JavaScript Async Local Storage: Asenkron Ortamlarda Bağlam Yönetiminde Uzmanlaşma

Asenkron programlama, özellikle sunucu tarafı uygulamalar için Node.js'te ve giderek artan bir şekilde tarayıcıda, modern JavaScript'in temelini oluşturur. Ancak, bir isteğe, kullanıcı oturumuna veya işleme özgü veriler olan bağlamı asenkron operasyonlar arasında yönetmek zorlayıcı olabilir. Verileri fonksiyon çağrıları aracılığıyla geçirme gibi standart teknikler, özellikle karmaşık uygulamalarda hantal ve hataya açık hale gelebilir. İşte bu noktada Async Local Storage (ALS) güçlü bir çözüm olarak devreye girer.

Async Local Storage (ALS) Nedir?

Async Local Storage (ALS), belirli bir asenkron işleme yerel olan verileri depolamanın bir yolunu sağlar. Bunu diğer programlama dillerindeki thread-local storage gibi düşünebilirsiniz, ancak JavaScript'in tek iş parçacıklı, olay güdümlü modeline uyarlanmıştır. ALS, verileri mevcut asenkron yürütme bağlamıyla ilişkilendirmenize olanak tanır ve bu verileri açıkça argüman olarak geçirmeden tüm asenkron çağrı zinciri boyunca erişilebilir kılar.

Özünde, ALS aynı bağlam içinde başlatılan asenkron operasyonlar aracılığıyla otomatik olarak yayılan bir depolama alanı oluşturur. Bu, bağlam yönetimini basitleştirir ve asenkron sınırlar arasında durumu korumak için gereken standart kod miktarını önemli ölçüde azaltır.

Neden Async Local Storage Kullanılmalı?

ALS, asenkron JavaScript geliştirmede birçok önemli avantaj sunar:

• Basitleştirilmiş Bağlam Yönetimi: Bağlam değişkenlerini birden fazla fonksiyon çağrısından geçirmekten kaçınarak kod karmaşıklığını azaltır ve okunabilirliği artırır.
• Geliştirilmiş Hata Ayıklama: İsteğe özgü verileri asenkron çağrı yığını boyunca kolayca takip ederek hata ayıklama ve sorun gidermeyi kolaylaştırır.
• Azaltılmış Standart Kod: Bağlamı manuel olarak yayma ihtiyacını ortadan kaldırarak daha temiz ve daha sürdürülebilir kodlara yol açar.
• Artırılmış Performans: Bağlam yayılımı otomatik olarak yönetilir, bu da manuel bağlam geçişiyle ilişkili performans yükünü en aza indirir.
• Merkezi Bağlam Erişimi: Bağlam verilerine erişmek için tek ve iyi tanımlanmış bir konum sağlayarak erişimi ve değiştirmeyi basitleştirir.

Async Local Storage Kullanım Alanları

ALS, özellikle asenkron operasyonlar arasında isteğe özgü verileri izlemeniz gereken senaryolarda kullanışlıdır. İşte bazı yaygın kullanım alanları:

1. Web Sunucularında İstek Takibi

Bir web sunucusunda, her gelen istek ayrı bir asenkron bağlam olarak ele alınabilir. ALS, istek ID'si, kullanıcı ID'si, kimlik doğrulama token'ı ve diğer ilgili veriler gibi isteğe özgü bilgileri depolamak için kullanılabilir. Bu, isteği işleyen uygulamanızın herhangi bir bölümünden (middleware, controller'lar ve veritabanı sorguları dahil) bu bilgilere kolayca erişmenizi sağlar.

Örnek (Express ile Node.js):

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(`İstek ${requestId} başladı`);
    next();
  });
});

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

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

Bu örnekte, her gelen isteğe benzersiz bir istek ID'si atanır ve bu ID, Async Local Storage'da saklanır. Bu ID'ye daha sonra istek işleyicisinin herhangi bir bölümünden erişilebilir, bu da isteği yaşam döngüsü boyunca izlemenizi sağlar.

2. Kullanıcı Oturum Yönetimi

ALS, kullanıcı oturumlarını yönetmek için de kullanılabilir. Bir kullanıcı giriş yaptığında, kullanıcının oturum verilerini (örneğin, kullanıcı ID'si, roller, izinler) ALS'de saklayabilirsiniz. Bu, uygulamanızın ihtiyaç duyan herhangi bir bölümünden kullanıcının oturum verilerine, argüman olarak geçmek zorunda kalmadan kolayca erişmenizi sağlar.

Örnek:

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function authenticateUser(username, password) {
  // Kimlik doğrulama simülasyonu
  if (username === 'user' && password === 'password') {
    const userSession = { userId: 123, username: 'user', roles: ['admin'] };
    asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
      asyncLocalStorage.getStore().set('userSession', userSession);
      console.log('Kullanıcı doğrulandı, oturum ALS\'de saklandı');
      return true;
    });
    return true;
  } else {
    return false;
  }
}

function getUserSession() {
  return asyncLocalStorage.getStore() ? asyncLocalStorage.getStore().get('userSession') : null;
}

function someAsyncOperation() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      const userSession = getUserSession();
      if (userSession) {
        console.log(`Asenkron işlem: Kullanıcı ID: ${userSession.userId}`);
        resolve();
      } else {
        console.log('Asenkron işlem: Kullanıcı oturumu bulunamadı');
        resolve();
      }
    }, 100);
  });
}

async function main() {
  if (authenticateUser('user', 'password')) {
    await someAsyncOperation();
  } else {
    console.log('Kimlik doğrulama başarısız');
  }
}

main();

Bu örnekte, başarılı bir kimlik doğrulamasından sonra, kullanıcı oturumu ALS'de saklanır. `someAsyncOperation` fonksiyonu daha sonra bu oturum verilerine, kendisine açıkça bir argüman olarak geçirilmesine gerek kalmadan erişebilir.

3. İşlem (Transaction) Yönetimi

Veritabanı işlemlerinde, ALS işlem nesnesini depolamak için kullanılabilir. Bu, işleme katılan uygulamanızın herhangi bir bölümünden işlem nesnesine erişmenizi sağlar ve tüm operasyonların aynı işlem kapsamında gerçekleştirilmesini garanti eder.

4. Günlükleme (Logging) ve Denetim (Auditing)

ALS, günlükleme ve denetim amacıyla bağlama özgü bilgileri depolamak için kullanılabilir. Örneğin, kullanıcı ID'sini, istek ID'sini ve zaman damgasını ALS'de saklayabilir ve ardından bu bilgileri günlük mesajlarınıza dahil edebilirsiniz. Bu, kullanıcı etkinliğini izlemeyi ve potansiyel güvenlik sorunlarını belirlemeyi kolaylaştırır.

Async Local Storage Nasıl Kullanılır

Async Local Storage kullanmak üç ana adımdan oluşur:

1. Bir AsyncLocalStorage Örneği Oluşturun: `AsyncLocalStorage` sınıfından bir örnek oluşturun.
2. Kodu Bir Bağlam İçinde Çalıştırın: Kodu belirli bir bağlam içinde yürütmek için `run()` yöntemini kullanın. `run()` yöntemi iki argüman alır: bir store (genellikle bir Map veya bir nesne) ve bir geri arama fonksiyonu. Store, geri arama fonksiyonu içinde başlatılan tüm asenkron operasyonlar için mevcut olacaktır.
3. Store'a Erişin: Asenkron bağlam içinden store'a erişmek için `getStore()` yöntemini kullanın.

Örnek:

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function doSomethingAsync() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      const value = asyncLocalStorage.getStore().get('myKey');
      console.log('ALS\'den gelen değer:', value);
      resolve();
    }, 500);
  });
}

async function main() {
  asyncLocalStorage.run(new Map(), async () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('myKey', 'ALS\'den Merhaba!');
    await doSomethingAsync();
  });
}

main();

AsyncLocalStorage API

`AsyncLocalStorage` sınıfı aşağıdaki yöntemleri sağlar:

• constructor(): Yeni bir AsyncLocalStorage örneği oluşturur.
• run(store, callback, ...args): Sağlanan geri arama fonksiyonunu, verilen store'un mevcut olduğu bir bağlamda çalıştırır. Store genellikle bir `Map` veya düz bir JavaScript nesnesidir. Geri arama içinde başlatılan herhangi bir asenkron operasyon bu bağlamı devralacaktır. Geri arama fonksiyonuna ek argümanlar geçirilebilir.
• getStore(): Mevcut asenkron bağlam için geçerli store'u döndürür. Mevcut bağlamla ilişkili bir store yoksa `undefined` döndürür.
• disable(): AsyncLocalStorage örneğini devre dışı bırakır. Devre dışı bırakıldıktan sonra `run()` ve `getStore()` artık çalışmaz.

Dikkat Edilmesi Gerekenler ve En İyi Uygulamalar

ALS güçlü bir araç olsa da, onu akıllıca kullanmak önemlidir. İşte bazı dikkat edilmesi gerekenler ve en iyi uygulamalar:

• Aşırı Kullanımdan Kaçının: ALS'yi her şey için kullanmayın. Yalnızca asenkron sınırlar arasında bağlamı izlemeniz gerektiğinde kullanın. Bağlamın asenkron çağrılar aracılığıyla yayılması gerekmiyorsa, normal değişkenler gibi daha basit çözümleri düşünün.
• Performans: ALS genel olarak verimli olsa da, aşırı kullanımı performansı etkileyebilir. Kodunuzu gerektiği gibi ölçün ve optimize edin. ALS'ye yerleştirdiğiniz store'un boyutuna dikkat edin. Büyük nesneler, özellikle çok sayıda asenkron operasyon başlatılıyorsa performansı etkileyebilir.
• Bağlam Yönetimi: Store'un yaşam döngüsünü doğru bir şekilde yönettiğinizden emin olun. Her istek veya oturum için yeni bir store oluşturun ve artık ihtiyaç duyulmadığında store'u temizleyin. ALS'nin kendisi kapsamı yönetmeye yardımcı olsa da, store *içindeki* veriler hala uygun şekilde işlenmeli ve çöp toplama (garbage collection) işlemine tabi tutulmalıdır.
• Hata Yönetimi: Hata yönetimine dikkat edin. Bir asenkron operasyon içinde bir hata meydana gelirse, bağlam kaybolabilir. Hataları ele almak ve bağlamın düzgün bir şekilde korunmasını sağlamak için try-catch blokları kullanmayı düşünün.
• Hata Ayıklama: ALS tabanlı uygulamalarda hata ayıklamak zor olabilir. Yürütme akışını izlemek ve potansiyel sorunları belirlemek için hata ayıklama araçlarını ve günlüklemeyi kullanın.
• Uyumluluk: ALS, Node.js'in 14.5.0 ve sonraki sürümlerinde mevcuttur. Kullanmadan önce ortamınızın ALS'yi desteklediğinden emin olun. Node.js'in eski sürümleri için, continuation-local storage (CLS) gibi alternatif çözümleri düşünebilirsiniz, ancak bunların farklı performans özellikleri ve API'leri olabilir.

Async Local Storage'a Alternatifler

ALS'nin tanıtımından önce, geliştiriciler asenkron JavaScript'te bağlamı yönetmek için genellikle başka tekniklere güveniyorlardı. İşte bazı yaygın alternatifler:

• Açık Bağlam Geçişi: Bağlam değişkenlerini çağrı zincirindeki her fonksiyona argüman olarak geçmek. Bu yaklaşım basittir ancak karmaşık uygulamalarda sıkıcı ve hataya açık hale gelebilir. Ayrıca, bağlam verilerini değiştirmek birçok fonksiyonun imzasını değiştirmeyi gerektirdiği için yeniden düzenlemeyi (refactoring) zorlaştırır.
• Continuation-Local Storage (CLS): CLS, ALS'ye benzer bir işlevsellik sağlar, ancak farklı bir mekanizmaya dayanır. CLS, asenkron operasyonları yakalamak ve bağlamı yaymak için monkey-patching kullanır. Bu yaklaşım daha karmaşık olabilir ve performans etkileri olabilir.
• Kütüphaneler ve Framework'ler: Bazı kütüphaneler ve framework'ler kendi bağlam yönetimi mekanizmalarını sağlar. Örneğin, Express.js isteğe özgü verileri yönetmek için middleware sağlar.

Bu alternatifler belirli durumlarda faydalı olabilirken, ALS asenkron JavaScript'te bağlam yönetimi için daha zarif ve verimli bir çözüm sunar.

Sonuç

Async Local Storage (ALS), asenkron JavaScript uygulamalarında bağlamı yönetmek için güçlü bir araçtır. Belirli bir asenkron işleme yerel olan verileri depolamanın bir yolunu sağlayarak, ALS bağlam yönetimini basitleştirir, hata ayıklamayı iyileştirir ve standart kod miktarını azaltır. İster bir web sunucusu oluşturuyor, ister kullanıcı oturumlarını yönetiyor veya veritabanı işlemlerini ele alıyor olun, ALS daha temiz, daha sürdürülebilir ve daha verimli kod yazmanıza yardımcı olabilir.

Asenkron programlama JavaScript'te giderek daha yaygın hale geliyor, bu da ALS gibi araçları anlamayı giderek daha kritik hale getiriyor. Doğru kullanımını ve sınırlamalarını anlayarak, geliştiriciler küresel olarak çeşitli kullanıcı ihtiyaçlarına ölçeklenebilen ve uyum sağlayabilen daha sağlam ve yönetilebilir uygulamalar oluşturabilirler. Projelerinizde ALS ile denemeler yapın ve asenkron iş akışlarınızı nasıl basitleştirebileceğini ve genel uygulama mimarinizi nasıl iyileştirebileceğini keşfedin.

Ek Kaynaklar

• Node.js AsyncLocalStorage Dokümantasyonu
• async-local-storage npm paketi (eski Node.js sürümleri için)
• Node.js'de Async Local Storage - YouTube