // Simulēt darbu
                console.log('Web Worker atbrīvo bloķēšanu sharedResource');
                self.postMessage({ type: 'sharedResourceAccessed', success: true });
            });
        } catch (error) {
            console.error('Web Worker neizdevās iegūt bloķēšanu:', error);
            self.postMessage({ type: 'sharedResourceAccessed', success: false, error: error.message });
        }
    }
});

Šajā piemērā gan galvenais pavediens, gan Web Worker mēģina iegūt bloķēšanu resursam `sharedResource`. Objekts `navigator.locks` ir pieejams Web Workers, ļaujot tiem piedalīties tajā pašā bloķēšanas mehānismā kā galvenajam pavedienam. Ziņojumi tiek izmantoti, lai sazinātos starp galveno pavedienu un worker, izraisot bloķēšanas iegūšanas mēģinājumu.

Bloķēšanas režīmi: Ekskluzīvs pret koplietotu

Web Locks API atbalsta divus bloķēšanas režīmus: `exclusive` un `shared`. Bloķēšanas režīma izvēle ir atkarīga no jūsu lietojumprogrammas specifiskajām prasībām.

Ekskluzīvās bloķēšanas

Ekskluzīva bloķēšana piešķir ekskluzīvu piekļuvi resursam. Tikai viens koda fragments var vienlaikus turēt ekskluzīvu bloķēšanu konkrētam resursam. Šis režīms ir piemērots scenārijiem, kur tikai vienam procesam vajadzētu būt iespējai modificēt resursu vienlaikus. Piemēram, datu rakstīšana failā, datu bāzes ieraksta atjaunināšana vai UI komponenta stāvokļa modificēšana.

Visi iepriekš minētie piemēri pēc noklusējuma izmantoja ekskluzīvas bloķēšanas. Jums nav jānorāda režīms, jo `exclusive` ir noklusējuma vērtība.

Koplietotās bloķēšanas

Koplietota bloķēšana ļauj vairākiem koda fragmentiem vienlaikus turēt bloķēšanu resursam, ja vien neviens cits kods netur ekskluzīvu bloķēšanu tam pašam resursam. Šis režīms ir piemērots scenārijiem, kur vairākiem procesiem nepieciešams vienlaicīgi lasīt resursu, bet nevienam procesam nav nepieciešams to modificēt. Piemēram, datu lasīšana no faila, vaicājuma veikšana datu bāzē vai UI komponenta renderēšana.

Lai pieprasītu koplietotu bloķēšanu, jums ir jānorāda opcija `mode` metodē `navigator.locks.request`.

asynchronous function readData(resourceId) {
  try {
    await navigator.locks.request(resourceId, { mode: 'shared' }, async () => {
      // Kritiskā sadaļa: Lasīt datus no resursa
      console.log(`Iegūta koplietota bloķēšana resursam ${resourceId}. Tiek lasīts...`);
      const data = await readFromResource(resourceId);
      console.log(`Dati nolasīti no resursa ${resourceId}:`, data);
      return data;
    });
  } catch (error) {
    console.error(`Neizdevās nolasīt datus no resursa ${resourceId}:`, error);
  }
}

asynchronous function readFromResource(resourceId) {
  // Simulēt lasīšanu no resursa (aizstāt ar reālu API izsaukumu)
  return new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve({ value: 'Some data' }), 500));
}

Šajā piemērā funkcija `readData` pieprasa koplietotu bloķēšanu norādītajam resursam. Vairākas šīs funkcijas instances var izpildīties vienlaicīgi, kamēr neviens cits kods netur ekskluzīvu bloķēšanu tam pašam resursam.

Apsvērumi globālām lietojumprogrammām

Izstrādājot tīmekļa lietojumprogrammas globālai auditorijai, ir svarīgi apsvērt resursu sinhronizācijas un vienlaicīgas piekļuves kontroles ietekmi dažādās vidēs.

• Tīkla latentums: Augsts tīkla latentums var pastiprināt vienlaicības problēmu ietekmi. Servera puses bloķēšanas mehānismi var radīt ievērojamas aizkaves, radot sliktu lietotāja pieredzi. Web Locks API var palīdzēt to mazināt, nodrošinot klienta puses risinājumu resursu piekļuves sinhronizēšanai.
• Laika joslas: Strādājot ar laikjutīgiem datiem, piemēram, plānojot pasākumus vai apstrādājot darījumus, ir svarīgi ņemt vērā dažādas laika joslas. Pareizi sinhronizācijas mehānismi var palīdzēt novērst konfliktus un nodrošināt datu konsekvenci ģeogrāfiski izkliedētās sistēmās.
• Kultūras atšķirības: Dažādām kultūrām var būt atšķirīgas gaidas attiecībā uz datu piekļuvi un modificēšanu. Piemēram, dažas kultūras var dot priekšroku reāllaika sadarbībai, kamēr citas var dot priekšroku asinhronākai pieejai. Ir svarīgi izstrādāt savu lietojumprogrammu, lai tā atbilstu šīm dažādajām vajadzībām.
• Valoda un lokalizācija: Pats Web Locks API tieši neietver valodu vai lokalizāciju. Tomēr sinhronizējamie resursi var saturēt lokalizētu saturu. Pārliecinieties, ka jūsu sinhronizācijas mehānismi ir saderīgi ar jūsu lokalizācijas stratēģiju.

Labākā prakse Web Locks API izmantošanai

• Kritiskās sadaļas saglabājiet īsas: Jo ilgāk tiek turēta bloķēšana, jo lielāks ir sacensības un aizkavēšanās potenciāls. Saglabājiet koda kritiskās sadaļas, kas piekļūst un modificē koplietotus datus, pēc iespējas īsākas.
• Izvairieties no strupceļiem (deadlocks): Strupceļi rodas, kad divi vai vairāki koda fragmenti tiek bezgalīgi bloķēti, gaidot, kad viens otrs atbrīvos bloķēšanas. Lai izvairītos no strupceļiem, nodrošiniet, ka bloķēšanas vienmēr tiek iegūtas un atbrīvotas konsekventā secībā.
• Apstrādājiet kļūdas korekti: Metode `navigator.locks.request` var tikt noraidīta, ja bloķēšanu nevar iegūt. Apstrādājiet šīs kļūdas korekti, sniedzot lietotājam informatīvu atgriezenisko saiti.
• Izmantojiet jēgpilnus bloķēšanas nosaukumus: Izvēlieties bloķēšanas nosaukumus, kas skaidri identificē aizsargājamos resursus. Tas padarīs jūsu kodu vieglāk saprotamu un uzturamu.
• Apsveriet bloķēšanas tvērumu: Nosakiet atbilstošo tvērumu savām bloķēšanām. Vai bloķēšanai jābūt globālai (visās pārlūka cilnēs un logos), vai tai jābūt ierobežotai ar konkrētu cilni vai logu? Web Locks API ļauj kontrolēt jūsu bloķēšanu tvērumu.
• Rūpīgi testējiet: Rūpīgi testējiet savu kodu, lai nodrošinātu, ka tas pareizi apstrādā vienlaicību un novērš sacensību apstākļus. Izmantojiet vienlaicības testēšanas rīkus, lai simulētu vairākus lietotājus, kas vienlaicīgi piekļūst un modificē koplietotus resursus.

Web Locks API ierobežojumi

Lai gan Web Locks API nodrošina spēcīgu mehānismu piekļuves sinhronizēšanai resursiem tīmekļa lietojumprogrammās, ir svarīgi apzināties tā ierobežojumus.

• Pārlūkprogrammu atbalsts: Web Locks API neatbalsta visas pārlūkprogrammas. Pārbaudiet pārlūkprogrammu saderību, pirms izmantojat API savā produkcijas kodā. Var būt pieejami polyfills, lai nodrošinātu atbalstu vecākām pārlūkprogrammām.
• Noturība: Bloķēšanas nav noturīgas starp pārlūka sesijām. Kad pārlūkprogramma tiek aizvērta vai atsvaidzināta, visas bloķēšanas tiek atbrīvotas.
• Nav sadalīto bloķēšanu: Web Locks API nodrošina sinhronizāciju tikai vienā pārlūkprogrammas instancē. Tas nenodrošina mehānismu resursu piekļuves sinhronizēšanai starp vairākām mašīnām vai serveriem. Sadalītai bloķēšanai jums būs jāpaļaujas uz servera puses bloķēšanas mehānismiem.
• Kooperatīvā bloķēšana: Web Locks API paļaujas uz kooperatīvo bloķēšanu. Izstrādātāju ziņā ir nodrošināt, ka kods, kas piekļūst koplietotiem resursiem, ievēro bloķēšanas protokolu. API nevar novērst koda piekļuvi resursiem, vispirms neiegūstot bloķēšanu.

Alternatīvas Web Locks API

Lai gan Web Locks API piedāvā vērtīgu rīku resursu sinhronizācijai, pastāv vairākas alternatīvas pieejas, katrai no kurām ir savas stiprās un vājās puses.

• Servera puses bloķēšana: Bloķēšanas mehānismu ieviešana serverī ir tradicionāla pieeja vienlaicības pārvaldībai. Tas ietver datu bāzes transakciju, optimistiskās bloķēšanas vai pesimistiskās bloķēšanas izmantošanu, lai aizsargātu koplietotos resursus. Servera puses bloķēšana nodrošina robustāku un uzticamāku risinājumu sadalītai vienlaicībai, bet tā var radīt latentumu un palielināt slodzi uz serveri.
• Atomārās operācijas: Dažas datu struktūras un API nodrošina atomārās operācijas, kas garantē, ka operāciju secība tiek izpildīta kā viena, nedalāma vienība. Tas var būt noderīgi, lai sinhronizētu piekļuvi vienkāršām datu struktūrām bez nepieciešamības pēc skaidrām bloķēšanām.
• Ziņojumu nodošana: Tā vietā, lai koplietotu maināmu stāvokli, apsveriet iespēju izmantot ziņojumu nodošanu, lai sazinātos starp dažādām jūsu lietojumprogrammas daļām. Šī pieeja var vienkāršot vienlaicības pārvaldību, novēršot nepieciešamību pēc koplietotām bloķēšanām.
• Nemainīgums (Immutability): Nemainīgu datu struktūru izmantošana var arī vienkāršot vienlaicības pārvaldību. Nemainīgus datus nevar modificēt pēc to izveides, novēršot sacensību apstākļu iespējamību.

Noslēgums

Web Locks API ir vērtīgs rīks resursu piekļuves sinhronizēšanai un vienlaicīgas piekļuves pārvaldībai tīmekļa lietojumprogrammās. Nodrošinot klienta puses bloķēšanas mehānismu, API var uzlabot veiktspēju, novērst datu bojājumus un uzlabot lietotāja pieredzi. Tomēr ir svarīgi saprast API ierobežojumus un to pareizi izmantot. Pirms Web Locks API ieviešanas apsveriet savas lietojumprogrammas specifiskās prasības, pārlūkprogrammu saderību un strupceļu potenciālu.

Sekojot šajā ceļvedī izklāstītajām labākajām praksēm, jūs varat izmantot Web Locks API, lai veidotu robustas un atsaucīgas tīmekļa lietojumprogrammas, kas korekti apstrādā vienlaicību un nodrošina datu integritāti dažādās globālās vidēs.