JavaScript Asenkron Bağlamı: İstek Kapsamlı Değişken Yönetiminde Uzmanlaşma

Asenkron programlama, özellikle Node.js gibi ortamlarda modern JavaScript geliştirmenin temel taşlarından biridir. Ancak, asenkron işlemler arasında bağlamı ve istek kapsamlı değişkenleri yönetmek zor olabilir. Geleneksel yaklaşımlar genellikle karmaşık koda ve potansiyel veri bozulmasına yol açar. Bu makale, JavaScript'in asenkron bağlam yeteneklerini, özellikle AsyncLocalStorage'a odaklanarak ve sağlam ve ölçeklenebilir uygulamalar oluşturmak için istek kapsamlı değişken yönetimini nasıl basitleştirdiğini incelemektedir.

Asenkron Bağlamın Zorluklarını Anlamak

Senkron programlamada, bir fonksiyonun kapsamındaki değişkenleri yönetmek basittir. Her fonksiyonun kendi yürütme bağlamı vardır ve bu bağlamda bildirilen değişkenler izole edilmiştir. Ancak, asenkron işlemler doğrusal olarak yürütülmedikleri için karmaşıklıklar ortaya çıkarır. Geri aramalar (callback'ler), vaatler (promise'ler) ve async/await, belirli bir isteğe veya işleme bağlı değişkenleri korumayı ve bunlara erişmeyi zorlaştırabilen yeni yürütme bağlamları sunar.

Bir istek işleyicisinin yürütülmesi boyunca benzersiz bir istek kimliğini izlemeniz gereken bir senaryo düşünün. Uygun bir mekanizma olmadan, isteği işleyen her fonksiyona istek kimliğini bir argüman olarak geçmeye başvurabilirsiniz. Bu yaklaşım zahmetli, hataya açık ve kodunuzu sıkı bir şekilde birbirine bağlar.

Bağlam Yayılımı Sorunu

• Kod Karmaşası: Bağlam değişkenlerini birden çok fonksiyon çağrısı üzerinden geçirmek, kod karmaşıklığını önemli ölçüde artırır ve okunabilirliği azaltır.
• Sıkı Bağlılık: Fonksiyonlar belirli bağlam değişkenlerine bağımlı hale gelir, bu da onları daha az yeniden kullanılabilir ve test etmesi daha zor hale getirir.
• Hataya Açık Olma: Bir bağlam değişkenini geçmeyi unutmak veya yanlış değeri geçmek, öngörülemeyen davranışlara ve hata ayıklaması zor sorunlara yol açabilir.
• Bakım Yükü: Bağlam değişkenlerindeki değişiklikler, kod tabanının birden çok bölümünde değişiklik yapılmasını gerektirir.

Bu zorluklar, asenkron JavaScript ortamlarında istek kapsamlı değişkenleri yönetmek için daha zarif ve sağlam bir çözüme olan ihtiyacı vurgulamaktadır.

AsyncLocalStorage'a Giriş: Asenkron Bağlam için bir Çözüm

Node.js v14.5.0'da tanıtılan AsyncLocalStorage, bir asenkron işlemin ömrü boyunca veri depolamak için bir mekanizma sağlar. Esasen, asenkron sınırlar arasında kalıcı olan bir bağlam oluşturur ve belirli bir isteğe veya işleme özgü değişkenlere, bunları açıkça etrafta dolaştırmadan erişmenize ve değiştirmenize olanak tanır.

AsyncLocalStorage, yürütme bağlamı başına temelinde çalışır. Her asenkron işlem (örneğin, bir istek işleyici) kendi izole depolama alanını alır. Bu, bir istekle ilişkili verilerin yanlışlıkla diğerine sızmamasını sağlayarak veri bütünlüğünü ve izolasyonunu korur.

AsyncLocalStorage Nasıl Çalışır?

AsyncLocalStorage sınıfı aşağıdaki anahtar yöntemleri sağlar:

• getStore(): Mevcut yürütme bağlamıyla ilişkili mevcut depolama alanını döndürür. Depolama alanı yoksa undefined döndürür.
• run(store, callback, ...args): Sağlanan callback'i yeni bir asenkron bağlam içinde yürütür. store argümanı, bağlamın depolama alanını başlatır. Geri arama tarafından tetiklenen tüm asenkron işlemler bu depolama alanına erişebilir.
• enterWith(store): Sağlanan store'un bağlamına girer. Bu, belirli bir kod bloğu için bağlamı açıkça ayarlamanız gerektiğinde kullanışlıdır.
• disable(): AsyncLocalStorage örneğini devre dışı bırakır. Devre dışı bıraktıktan sonra depolama alanına erişmek hatayla sonuçlanır.

Depolama alanının kendisi, yönetmek istediğiniz bağlam değişkenlerini tutan basit bir JavaScript nesnesidir (veya seçtiğiniz herhangi bir veri türüdür). İstek kimliklerini, kullanıcı bilgilerini veya mevcut işlemle ilgili diğer verileri depolayabilirsiniz.

Uygulamada AsyncLocalStorage'ın Pratik Örnekleri

AsyncLocalStorage kullanımını birkaç pratik örnekle gösterelim.

Örnek 1: Bir Web Sunucusunda İstek Kimliği Takibi

Express.js kullanan bir Node.js web sunucusu düşünün. Gelen her istek için benzersiz bir istek kimliği oluşturmak ve izlemek istiyoruz. Bu kimlik, günlük kaydı, izleme ve hata ayıklama için kullanılabilir.

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

app.use((req, res, next) => {
  const requestId = uuidv4();
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    console.log(`Request received with ID: ${requestId}`);
    next();
  });
});

app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Handling request with ID: ${requestId}`);
  res.send(`Hello, Request ID: ${requestId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Bu örnekte:

• Bir AsyncLocalStorage örneği oluşturuyoruz.
• Gelen her isteği yakalamak için Express ara yazılımını (middleware) kullanıyoruz.
• Ara yazılım içinde, uuidv4() kullanarak benzersiz bir istek kimliği oluşturuyoruz.
• Yeni bir asenkron bağlam oluşturmak için asyncLocalStorage.run() çağırıyoruz. Depolama alanını, bağlam değişkenlerimizi tutacak bir Map ile başlatıyoruz.
• run() geri araması içinde, requestId'yi depolama alanına asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId) kullanarak ayarlıyoruz.
• Ardından kontrolü bir sonraki ara yazılıma veya rota işleyicisine geçirmek için next()'i çağırıyoruz.
• Rota işleyicisinde (app.get('/')), requestId'yi depolama alanından asyncLocalStorage.getStore().get('requestId') kullanarak alıyoruz.

Artık, istek işleyicisi içinde kaç tane asenkron işlem tetiklenirse tetiklensin, istek kimliğine her zaman asyncLocalStorage.getStore().get('requestId') kullanarak erişebilirsiniz.

Örnek 2: Kullanıcı Kimlik Doğrulama ve Yetkilendirme

Diğer bir yaygın kullanım durumu, kullanıcı kimlik doğrulama ve yetkilendirme bilgilerini yönetmektir. Bir kullanıcıyı doğrulayan ve kullanıcı kimliğini alan bir ara yazılımınız olduğunu varsayalım. Kullanıcı kimliğini AsyncLocalStorage'da saklayabilirsiniz, böylece sonraki ara yazılımlar ve rota işleyicileri tarafından kullanılabilir olur.

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

// Authentication Middleware (Example)
const authenticateUser = (req, res, next) => {
  // Simulate user authentication (replace with your actual logic)
  const userId = req.headers['x-user-id'] || 'guest'; // Get User ID from Header

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
    console.log(`User authenticated with ID: ${userId}`);
    next();
  });
};

app.use(authenticateUser);

app.get('/profile', (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  console.log(`Accessing profile for user ID: ${userId}`);
  res.send(`Profile for User ID: ${userId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Bu örnekte, authenticateUser ara yazılımı kullanıcı kimliğini alır (burada bir başlığı okuyarak simüle edilmiştir) ve AsyncLocalStorage'da saklar. /profile rota işleyicisi daha sonra kullanıcı kimliğine açık bir parametre olarak almadan erişebilir.

Örnek 3: Veritabanı İşlem Yönetimi

Veritabanı işlemlerini içeren senaryolarda, AsyncLocalStorage işlem bağlamını yönetmek için kullanılabilir. Veritabanı bağlantısını veya işlem nesnesini AsyncLocalStorage'da saklayarak, belirli bir istek içindeki tüm veritabanı işlemlerinin aynı işlemi kullanmasını sağlayabilirsiniz.

const express = require('express');
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');

const app = express();
const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

// Simulate a database connection
const db = {
  query: (sql, callback) => {
    const transactionId = asyncLocalStorage.getStore()?.get('transactionId') || 'No Transaction';
    console.log(`Executing SQL: ${sql} in Transaction: ${transactionId}`);
    // Simulate database query execution
    setTimeout(() => {
      callback(null, { success: true });
    }, 50);
  },
};

// Middleware to start a transaction
const startTransaction = (req, res, next) => {
  const transactionId = Math.random().toString(36).substring(2, 15); // Generate a random transaction ID

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('transactionId', transactionId);
    console.log(`Starting transaction: ${transactionId}`);
    next();
  });
};

app.use(startTransaction);

app.get('/data', (req, res) => {
  db.query('SELECT * FROM data', (err, result) => {
    if (err) {
      return res.status(500).send('Error querying data');
    }
    res.send('Data retrieved successfully');
  });
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

Bu basitleştirilmiş örnekte:

• startTransaction ara yazılımı bir işlem kimliği oluşturur ve bunu AsyncLocalStorage'da saklar.
• Simüle edilen db.query fonksiyonu, işlem kimliğini depolama alanından alır ve işlem bağlamının asenkron veritabanı işlemi içinde mevcut olduğunu göstererek günlüğe kaydeder.

İleri Düzey Kullanım ve Dikkat Edilmesi Gerekenler

Ara Yazılım ve Bağlam Yayılımı

AsyncLocalStorage, ara yazılım zincirlerinde özellikle kullanışlıdır. Her ara yazılım paylaşılan bağlama erişebilir ve onu değiştirebilir, bu da kolaylıkla karmaşık işleme boru hatları oluşturmanıza olanak tanır.

Ara yazılım fonksiyonlarınızın bağlamı düzgün bir şekilde yaymak için tasarlandığından emin olun. Asenkron işlemleri sarmak ve bağlam akışını sürdürmek için asyncLocalStorage.run() veya asyncLocalStorage.enterWith() kullanın.

Hata Yönetimi ve Temizlik

AsyncLocalStorage kullanırken uygun hata yönetimi çok önemlidir. İstisnaları zarif bir şekilde ele aldığınızdan ve bağlamla ilişkili tüm kaynakları temizlediğinizden emin olun. Bir hata oluşsa bile kaynakların serbest bırakılmasını sağlamak için try...finally blokları kullanmayı düşünün.

Performansla İlgili Hususlar

AsyncLocalStorage bağlamı yönetmek için uygun bir yol sağlarken, performans etkilerinin farkında olmak önemlidir. AsyncLocalStorage'ın aşırı kullanımı, özellikle yüksek verimli uygulamalarda ek yük getirebilir. Potansiyel darboğazları belirlemek ve buna göre optimize etmek için kodunuzu profilleyin.

AsyncLocalStorage'da büyük miktarda veri depolamaktan kaçının. Yalnızca gerekli bağlam değişkenlerini saklayın. Daha büyük nesneleri depolamanız gerekiyorsa, nesnelerin kendileri yerine onlara referanslar depolamayı düşünün.

AsyncLocalStorage Alternatifleri

AsyncLocalStorage güçlü bir araç olsa da, özel ihtiyaçlarınıza ve çerçevenize bağlı olarak asenkron bağlamı yönetmek için alternatif yaklaşımlar vardır.

• Açık Bağlam Geçişi: Daha önce de belirtildiği gibi, bağlam değişkenlerini fonksiyonlara argüman olarak açıkça geçmek, daha az zarif olsa da temel bir yaklaşımdır.
• Bağlam Nesneleri: Özel bir bağlam nesnesi oluşturmak ve onu etrafta dolaştırmak, tek tek değişkenleri geçmeye kıyasla okunabilirliği artırabilir.
• Çerçeveye Özgü Çözümler: Birçok çerçeve kendi bağlam yönetimi mekanizmalarını sağlar. Örneğin, NestJS istek kapsamlı sağlayıcılar (request-scoped providers) sunar.

Küresel Bakış Açısı ve En İyi Uygulamalar

Küresel bir bağlamda asenkron bağlamla çalışırken aşağıdakileri göz önünde bulundurun:

• Saat Dilimleri: Bağlamdaki tarih ve saat bilgileriyle uğraşırken saat dilimlerine dikkat edin. Belirsizliği önlemek için saat dilimi bilgilerini zaman damgalarıyla birlikte saklayın.
• Yerelleştirme: Uygulamanız birden çok dili destekliyorsa, içeriğin doğru dilde görüntülenmesini sağlamak için kullanıcının yerel ayarını bağlamda saklayın.
• Para Birimi: Uygulamanız finansal işlemleri yönetiyorsa, tutarların doğru görüntülenmesini sağlamak için kullanıcının para birimini bağlamda saklayın.
• Veri Biçimleri: Farklı bölgelerde kullanılan farklı veri biçimlerinin farkında olun. Örneğin, tarih biçimleri ve sayı biçimleri önemli ölçüde değişebilir.

Sonuç

AsyncLocalStorage, asenkron JavaScript ortamlarında istek kapsamlı değişkenleri yönetmek için güçlü ve zarif bir çözüm sunar. Asenkron sınırlar arasında kalıcı bir bağlam oluşturarak kodu basitleştirir, bağlılığı azaltır ve sürdürülebilirliği artırır. Yeteneklerini ve sınırlamalarını anlayarak, sağlam, ölçeklenebilir ve küresel olarak duyarlı uygulamalar oluşturmak için AsyncLocalStorage'dan yararlanabilirsiniz.

Asenkron bağlamda uzmanlaşmak, asenkron kodla çalışan her JavaScript geliştiricisi için esastır. Daha temiz, daha sürdürülebilir ve daha güvenilir uygulamalar yazmak için AsyncLocalStorage'ı ve diğer bağlam yönetimi tekniklerini benimseyin.