JavaScript Asenkron Bağlamı: İstek Kapsamlı Değişkenler Açıklığa Kavuşuyor

Asenkron programlama, özellikle eş zamanlı istekleri yönetmenin çok önemli olduğu Node.js gibi ortamlarda modern JavaScript'in temel taşıdır. Ancak, asenkron işlemler boyunca durumu ve bağımlılıkları yönetmek hızla karmaşıklaşabilir. Tek bir isteğin yaşam döngüsü boyunca erişilebilen istek kapsamlı değişkenler, güçlü bir çözüm sunar. Bu makale, JavaScript'in asenkron bağlamı kavramını, istek kapsamlı değişkenlere ve bunları etkili bir şekilde yönetme tekniklerine odaklanarak derinlemesine inceler. Yerel modüllerden üçüncü taraf kütüphanelere kadar çeşitli yaklaşımları keşfedecek, sağlam ve sürdürülebilir uygulamalar oluşturmanıza yardımcı olacak pratik örnekler ve içgörüler sunacağız.

JavaScript'te Asenkron Bağlamı Anlamak

JavaScript'in tek iş parçacıklı doğası, olay döngüsü ile birleştiğinde, engellemeyen işlemlere olanak tanır. Bu asenkronluk, duyarlı uygulamalar oluşturmak için esastır. Ancak, bağlamı yönetmede zorlukları da beraberinde getirir. Senkron bir ortamda, değişkenler doğal olarak fonksiyonlar ve bloklar içinde kapsama alınır. Buna karşılık, asenkron işlemler birden çok fonksiyona ve olay döngüsü yinelemesine dağılabilir, bu da tutarlı bir yürütme bağlamını sürdürmeyi zorlaştırır.

Aynı anda birden çok isteği işleyen bir web sunucusu düşünün. Her isteğin, kullanıcı kimlik doğrulama bilgileri, loglama için istek kimlikleri ve veritabanı bağlantıları gibi kendi veri setine ihtiyacı vardır. Bu verileri izole etmek için bir mekanizma olmadan, veri bozulması ve beklenmedik davranışlar riskiyle karşılaşırsınız. İşte bu noktada istek kapsamlı değişkenler devreye girer.

İstek Kapsamlı Değişkenler Nedir?

İstek kapsamlı değişkenler, asenkron bir sistem içindeki tek bir isteğe veya işleme özgü değişkenlerdir. Yalnızca mevcut istekle ilgili verileri depolamanıza ve bunlara erişmenize olanak tanıyarak eş zamanlı işlemler arasında izolasyon sağlarlar. Bunları, her gelen isteğe eklenmiş, o isteğin işlenmesinde yapılan asenkron çağrılar boyunca devam eden özel bir depolama alanı olarak düşünün. Bu, asenkron ortamlarda veri bütünlüğünü ve öngörülebilirliği korumak için çok önemlidir.

İşte birkaç temel kullanım durumu:

• Kullanıcı Kimlik Doğrulaması: Kimlik doğrulamasından sonra kullanıcı bilgilerini saklayarak, istek yaşam döngüsü içindeki tüm sonraki işlemler için kullanılabilir hale getirmek.
• Loglama ve İzleme için İstek Kimlikleri: Her isteğe benzersiz bir kimlik atamak ve log mesajlarını ilişkilendirmek ve yürütme yolunu izlemek için sistem genelinde yaymak.
• Veritabanı Bağlantıları: Uygun izolasyonu sağlamak ve bağlantı sızıntılarını önlemek için istek başına veritabanı bağlantılarını yönetmek.
• Yapılandırma Ayarları: Uygulamanın farklı bölümleri tarafından erişilebilen isteğe özgü yapılandırmayı veya ayarları saklamak.
• İşlem Yönetimi: Tek bir istek içinde işlem durumunu yönetmek.

İstek Kapsamlı Değişkenleri Uygulama Yaklaşımları

JavaScript'te istek kapsamlı değişkenleri uygulamak için çeşitli yaklaşımlar kullanılabilir. Her yaklaşımın karmaşıklık, performans ve uyumluluk açısından kendi artıları ve eksileri vardır. En yaygın tekniklerden bazılarını inceleyelim.

1. Manuel Bağlam Aktarımı

En temel yaklaşım, bağlam bilgilerini her asenkron fonksiyona argüman olarak manuel olarak geçirmeyi içerir. Anlaşılması basit olsa da, bu yöntem özellikle derinlemesine iç içe geçmiş asenkron çağrılarda hızla hantal ve hataya açık hale gelebilir.

Örnek:

function handleRequest(req, res) {
  const userId = authenticateUser(req);
  processData(userId, req, res);
}

function processData(userId, req, res) {
  fetchDataFromDatabase(userId, (err, data) => {
    if (err) {
      return handleError(err, req, res);
    }
    renderResponse(data, userId, req, res);
  });
}

function renderResponse(data, userId, req, res) {
  // Yanıtı kişiselleştirmek için userId'yi kullan
  res.end(`Merhaba, kullanıcı ${userId}! Veri: ${JSON.stringify(data)}`);
}

Gördüğünüz gibi, `userId`, `req` ve `res`'i her fonksiyona manuel olarak geçiriyoruz. Bu, daha karmaşık asenkron akışlarla yönetilmesi giderek zorlaşır.

Dezavantajları:

• Tekrarlayan kod (boilerplate): Bağlamı her fonksiyona açıkça geçirmek çok fazla gereksiz kod yaratır.
• Hataya açık: Bağlamı geçmeyi unutmak kolaydır, bu da hatalara yol açar.
• Yeniden düzenleme zorlukları: Bağlamı değiştirmek, her fonksiyon imzasını değiştirmeyi gerektirir.
• Sıkı bağlılık (tight coupling): Fonksiyonlar, aldıkları belirli bağlama sıkı sıkıya bağlı hale gelir.

2. AsyncLocalStorage (Node.js v14.5.0+)

Node.js, asenkron işlemler boyunca bağlamı yönetmek için yerleşik bir mekanizma olarak `AsyncLocalStorage`'ı tanıttı. Bir asenkron görevin yaşam döngüsü boyunca erişilebilen verileri depolamanın bir yolunu sağlar. Bu genellikle modern Node.js uygulamaları için önerilen yaklaşımdır. `AsyncLocalStorage`, bağlamın doğru şekilde yayılmasını sağlamak için `run` ve `enterWith` yöntemleriyle çalışır.

Örnek:

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function handleRequest(req, res) {
  const requestId = generateRequestId();
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    asyncLocalStorage.getStore().set('request', req);
    processData(res);
  });
}

function processData(res) {
  fetchDataFromDatabase((err, data) => {
    if (err) {
      return handleError(err, res);
    }
    renderResponse(data, res);
  });
}

function fetchDataFromDatabase(callback) {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  // ... loglama/izleme için istek kimliğini kullanarak verileri al
  setTimeout(() => {
    callback(null, { message: 'Veritabanından gelen veri' });
  }, 100);
}

function renderResponse(data, res) {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  res.end(`İstek Kimliği: ${requestId}, Veri: ${JSON.stringify(data)}`);
}

Bu örnekte, `asyncLocalStorage.run` yeni bir bağlam (bir `Map` ile temsil edilir) oluşturur ve sağlanan geri çağırma fonksiyonunu bu bağlam içinde yürütür. `requestId` bağlamda saklanır ve `fetchDataFromDatabase` ve `renderResponse` içinde `asyncLocalStorage.getStore().get('requestId')` kullanılarak erişilebilir. `req` de benzer şekilde kullanılabilir hale getirilir. Anonim fonksiyon ana mantığı sarmalar. Bu fonksiyon içindeki herhangi bir asenkron işlem, bağlamı otomatik olarak devralacaktır.

Avantajları:

• Yerleşik: Modern Node.js sürümlerinde harici bağımlılık gerektirmez.
• Otomatik bağlam yayılımı: Bağlam, asenkron işlemler arasında otomatik olarak yayılır.
• Tür güvenliği: TypeScript kullanmak, bağlam değişkenlerine erişirken tür güvenliğini artırmaya yardımcı olabilir.
• Endişelerin net ayrımı: Fonksiyonların bağlamdan açıkça haberdar olması gerekmez.

Dezavantajları:

• Node.js v14.5.0 veya üstünü gerektirir: Eski Node.js sürümleri desteklenmez.
• Hafif performans yükü: Bağlam değiştirme ile ilişkili küçük bir performans yükü vardır.
• Depolamanın manuel yönetimi: `run` yöntemi bir depolama nesnesinin geçirilmesini gerektirir, bu nedenle her istek için bir Map veya benzeri bir nesne oluşturulmalıdır.

3. cls-hooked (Devamlılık-Yerel Depolama)

`cls-hooked`, verileri mevcut yürütme bağlamıyla ilişkilendirmenize olanak tanıyan devamlılık-yerel depolama (CLS) sağlayan bir kütüphanedir. Node.js'de yerel `AsyncLocalStorage`'dan önce, uzun yıllar boyunca istek kapsamlı değişkenleri yönetmek için popüler bir seçenek olmuştur. Artık genellikle `AsyncLocalStorage` tercih edilse de, `cls-hooked` özellikle eski kod tabanları için veya eski Node.js sürümlerini desteklerken hala geçerli bir seçenektir. Ancak, performans etkileri olduğunu unutmayın.

Örnek:

const cls = require('cls-hooked');
const namespace = cls.createNamespace('my-app');
const { v4: uuidv4 } = require('uuid');

cls.getNamespace = () => namespace;

const express = require('express');
const app = express();

app.use((req, res, next) => {
  namespace.run(() => {
    const requestId = uuidv4();
    namespace.set('requestId', requestId);
    namespace.set('request', req);
    next();
  });
});

app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = namespace.get('requestId');
  console.log(`İstek Kimliği: ${requestId}`);
  res.send(`Merhaba, İstek Kimliği: ${requestId}`);
});

app.get('/data', (req, res) => {
  const requestId = namespace.get('requestId');

  setTimeout(() => {
    // Asenkron işlemi simüle et
    console.log(`Asenkron işlem - İstek Kimliği: ${requestId}`);
    res.send(`Veri, İstek Kimliği: ${requestId}`);
  }, 500);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Sunucu 3000 numaralı portta çalışıyor');
});

Bu örnekte, `cls.createNamespace` istek kapsamlı verileri depolamak için bir ad alanı (namespace) oluşturur. Ara yazılım (middleware), her isteği `namespace.run` içine sarar, bu da istek için bağlamı oluşturur. `namespace.set`, `requestId`'yi bağlamda saklar ve `namespace.get`, daha sonra istek işleyicisinde ve simüle edilen asenkron işlem sırasında onu alır. UUID, benzersiz istek kimlikleri oluşturmak için kullanılır.

Avantajları:

• Yaygın olarak kullanılır: `cls-hooked` uzun yıllardır popüler bir seçimdir ve geniş bir topluluğa sahiptir.
• Basit API: API'si nispeten kolay kullanılır ve anlaşılır.
• Eski Node.js sürümlerini destekler: Eski Node.js sürümleriyle uyumludur.

Dezavantajları:

• Performans yükü: `cls-hooked`, performans yükü getirebilen monkey-patching'e dayanır. Bu, yüksek verimli uygulamalarda önemli olabilir.
• Çakışma potansiyeli: Monkey-patching potansiyel olarak diğer kütüphanelerle çakışabilir.
• Bakım endişeleri: `AsyncLocalStorage` yerel çözüm olduğundan, gelecekteki geliştirme ve bakım çabaları muhtemelen ona odaklanacaktır.

4. Zone.js

Zone.js, asenkron işlemleri izlemek için kullanılabilecek bir yürütme bağlamı sağlayan bir kütüphanedir. Esas olarak Angular'daki kullanımıyla bilinmesine rağmen, Zone.js Node.js'de istek kapsamlı değişkenleri yönetmek için de kullanılabilir. Ancak, `AsyncLocalStorage` veya `cls-hooked`'e kıyasla daha karmaşık ve ağır bir çözümdür ve genellikle uygulamanızda zaten Zone.js kullanmıyorsanız önerilmez.

Avantajları:

• Kapsamlı bağlam: Zone.js çok kapsamlı bir yürütme bağlamı sağlar.
• Angular ile entegrasyon: Angular uygulamalarıyla sorunsuz entegrasyon.

Dezavantajları:

• Karmaşıklık: Zone.js, öğrenme eğrisi dik olan karmaşık bir kütüphanedir.
• Performans yükü: Zone.js önemli performans yükü getirebilir.
• Basit istek kapsamlı değişkenler için gereksiz: Basit istek kapsamlı değişken yönetimi için aşırı bir çözümdür.

5. Ara Yazılım (Middleware) Fonksiyonları

Express.js gibi web uygulama çerçevelerinde, ara yazılım fonksiyonları istekleri kesmek ve rota işleyicilerine ulaşmadan önce eylemler gerçekleştirmek için uygun bir yol sağlar. İstek kapsamlı değişkenleri ayarlamak ve bunları sonraki ara yazılımlara ve rota işleyicilerine sunmak için ara yazılım kullanabilirsiniz. Bu, sıklıkla `AsyncLocalStorage` gibi diğer yöntemlerden biriyle birleştirilir.

Örnek (Express ara yazılımı ile AsyncLocalStorage kullanarak):

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

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

// İstek kapsamlı değişkenleri ayarlamak için ara yazılım
app.use((req, res, next) => {
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    const requestId = uuidv4();
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    asyncLocalStorage.getStore().set('request', req);
    next();
  });
});

// Rota işleyici
app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  res.send(`Merhaba! İstek Kimliği: ${requestId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Sunucu 3000 numaralı portta dinleniyor');
});

Bu örnek, istek rota işleyicisine ulaşmadan önce `requestId`'yi `AsyncLocalStorage`'da ayarlamak için ara yazılımın nasıl kullanılacağını gösterir. Rota işleyicisi daha sonra `requestId`'ye `AsyncLocalStorage`'dan erişebilir.

Avantajları:

• Merkezi bağlam yönetimi: Ara yazılım fonksiyonları, istek kapsamlı değişkenleri yönetmek için merkezi bir yer sağlar.
• Endişelerin net ayrımı: Rota işleyicilerinin bağlamı kurmaya doğrudan dahil olması gerekmez.
• Çerçevelerle kolay entegrasyon: Ara yazılım fonksiyonları, Express.js gibi web uygulama çerçeveleriyle iyi entegre olmuştur.

Dezavantajları:

• Bir çerçeve gerektirir: Bu yaklaşım, öncelikle ara yazılımı destekleyen web uygulama çerçeveleri için uygundur.
• Diğer tekniklere dayanır: Ara yazılımın, bağlamı gerçekten depolamak ve yaymak için genellikle diğer tekniklerden biriyle (ör. `AsyncLocalStorage`, `cls-hooked`) birleştirilmesi gerekir.

İstek Kapsamlı Değişkenleri Kullanmak İçin En İyi Uygulamalar

İstek kapsamlı değişkenleri kullanırken dikkate alınması gereken bazı en iyi uygulamalar şunlardır:

• Doğru yaklaşımı seçin: Node.js sürümü, performans gereksinimleri ve karmaşıklık gibi faktörleri göz önünde bulundurarak ihtiyaçlarınıza en uygun yaklaşımı seçin. Genellikle, modern Node.js uygulamaları için artık `AsyncLocalStorage` önerilen çözümdür.
• Tutarlı bir adlandırma kuralı kullanın: Kod okunabilirliğini ve sürdürülebilirliğini artırmak için istek kapsamlı değişkenleriniz için tutarlı bir adlandırma kuralı kullanın. Örneğin, tüm istek kapsamlı değişkenleri `req_` ile ön ekleyin.
• Bağlamınızı belgeleyin: Her istek kapsamlı değişkenin amacını ve uygulama içinde nasıl kullanıldığını açıkça belgeleyin.
• Hassas verileri doğrudan saklamaktan kaçının: Hassas verileri istek bağlamında saklamadan önce şifrelemeyi veya maskelemeyi düşünün. Şifreler gibi sırları doğrudan saklamaktan kaçının.
• Bağlamı temizleyin: Bazı durumlarda, bellek sızıntılarını veya diğer sorunları önlemek için istek işlendikten sonra bağlamı temizlemeniz gerekebilir. `AsyncLocalStorage` ile bağlam, `run` geri çağrısı tamamlandığında otomatik olarak temizlenir, ancak `cls-hooked` gibi diğer yaklaşımlarla ad alanını açıkça temizlemeniz gerekebilir.
• Performansa dikkat edin: Özellikle monkey-patching'e dayanan `cls-hooked` gibi yaklaşımlarla istek kapsamlı değişkenleri kullanmanın performans etkilerinin farkında olun. Herhangi bir performans darboğazını belirlemek ve gidermek için uygulamanızı kapsamlı bir şekilde test edin.
• Tür güvenliği için TypeScript kullanın: TypeScript kullanıyorsanız, istek bağlamınızın yapısını tanımlamak ve bağlam değişkenlerine erişirken tür güvenliğini sağlamak için bundan yararlanın. Bu, hataları azaltır ve sürdürülebilirliği artırır.
• Bir loglama kütüphanesi kullanmayı düşünün: Bağlam bilgilerini log mesajlarınıza otomatik olarak dahil etmek için istek kapsamlı değişkenlerinizi bir loglama kütüphanesiyle entegre edin. Bu, istekleri izlemeyi ve sorunları ayıklamayı kolaylaştırır. Winston ve Morgan gibi popüler loglama kütüphaneleri bağlam yayılımını destekler.
• Dağıtık izleme için Korelasyon Kimlikleri kullanın: Mikroservislerle veya dağıtık sistemlerle uğraşırken, istekleri birden çok hizmet arasında izlemek için korelasyon kimlikleri kullanın. Korelasyon kimliği, istek bağlamında saklanabilir ve HTTP başlıkları veya diğer mekanizmalar kullanılarak diğer hizmetlere yayılabilir.

Gerçek Dünya Örnekleri

İstek kapsamlı değişkenlerin farklı senaryolarda nasıl kullanılabileceğine dair bazı gerçek dünya örneklerine bakalım:

• E-ticaret uygulaması: Bir e-ticaret uygulamasında, kullanıcının alışveriş sepeti hakkındaki bilgileri, örneğin sepetteki ürünler, gönderim adresi ve ödeme yöntemi gibi bilgileri saklamak için istek kapsamlı değişkenleri kullanabilirsiniz. Bu bilgilere, ürün kataloğu, ödeme süreci ve sipariş işleme sistemi gibi uygulamanın farklı bölümleri tarafından erişilebilir.
• Finansal uygulama: Bir finansal uygulamada, kullanıcının hesabı hakkındaki bilgileri, örneğin hesap bakiyesi, işlem geçmişi ve yatırım portföyü gibi bilgileri saklamak için istek kapsamlı değişkenleri kullanabilirsiniz. Bu bilgilere, hesap yönetim sistemi, alım satım platformu ve raporlama sistemi gibi uygulamanın farklı bölümleri tarafından erişilebilir.
• Sağlık uygulaması: Bir sağlık uygulamasında, hasta hakkındaki bilgileri, örneğin hastanın tıbbi geçmişi, mevcut ilaçları ve alerjileri gibi bilgileri saklamak için istek kapsamlı değişkenleri kullanabilirsiniz. Bu bilgilere, elektronik sağlık kaydı (EHR) sistemi, reçeteleme sistemi ve teşhis sistemi gibi uygulamanın farklı bölümleri tarafından erişilebilir.
• Küresel İçerik Yönetim Sistemi (CMS): Birden çok dilde içerik işleyen bir CMS, kullanıcının tercih ettiği dili istek kapsamlı değişkenlerde saklayabilir. Bu, uygulamanın kullanıcının oturumu boyunca içeriği otomatik olarak doğru dilde sunmasını sağlar. Bu, kullanıcının dil tercihlerine saygı duyarak yerelleştirilmiş bir deneyim sağlar.
• Çok Kiracılı SaaS Uygulaması: Birden çok kiracıya hizmet veren bir Hizmet Olarak Yazılım (SaaS) uygulamasında, kiracı kimliği istek kapsamlı değişkenlerde saklanabilir. Bu, uygulamanın her kiracı için verileri ve kaynakları izole etmesini sağlayarak veri gizliliğini ve güvenliğini sağlar. Bu, çok kiracılı mimarinin bütünlüğünü korumak için hayati önem taşır.

Sonuç

İstek kapsamlı değişkenler, asenkron JavaScript uygulamalarında durumu ve bağımlılıkları yönetmek için değerli bir araçtır. Eş zamanlı istekler arasında verileri izole etmek için bir mekanizma sağlayarak, veri bütünlüğünü sağlamaya, kod sürdürülebilirliğini artırmaya ve hata ayıklamayı basitleştirmeye yardımcı olurlar. Manuel bağlam yayılımı mümkün olsa da, Node.js'in `AsyncLocalStorage` gibi modern çözümleri asenkron bağlamı yönetmek için daha sağlam ve verimli bir yol sunar. Doğru yaklaşımı dikkatlice seçmek, en iyi uygulamaları takip etmek ve istek kapsamlı değişkenleri loglama ve izleme araçlarıyla entegre etmek, asenkron JavaScript kodunuzun kalitesini ve güvenilirliğini büyük ölçüde artırabilir. Asenkron bağlamlar özellikle mikroservis mimarilerinde faydalı hale gelebilir.

JavaScript ekosistemi gelişmeye devam ettikçe, asenkron bağlamı yönetmek için en son tekniklerden haberdar olmak, ölçeklenebilir, sürdürülebilir ve sağlam uygulamalar oluşturmak için çok önemlidir. `AsyncLocalStorage`, istek kapsamlı değişkenler için temiz ve performanslı bir çözüm sunar ve yeni projeler için benimsenmesi şiddetle tavsiye edilir. Ancak, `cls-hooked` gibi eski çözümler de dahil olmak üzere farklı yaklaşımların artılarını ve eksilerini anlamak, mevcut kod tabanlarını sürdürmek ve taşımak için önemlidir. Asenkron programlamanın karmaşıklıklarını evcilleştirmek ve küresel bir kitle için daha güvenilir ve verimli JavaScript uygulamaları oluşturmak için bu teknikleri benimseyin.