JavaScript Async Iterators: Een Complete Gids voor het Verwerken van Streams

In de wereld van moderne JavaScript-ontwikkeling is het omgaan met asynchrone datastromen een veelvoorkomende vereiste. Of u nu data ophaalt van een API, real-time gebeurtenissen verwerkt, of met grote datasets werkt, het efficiënt beheren van asynchrone data is cruciaal voor het bouwen van responsieve en schaalbare applicaties. JavaScript Async Iterators bieden een krachtige en elegante oplossing om deze uitdagingen aan te gaan.

Wat zijn Async Iterators?

Async Iterators zijn een moderne JavaScript-functie waarmee u op een gecontroleerde en sequentiële manier kunt itereren over asynchrone databronnen, zoals streams of asynchrone API-reacties. Ze lijken op reguliere iterators, maar met het belangrijkste verschil dat hun next()-methode een Promise retourneert. Dit stelt u in staat om te werken met data die asynchroon binnenkomt zonder de hoofdthread te blokkeren.

Zie een reguliere iterator als een manier om items één voor één uit een verzameling te halen. U vraagt om het volgende item, en u krijgt het onmiddellijk. Een Async Iterator is daarentegen als het online bestellen van items. U plaatst de bestelling (roept next() aan), en enige tijd later arriveert het volgende item (de Promise wordt vervuld).

Kernconcepten

• Async Iterator: Een object dat een next()-methode biedt die een Promise retourneert die wordt vervuld met een object met value- en done-eigenschappen, vergelijkbaar met een reguliere iterator. De value vertegenwoordigt het volgende item in de reeks, en done geeft aan of de iteratie is voltooid.
• Async Generator: Een speciaal type functie dat een Async Iterator retourneert. Het gebruikt het yield-sleutelwoord om waarden asynchroon te produceren.
• for await...of-lus: Een taalconstructie die specifiek is ontworpen voor het itereren over Async Iterators. Het vereenvoudigt het proces van het consumeren van asynchrone datastromen.

Async Iterators Maken met Async Generators

De meest gebruikelijke manier om Async Iterators te maken is via Async Generators. Een Async Generator is een functie die wordt gedeclareerd met de async function*-syntaxis. Binnen de functie kunt u het yield-sleutelwoord gebruiken om waarden asynchroon te produceren.

Voorbeeld: Een Real-time Datafeed Simuleren

Laten we een Async Generator maken die een real-time datafeed simuleert, zoals aandelenkoersen of sensormetingen. We gebruiken setTimeout om kunstmatige vertragingen te introduceren en de asynchrone aankomst van data te simuleren.

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

            

              
                Copy
              
            
          

In dit voorbeeld:

• async function* generateDataFeed(count) declareert een Async Generator die een count-argument accepteert, wat het aantal te genereren datapunten aangeeft.
• De for-lus itereert count keer.
• await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)) introduceert een vertraging van 500ms met behulp van setTimeout. Dit simuleert de asynchrone aard van de aankomst van real-time data.
• yield { timestamp: Date.now(), value: Math.random() * 100 } levert een object op met een timestamp en een willekeurige waarde. Het yield-sleutelwoord pauzeert de uitvoering van de functie en retourneert de waarde aan de oproeper.

Async Iterators Gebruiken met for await...of

Om een Async Iterator te gebruiken, kunt u de for await...of-lus gebruiken. Deze lus handelt automatisch de asynchrone aard van de iterator af, en wacht tot elke Promise is vervuld voordat hij doorgaat naar de volgende iteratie.

Voorbeeld: De Datafeed Verwerken

Laten we de generateDataFeed Async Iterator consumeren met een for await...of-lus en elk datapunt naar de console loggen.

            async function processDataFeed() {
  for await (const data of generateDataFeed(5)) {
    console.log(`Ontvangen data: ${JSON.stringify(data)}`);
  }
  console.log('Verwerking van datafeed voltooid.');
}

processDataFeed();

            

              
                Copy
              
            
          

In dit voorbeeld:

• async function processDataFeed() declareert een asynchrone functie om de dataverwerking af te handelen.
• for await (const data of generateDataFeed(5)) itereert over de Async Iterator die wordt geretourneerd door generateDataFeed(5). Het await-sleutelwoord zorgt ervoor dat de lus wacht op de aankomst van elk datapunt voordat hij verdergaat.
• console.log(`Ontvangen data: ${JSON.stringify(data)}`) logt het ontvangen datapunt naar de console.
• console.log('Verwerking van datafeed voltooid.') logt een bericht dat aangeeft dat de verwerking van de datafeed is voltooid.

Voordelen van het Gebruik van Async Iterators

Async Iterators bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele asynchrone programmeertechnieken, zoals callbacks en Promises:

• Verbeterde Leesbaarheid: Async Iterators en de for await...of-lus bieden een meer synchroon ogende en makkelijker te begrijpen manier om met asynchrone datastromen te werken.
• Vereenvoudigde Foutafhandeling: U kunt standaard try...catch-blokken gebruiken om fouten binnen de for await...of-lus af te handelen, wat foutafhandeling eenvoudiger maakt.
• Omgaan met Backpressure: Async Iterators kunnen worden gebruikt om backpressure-mechanismen te implementeren, waardoor consumenten de snelheid waarmee data wordt geproduceerd kunnen regelen, wat uitputting van bronnen voorkomt.
• Componibiliteit: Async Iterators kunnen eenvoudig worden samengesteld en aan elkaar gekoppeld om complexe data pipelines te creëren.
• Annulering: Async Iterators kunnen worden ontworpen om annulering te ondersteunen, waardoor consumenten het iteratieproces kunnen stoppen indien nodig.

Praktijkvoorbeelden

Async Iterators zijn zeer geschikt voor een verscheidenheid aan praktijkvoorbeelden, waaronder:

• API Streaming: Het consumeren van data van API's die streaming-reacties ondersteunen (bijv. Server-Sent Events, WebSockets).
• Bestandsverwerking: Het lezen van grote bestanden in chunks zonder het hele bestand in het geheugen te laden. Bijvoorbeeld het regel voor regel verwerken van een groot CSV-bestand.
• Real-time Datafeeds: Het verwerken van real-time datastromen van bronnen zoals beurzen, sociale-mediaplatforms of IoT-apparaten.
• Database Queries: Efficiënt itereren over grote resultatensets van database-queries.
• Achtergrondtaken: Het implementeren van langlopende achtergrondtaken die in chunks moeten worden uitgevoerd.

Voorbeeld: Een Groot Bestand in Chunks Lezen

Laten we demonstreren hoe Async Iterators te gebruiken om een groot bestand in chunks te lezen, waarbij elke chunk wordt verwerkt zodra deze beschikbaar is. Dit is vooral handig bij het omgaan met bestanden die te groot zijn om in het geheugen te passen.

            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)) {
    // Verwerk elke regel hier
    console.log(`Regel: ${line}`);
  }
}

processFile('groot_bestand.txt');

            

              
                Copy
              
            
          

In dit voorbeeld:

• We gebruiken de fs- en readline-modules om het bestand regel voor regel te lezen.
• De readLines Async Generator creëert een readline.Interface om de bestandsstream te lezen.
• De for await...of-lus itereert over de regels in het bestand en levert elke regel aan de oproeper.
• De processFile-functie consumeert de readLines Async Iterator en verwerkt elke regel.

Deze aanpak stelt u in staat om grote bestanden te verwerken zonder het volledige bestand in het geheugen te laden, wat het efficiënter en schaalbaarder maakt.

Geavanceerde Technieken

Omgaan met Backpressure

Backpressure is een mechanisme waarmee consumenten aan producenten kunnen signaleren dat ze niet klaar zijn om meer data te ontvangen. Dit voorkomt dat producenten consumenten overweldigen en uitputting van bronnen veroorzaken.

Async Iterators kunnen worden gebruikt om backpressure te implementeren door consumenten in staat te stellen de snelheid te controleren waarmee ze data van de iterator opvragen. De producent kan vervolgens zijn datageneratiesnelheid aanpassen op basis van de verzoeken van de consument.

Annulering

Annulering is de mogelijkheid om een asynchrone operatie te stoppen voordat deze is voltooid. Dit kan handig zijn in situaties waarin de operatie niet langer nodig is of te lang duurt om te voltooien.

Async Iterators kunnen worden ontworpen om annulering te ondersteunen door een mechanisme te bieden waarmee consumenten aan de iterator kunnen signaleren dat deze moet stoppen met het produceren van data. De iterator kan dan alle resources opruimen en netjes afsluiten.

Async Generators vs. Reactief Programmeren (RxJS)

Hoewel Async Iterators een krachtige manier bieden om asynchrone datastromen te verwerken, bieden Reactive Programming-bibliotheken zoals RxJS een uitgebreidere set tools voor het bouwen van complexe reactieve applicaties. RxJS biedt een rijke set operatoren voor het transformeren, filteren en combineren van datastromen, evenals geavanceerde mogelijkheden voor foutafhandeling en concurrency-beheer.

Async Iterators bieden echter een eenvoudiger en lichter alternatief voor scenario's waar u niet de volledige kracht van RxJS nodig heeft. Ze zijn ook een native JavaScript-functie, wat betekent dat u geen externe afhankelijkheden aan uw project hoeft toe te voegen.

Wanneer Async Iterators gebruiken vs. RxJS

• Gebruik Async Iterators wanneer:
  • U een eenvoudige en lichte manier nodig heeft om asynchrone datastromen te verwerken.
  • U niet de volledige kracht van Reactive Programming nodig heeft.
  • U wilt voorkomen dat u externe afhankelijkheden aan uw project toevoegt.
  • U met asynchrone data op een sequentiële en gecontroleerde manier moet werken.
• Gebruik RxJS wanneer:
  • U complexe reactieve applicaties moet bouwen met geavanceerde datatransformaties en foutafhandeling.
  • U concurrency en asynchrone operaties op een robuuste en schaalbare manier moet beheren.
  • U een rijke set operatoren nodig heeft voor het manipuleren van datastromen.
  • U al bekend bent met de concepten van Reactive Programming.

Browsercompatibiliteit en Polyfills

Async Iterators en Async Generators worden ondersteund in alle moderne browsers en Node.js-versies. Als u echter oudere browsers of omgevingen moet ondersteunen, moet u mogelijk een polyfill gebruiken.

Er zijn verschillende polyfills beschikbaar voor Async Iterators en Async Generators, waaronder:

• core-js: Een uitgebreide polyfill-bibliotheek die ondersteuning biedt voor Async Iterators en Async Generators.
• regenerator-runtime: Een polyfill voor Async Generators die afhankelijk is van de Regenerator-transformatie.

Om een polyfill te gebruiken, moet u deze doorgaans in uw project opnemen en importeren voordat u Async Iterators of Async Generators gebruikt.

Conclusie

JavaScript Async Iterators bieden een krachtige en elegante oplossing voor het omgaan met asynchrone datastromen. Ze bieden verbeterde leesbaarheid, vereenvoudigde foutafhandeling en de mogelijkheid om backpressure- en annuleringsmechanismen te implementeren. Of u nu werkt met API-streaming, bestandsverwerking, real-time datafeeds of database-queries, Async Iterators kunnen u helpen efficiëntere en schaalbaardere applicaties te bouwen.

Door de kernconcepten van Async Iterators en Async Generators te begrijpen en door gebruik te maken van de for await...of-lus, kunt u de kracht van asynchrone streamverwerking in uw JavaScript-projecten ontsluiten.

Overweeg het verkennen van bibliotheken zoals it-tools (https://www.npmjs.com/package/it-tools) voor een verzameling van hulpfuncties om met async iterators te werken.

Verder Lezen

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