Een diepgaande kijk op de JavaScript Async Iterator hulpfunctie 'scan', waarbij de functionaliteit, use cases en voordelen voor asynchrone cumulatieve verwerking worden verkend.
JavaScript Async Iterator Hulpfunctie: Scan - Asynchrone Cumulatieve Verwerking
Asynchroon programmeren is een hoeksteen van de moderne JavaScript-ontwikkeling, vooral bij I/O-gebonden operaties, zoals netwerkverzoeken of interacties met het bestandssysteem. Async iterators, geïntroduceerd in ES2018, bieden een krachtig mechanisme voor het verwerken van stromen asynchrone data. De `scan` hulpfunctie, die vaak te vinden is in bibliotheken zoals RxJS en steeds vaker beschikbaar is als een opzichzelfstaande utility, ontsluit nog meer potentieel voor het verwerken van deze asynchrone datastromen.
Async Iterators Begrijpen
Voordat we dieper ingaan op `scan`, laten we herhalen wat async iterators zijn. Een async iterator is een object dat voldoet aan het async iterator-protocol. Dit protocol definieert een `next()`-methode die een promise retourneert die resulteert in een object met twee eigenschappen: `value` (de volgende waarde in de reeks) en `done` (een boolean die aangeeft of de iterator voltooid is). Async iterators zijn bijzonder nuttig bij het werken met data die in de loop van de tijd binnenkomt, of data waarvoor asynchrone operaties nodig zijn om deze op te halen.
Hier is een basisvoorbeeld van een async iterator:
async function* generateNumbers() {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
}
async function main() {
const iterator = generateNumbers();
let result = await iterator.next();
console.log(result); // { value: 1, done: false }
result = await iterator.next();
console.log(result); // { value: 2, done: false }
result = await iterator.next();
console.log(result); // { value: 3, done: false }
result = await iterator.next();
console.log(result); // { value: undefined, done: true }
}
main();
Introductie van de `scan` Hulpfunctie
De `scan` hulpfunctie (ook bekend als `accumulate` of `reduce`) transformeert een async iterator door een accumulator-functie toe te passen op elke waarde en het geaccumuleerde resultaat uit te zenden. Dit is vergelijkbaar met de `reduce`-methode op arrays, maar werkt asynchroon en op iterators.
In essentie neemt `scan` een async iterator, een accumulator-functie en een optionele beginwaarde. Voor elke waarde die door de bron-iterator wordt uitgezonden, wordt de accumulator-functie aangeroepen met de vorige geaccumuleerde waarde (of de beginwaarde als het de eerste iteratie is) en de huidige waarde van de iterator. Het resultaat van de accumulator-functie wordt de volgende geaccumuleerde waarde, die vervolgens wordt uitgezonden door de resulterende async iterator.
Syntax en Parameters
De algemene syntax voor het gebruik van `scan` is als volgt:
async function* scan(sourceIterator, accumulator, initialValue) {
let accumulatedValue = initialValue;
for await (const value of sourceIterator) {
accumulatedValue = accumulator(accumulatedValue, value);
yield accumulatedValue;
}
}
- `sourceIterator`: De te transformeren async iterator.
- `accumulator`: Een functie die twee argumenten aanneemt: de vorige geaccumuleerde waarde en de huidige waarde van de iterator. Deze moet de nieuwe geaccumuleerde waarde retourneren.
- `initialValue` (optioneel): De beginwaarde voor de accumulator. Als deze niet wordt opgegeven, wordt de eerste waarde van de bron-iterator gebruikt als beginwaarde, en wordt de accumulator-functie aangeroepen vanaf de tweede waarde.
Use Cases en Voorbeelden
De `scan` hulpfunctie is ongelooflijk veelzijdig en kan worden gebruikt in een breed scala aan scenario's met asynchrone datastromen. Hier zijn enkele voorbeelden:
1. Een Lopend Totaal Berekenen
Stel je voor dat je een async iterator hebt die transactiebedragen uitzendt. Je kunt `scan` gebruiken om een lopend totaal van deze transacties te berekenen.
async function* generateTransactions() {
yield 10;
yield 20;
yield 30;
}
async function main() {
const transactions = generateTransactions();
const runningTotals = scan(transactions, (acc, value) => acc + value, 0);
for await (const total of runningTotals) {
console.log(total); // Output: 10, 30, 60
}
}
main();
In dit voorbeeld telt de `accumulator`-functie simpelweg het huidige transactiebedrag op bij het vorige totaal. De `initialValue` van 0 zorgt ervoor dat het lopende totaal op nul begint.
2. Data Accumuleren in een Array
Je kunt `scan` gebruiken om data van een async iterator te accumuleren in een array. Dit kan nuttig zijn voor het verzamelen van data over tijd en het in batches verwerken ervan.
async function* fetchData() {
yield { id: 1, name: 'Alice' };
yield { id: 2, name: 'Bob' };
yield { id: 3, name: 'Charlie' };
}
async function main() {
const dataStream = fetchData();
const accumulatedData = scan(dataStream, (acc, value) => [...acc, value], []);
for await (const data of accumulatedData) {
console.log(data); // Output: [{id: 1, name: 'Alice'}], [{id: 1, name: 'Alice'}, {id: 2, name: 'Bob'}], [{id: 1, name: 'Alice'}, {id: 2, name: 'Bob'}, {id: 3, name: 'Charlie'}]
}
}
main();
Hier gebruikt de `accumulator`-functie de spread operator (`...`) om een nieuwe array te creëren die alle voorgaande elementen en de huidige waarde bevat. De `initialValue` is een lege array.
3. Een Rate Limiter Implementeren
Een complexere use case is het implementeren van een rate limiter. Je kunt `scan` gebruiken om het aantal verzoeken binnen een bepaald tijdvenster bij te houden en volgende verzoeken te vertragen als de limiet wordt overschreden.
async function* generateRequests() {
// Simulate incoming requests
yield Date.now();
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200));
yield Date.now();
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield Date.now();
}
async function main() {
const requests = generateRequests();
const rateLimitWindow = 1000; // 1 second
const maxRequestsPerWindow = 2;
async function* rateLimitedRequests(source, window, maxRequests) {
let queue = [];
for await (const requestTime of source) {
queue.push(requestTime);
queue = queue.filter(t => requestTime - t < window);
if (queue.length > maxRequests) {
const earliestRequest = queue[0];
const delay = window - (requestTime - earliestRequest);
console.log(`Rate limit exceeded. Delaying for ${delay}ms`);
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, delay));
}
yield requestTime;
}
}
const limited = rateLimitedRequests(requests, rateLimitWindow, maxRequestsPerWindow);
for await (const requestTime of limited) {
console.log(`Request processed at ${requestTime}`);
}
}
main();
Dit voorbeeld gebruikt `scan` intern (in de `rateLimitedRequests`-functie) om een wachtrij van request-tijdstempels bij te houden. Het controleert of het aantal verzoeken binnen het rate limit-venster het maximaal toegestane aantal overschrijdt. Als dat zo is, berekent het de noodzakelijke vertraging en pauzeert het voordat het verzoek wordt doorgegeven.
4. Een Real-time Data Aggregator Bouwen (Globaal Voorbeeld)
Denk aan een wereldwijde financiële applicatie die real-time aandelenkoersen van verschillende beurzen moet aggregeren. Een async iterator kan koersupdates streamen van beurzen zoals de New York Stock Exchange (NYSE), de London Stock Exchange (LSE) en de Tokyo Stock Exchange (TSE). `scan` kan worden gebruikt om een lopend gemiddelde of de hoogste/laagste prijs voor een bepaald aandeel over alle beurzen bij te houden.
// Simulate streaming stock prices from different exchanges
async function* generateStockPrices() {
yield { exchange: 'NYSE', symbol: 'AAPL', price: 170.50 };
yield { exchange: 'LSE', symbol: 'AAPL', price: 170.75 };
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 50));
yield { exchange: 'TSE', symbol: 'AAPL', price: 170.60 };
}
async function main() {
const stockPrices = generateStockPrices();
// Use scan to calculate a running average price
const runningAverages = scan(
stockPrices,
(acc, priceUpdate) => {
const { total, count } = acc;
return { total: total + priceUpdate.price, count: count + 1 };
},
{ total: 0, count: 0 }
);
for await (const averageData of runningAverages) {
const averagePrice = averageData.total / averageData.count;
console.log(`Running average price: ${averagePrice.toFixed(2)}`);
}
}
main();
In dit voorbeeld berekent de `accumulator`-functie het lopende totaal van de koersen en het aantal ontvangen updates. De uiteindelijke gemiddelde koers wordt vervolgens berekend uit deze geaccumuleerde waarden. Dit geeft een real-time beeld van de aandelenkoers op verschillende wereldwijde markten.
5. Websiteverkeer Wereldwijd Analyseren
Stel je een wereldwijd webanalyseplatform voor dat stromen van websitebezoekgegevens ontvangt van servers over de hele wereld. Elk datapunt vertegenwoordigt een gebruiker die de website bezoekt. Met `scan` kunnen we de trend van paginaweergaven per land in real-time analyseren. Stel dat de data er zo uitziet: `{ country: "US", page: "homepage", timestamp: 1678886400 }`.
async function* generateWebsiteVisits() {
yield { country: 'US', page: 'homepage', timestamp: Date.now() };
yield { country: 'CA', page: 'product', timestamp: Date.now() };
yield { country: 'UK', page: 'blog', timestamp: Date.now() };
yield { country: 'US', page: 'product', timestamp: Date.now() };
}
async function main() {
const visitStream = generateWebsiteVisits();
const pageViewCounts = scan(
visitStream,
(acc, visit) => {
const { country } = visit;
const newAcc = { ...acc };
newAcc[country] = (newAcc[country] || 0) + 1;
return newAcc;
},
{}
);
for await (const counts of pageViewCounts) {
console.log('Page view counts by country:', counts);
}
}
main();
Hier werkt de `accumulator`-functie een teller bij voor elk land. De uitvoer zou de accumulerende tellingen van paginaweergaven voor elk land tonen naarmate er nieuwe bezoekgegevens binnenkomen.
Voordelen van het Gebruik van `scan`
De `scan` hulpfunctie biedt verschillende voordelen bij het werken met asynchrone datastromen:
- Declaratieve Stijl: `scan` stelt je in staat om cumulatieve verwerkingslogica op een declaratieve en beknopte manier uit te drukken, wat de leesbaarheid en onderhoudbaarheid van de code verbetert.
- Asynchrone Verwerking: Het verwerkt naadloos asynchrone operaties binnen de accumulator-functie, wat het geschikt maakt voor complexe scenario's met I/O-gebonden taken.
- Real-time Verwerking: `scan` maakt real-time verwerking van datastromen mogelijk, waardoor je kunt reageren op veranderingen zodra ze zich voordoen.
- Compositie: Het kan gemakkelijk worden gecombineerd met andere async iterator hulpfuncties om complexe dataverwerkingspijplijnen te creëren.
`scan` Implementeren (Indien Niet Beschikbaar)
Hoewel sommige bibliotheken een ingebouwde `scan` hulpfunctie bieden, kun je indien nodig eenvoudig je eigen implementatie maken. Hier is een eenvoudige implementatie:
async function* scan(sourceIterator, accumulator, initialValue) {
let accumulatedValue = initialValue;
let first = true;
for await (const value of sourceIterator) {
if (first && initialValue === undefined) {
accumulatedValue = value;
first = false;
} else {
accumulatedValue = accumulator(accumulatedValue, value);
}
yield accumulatedValue;
}
}
Deze implementatie itereert over de bron-iterator en past de accumulator-functie toe op elke waarde, waarbij het geaccumuleerde resultaat wordt uitgezonden. Het behandelt het geval waarin geen `initialValue` is opgegeven door de eerste waarde van de bron-iterator als beginwaarde te gebruiken.
Vergelijking met `reduce`
Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen `scan` en `reduce`. Hoewel beide op iterators werken en een accumulator-functie gebruiken, verschillen ze in hun gedrag en uitvoer.
- `scan` zendt de geaccumuleerde waarde uit voor elke iteratie, wat een lopende geschiedenis van de accumulatie biedt.
- `reduce` zendt alleen de uiteindelijke geaccumuleerde waarde uit na het verwerken van alle elementen in de iterator.
Daarom is `scan` geschikt voor scenario's waarin je de tussenliggende staten van de accumulatie moet volgen, terwijl `reduce` geschikt is wanneer je alleen het eindresultaat nodig hebt.
Foutafhandeling
Bij het werken met asynchrone iterators en `scan` is het cruciaal om fouten correct af te handelen. Fouten kunnen optreden tijdens het iteratieproces of binnen de accumulator-functie. Je kunt `try...catch`-blokken gebruiken om deze fouten op te vangen en af te handelen.
async function* generatePotentiallyFailingData() {
yield 1;
yield 2;
throw new Error('Something went wrong!');
yield 3;
}
async function main() {
const dataStream = generatePotentiallyFailingData();
try {
const accumulatedData = scan(dataStream, (acc, value) => acc + value, 0);
for await (const data of accumulatedData) {
console.log(data);
}
} catch (error) {
console.error('An error occurred:', error);
}
}
main();
In dit voorbeeld vangt het `try...catch`-blok de fout op die door de `generatePotentiallyFailingData`-iterator wordt gegooid. Je kunt de fout vervolgens op de juiste manier afhandelen, bijvoorbeeld door deze te loggen of de operatie opnieuw te proberen.
Conclusie
De `scan` hulpfunctie is een krachtig hulpmiddel voor het uitvoeren van asynchrone cumulatieve verwerking op JavaScript async iterators. Het stelt je in staat om complexe datatransformaties op een declaratieve en beknopte manier uit te drukken, asynchrone operaties soepel af te handelen en datastromen in real-time te verwerken. Door de functionaliteit en use cases te begrijpen, kun je `scan` gebruiken om robuustere en efficiëntere asynchrone applicaties te bouwen. Of je nu lopende totalen berekent, data accumuleert in arrays, rate limiters implementeert of real-time data aggregators bouwt, `scan` kan je code vereenvoudigen en de algehele prestaties verbeteren. Vergeet niet om rekening te houden met foutafhandeling en kies `scan` boven `reduce` wanneer je toegang nodig hebt tot tussenliggende geaccumuleerde waarden tijdens de verwerking van je asynchrone datastromen. Het verkennen van bibliotheken zoals RxJS kan je begrip en praktische toepassing van `scan` binnen reactieve programmeerparadigma's verder verbeteren.