Дізнайтеся про допоміжні функції асинхронних ітераторів JavaScript для революційної обробки потоків. Навчіться ефективно працювати з асинхронними потоками даних за допомогою map, filter, take, drop тощо.
Допоміжні функції асинхронних ітераторів JavaScript: потужна обробка потоків для сучасних застосунків
У сучасній розробці на JavaScript робота з асинхронними потоками даних є звичайною вимогою. Незалежно від того, чи отримуєте ви дані з API, обробляєте великі файли або працюєте з подіями в реальному часі, ефективне керування асинхронними даними є вирішальним. Допоміжні функції асинхронних ітераторів JavaScript надають потужний та елегантний спосіб обробки цих потоків, пропонуючи функціональний і композиційний підхід до маніпуляції даними.
Що таке асинхронні ітератори та асинхронні ітеровані об'єкти?
Перш ніж заглибитися в допоміжні функції асинхронних ітераторів, давайте розберемося з основними поняттями: асинхронні ітератори та асинхронні ітеровані об'єкти.
Асинхронний ітерований об'єкт (Async Iterable) — це об'єкт, який визначає спосіб асинхронної ітерації по своїх значеннях. Він робить це шляхом реалізації методу @@asyncIterator, який повертає асинхронний ітератор (Async Iterator).
Асинхронний ітератор — це об'єкт, який надає метод next(). Цей метод повертає проміс, який вирішується в об'єкт з двома властивостями:
value: Наступне значення в послідовності.done: Булеве значення, що вказує, чи послідовність була повністю пройдена.
Ось простий приклад:
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)); // Симуляція асинхронної операції
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
(async () => {
for await (const value of asyncIterable) {
console.log(value); // Вивід: 1, 2, 3, 4, 5 (із затримкою 500 мс між кожним)
}
})();
У цьому прикладі generateSequence — це асинхронна генераторна функція, яка асинхронно створює послідовність чисел. Цикл for await...of використовується для споживання значень з асинхронного ітерованого об'єкта.
Представляємо допоміжні функції асинхронних ітераторів
Допоміжні функції асинхронних ітераторів розширюють функціональність асинхронних ітераторів, надаючи набір методів для трансформації, фільтрації та маніпуляції асинхронними потоками даних. Вони уможливлюють функціональний та композиційний стиль програмування, що полегшує створення складних конвеєрів обробки даних.
Основні допоміжні функції асинхронних ітераторів включають:
map(): Трансформує кожен елемент потоку.filter(): Вибирає елементи з потоку на основі умови.take(): Повертає перші N елементів потоку.drop(): Пропускає перші N елементів потоку.toArray(): Збирає всі елементи потоку в масив.forEach(): Виконує надану функцію один раз для кожного елемента потоку.some(): Перевіряє, чи хоча б один елемент задовольняє надану умову.every(): Перевіряє, чи всі елементи задовольняють надану умову.find(): Повертає перший елемент, що задовольняє надану умову.reduce(): Застосовує функцію до акумулятора та кожного елемента для зведення їх до одного значення.
Давайте розглянемо кожну допоміжну функцію з прикладами.
map()
Допоміжна функція map() трансформує кожен елемент асинхронного ітерованого об'єкта за допомогою наданої функції. Вона повертає новий асинхронний ітерований об'єкт із трансформованими значеннями.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
const doubledIterable = asyncIterable.map(x => x * 2);
(async () => {
for await (const value of doubledIterable) {
console.log(value); // Вивід: 2, 4, 6, 8, 10 (із затримкою 100 мс)
}
})();
У цьому прикладі map(x => x * 2) подвоює кожне число в послідовності.
filter()
Допоміжна функція filter() вибирає елементи з асинхронного ітерованого об'єкта на основі наданої умови (функції-предиката). Вона повертає новий асинхронний ітерований об'єкт, що містить лише елементи, які задовольняють умову.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(10);
const evenNumbersIterable = asyncIterable.filter(x => x % 2 === 0);
(async () => {
for await (const value of evenNumbersIterable) {
console.log(value); // Вивід: 2, 4, 6, 8, 10 (із затримкою 100 мс)
}
})();
У цьому прикладі filter(x => x % 2 === 0) вибирає лише парні числа з послідовності.
take()
Допоміжна функція take() повертає перші N елементів з асинхронного ітерованого об'єкта. Вона повертає новий асинхронний ітерований об'єкт, що містить лише вказану кількість елементів.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
const firstThreeIterable = asyncIterable.take(3);
(async () => {
for await (const value of firstThreeIterable) {
console.log(value); // Вивід: 1, 2, 3 (із затримкою 100 мс)
}
})();
У цьому прикладі take(3) вибирає перші три числа з послідовності.
drop()
Допоміжна функція drop() пропускає перші N елементів з асинхронного ітерованого об'єкта і повертає решту. Вона повертає новий асинхронний ітерований об'єкт, що містить решту елементів.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
const afterFirstTwoIterable = asyncIterable.drop(2);
(async () => {
for await (const value of afterFirstTwoIterable) {
console.log(value); // Вивід: 3, 4, 5 (із затримкою 100 мс)
}
})();
У цьому прикладі drop(2) пропускає перші два числа з послідовності.
toArray()
Допоміжна функція toArray() споживає весь асинхронний ітерований об'єкт і збирає всі елементи в масив. Вона повертає проміс, який вирішується в масив, що містить всі елементи.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
(async () => {
const numbersArray = await asyncIterable.toArray();
console.log(numbersArray); // Вивід: [1, 2, 3, 4, 5]
})();
У цьому прикладі toArray() збирає всі числа з послідовності в масив.
forEach()
Допоміжна функція forEach() виконує надану функцію один раз для кожного елемента в асинхронному ітерованому об'єкті. Вона *не* повертає новий асинхронний ітерований об'єкт, а виконує функцію з побічними ефектами. Це може бути корисно для виконання таких операцій, як логування або оновлення UI.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(3);
(async () => {
await asyncIterable.forEach(value => {
console.log("Value:", value);
});
console.log("forEach completed");
})();
// Вивід: Value: 1, Value: 2, Value: 3, forEach completed
some()
Допоміжна функція some() перевіряє, чи хоча б один елемент в асинхронному ітерованому об'єкті проходить тест, реалізований наданою функцією. Вона повертає проміс, який вирішується в булеве значення (true, якщо хоча б один елемент задовольняє умову, інакше false).
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
(async () => {
const hasEvenNumber = await asyncIterable.some(x => x % 2 === 0);
console.log("Has even number:", hasEvenNumber); // Вивід: Has even number: true
})();
every()
Допоміжна функція every() перевіряє, чи всі елементи в асинхронному ітерованому об'єкті проходять тест, реалізований наданою функцією. Вона повертає проміс, який вирішується в булеве значення (true, якщо всі елементи задовольняють умову, інакше false).
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 2; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(4);
(async () => {
const areAllEven = await asyncIterable.every(x => x % 2 === 0);
console.log("Are all even:", areAllEven); // Вивід: Are all even: true
})();
find()
Допоміжна функція find() повертає перший елемент в асинхронному ітерованому об'єкті, який задовольняє надану функцію тестування. Якщо жодне значення не задовольняє функцію тестування, повертається undefined. Вона повертає проміс, який вирішується в знайдений елемент або undefined.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
(async () => {
const firstEven = await asyncIterable.find(x => x % 2 === 0);
console.log("First even number:", firstEven); // Вивід: First even number: 2
})();
reduce()
Допоміжна функція reduce() виконує надану користувачем функцію зворотного виклику «редюсер» для кожного елемента асинхронного ітерованого об'єкта по черзі, передаючи в неї повернуте значення з обчислення на попередньому елементі. Кінцевим результатом виконання редюсера по всіх елементах є одне значення. Вона повертає проміс, який вирішується в кінцеве акумульоване значення.
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(5);
(async () => {
const sum = await asyncIterable.reduce((accumulator, currentValue) => accumulator + currentValue, 0);
console.log("Sum:", sum); // Вивід: Sum: 15
})();
Практичні приклади та сценарії використання
Допоміжні функції асинхронних ітераторів є цінними в різноманітних сценаріях. Давайте розглянемо деякі практичні приклади:
1. Обробка даних зі потокового API
Уявіть, що ви створюєте панель візуалізації даних у реальному часі, яка отримує дані з потокового API. API безперервно надсилає оновлення, і вам потрібно обробляти ці оновлення для відображення найсвіжішої інформації.
async function* fetchDataFromAPI(url) {
let response = await fetch(url);
if (!response.body) {
throw new Error("ReadableStream не підтримується в цьому середовищі");
}
const reader = response.body.getReader();
const decoder = new TextDecoder();
try {
while (true) {
const { done, value } = await reader.read();
if (done) {
break;
}
const chunk = decoder.decode(value);
// Припускаючи, що API надсилає JSON-об'єкти, розділені новими рядками
const lines = chunk.split('\n');
for (const line of lines) {
if (line.trim() !== '') {
yield JSON.parse(line);
}
}
}
} finally {
reader.releaseLock();
}
}
const apiURL = 'https://example.com/streaming-api'; // Замініть на URL вашого API
const dataStream = fetchDataFromAPI(apiURL);
// Обробляємо потік даних
(async () => {
for await (const data of dataStream.filter(item => item.type === 'metric').map(item => ({ timestamp: item.timestamp, value: item.value }))) {
console.log('Processed Data:', data);
// Оновлюємо панель обробленими даними
}
})();
У цьому прикладі fetchDataFromAPI отримує дані з потокового API, розбирає JSON-об'єкти та видає їх як асинхронний ітерований об'єкт. Допоміжна функція filter вибирає лише метрики, а map трансформує дані в потрібний формат перед оновленням панелі.
2. Читання та обробка великих файлів
Припустимо, вам потрібно обробити великий CSV-файл, що містить дані клієнтів. Замість того, щоб завантажувати весь файл у пам'ять, ви можете використовувати допоміжні функції асинхронних ітераторів для його обробки частинами.
async function* readLinesFromFile(filePath) {
const file = await fsPromises.open(filePath, 'r');
try {
let buffer = Buffer.alloc(1024);
let fileOffset = 0;
let remainder = '';
while (true) {
const { bytesRead } = await file.read(buffer, 0, buffer.length, fileOffset);
if (bytesRead === 0) {
if (remainder) {
yield remainder;
}
break;
}
fileOffset += bytesRead;
const chunk = buffer.toString('utf8', 0, bytesRead);
const lines = chunk.split('\n');
lines[0] = remainder + lines[0];
remainder = lines.pop() || '';
for (const line of lines) {
yield line;
}
}
} finally {
await file.close();
}
}
const filePath = './customer_data.csv'; // Замініть на шлях до вашого файлу
const lines = readLinesFromFile(filePath);
// Обробляємо рядки
(async () => {
for await (const customerData of lines.drop(1).map(line => line.split(',')).filter(data => data[2] === 'USA')) {
console.log('Customer from USA:', customerData);
// Обробляємо дані клієнтів із США
}
})();
У цьому прикладі readLinesFromFile читає файл рядок за рядком і видає кожен рядок як асинхронний ітерований об'єкт. Допоміжна функція drop(1) пропускає рядок заголовка, map розбиває рядок на стовпці, а filter вибирає лише клієнтів із США.
3. Обробка подій у реальному часі
Допоміжні функції асинхронних ітераторів також можна використовувати для обробки подій у реальному часі з таких джерел, як WebSocket. Ви можете створити асинхронний ітерований об'єкт, який випромінює події по мірі їх надходження, а потім використовувати допоміжні функції для їх обробки.
async function* createWebSocketStream(url) {
const ws = new WebSocket(url);
yield new Promise((resolve, reject) => {
ws.onopen = () => {
resolve();
};
ws.onerror = (error) => {
reject(error);
};
});
try {
while (ws.readyState === WebSocket.OPEN) {
yield new Promise((resolve, reject) => {
ws.onmessage = (event) => {
resolve(JSON.parse(event.data));
};
ws.onerror = (error) => {
reject(error);
};
ws.onclose = () => {
resolve(null); // Вирішуємо з null, коли з'єднання закривається
}
});
}
} finally {
ws.close();
}
}
const websocketURL = 'wss://example.com/events'; // Замініть на URL вашого WebSocket
const eventStream = createWebSocketStream(websocketURL);
// Обробляємо потік подій
(async () => {
for await (const event of eventStream.filter(event => event.type === 'user_login').map(event => ({ userId: event.userId, timestamp: event.timestamp }))) {
console.log('User Login Event:', event);
// Обробляємо подію входу користувача
}
})();
У цьому прикладі createWebSocketStream створює асинхронний ітерований об'єкт, який випромінює події, отримані з WebSocket. Допоміжна функція filter вибирає лише події входу користувачів, а map трансформує дані в потрібний формат.
Переваги використання допоміжних функцій асинхронних ітераторів
- Покращена читабельність та підтримка коду: Допоміжні функції асинхронних ітераторів сприяють функціональному та композиційному стилю програмування, роблячи ваш код легшим для читання, розуміння та підтримки. Ланцюжковий характер допоміжних функцій дозволяє виражати складні конвеєри обробки даних у стислий та декларативний спосіб.
- Ефективне використання пам'яті: Допоміжні функції асинхронних ітераторів обробляють потоки даних ліниво, тобто вони обробляють дані лише за потреби. Це може значно зменшити використання пам'яті, особливо при роботі з великими наборами даних або безперервними потоками даних.
- Підвищена продуктивність: Обробляючи дані в потоці, допоміжні функції асинхронних ітераторів можуть покращити продуктивність, уникаючи необхідності завантажувати весь набір даних у пам'ять одночасно. Це може бути особливо корисним для додатків, які обробляють великі файли, дані в реальному часі або потокові API.
- Спрощене асинхронне програмування: Допоміжні функції асинхронних ітераторів абстрагують складності асинхронного програмування, полегшуючи роботу з асинхронними потоками даних. Вам не потрібно вручну керувати промісами або колбеками; допоміжні функції обробляють асинхронні операції за лаштунками.
- Композиційний та повторно використовуваний код: Допоміжні функції асинхронних ітераторів розроблені для композиції, що означає, що ви можете легко поєднувати їх у ланцюжки для створення складних конвеєрів обробки даних. Це сприяє повторному використанню коду та зменшує його дублювання.
Підтримка браузерами та середовищами виконання
Допоміжні функції асинхронних ітераторів все ще є відносно новою функцією в JavaScript. Станом на кінець 2024 року вони перебувають на 3-й стадії процесу стандартизації TC39, що означає, що вони, ймовірно, будуть стандартизовані найближчим часом. Однак вони ще не підтримуються нативно у всіх браузерах та версіях Node.js.
Підтримка браузерами: Сучасні браузери, такі як Chrome, Firefox, Safari та Edge, поступово додають підтримку допоміжних функцій асинхронних ітераторів. Ви можете перевірити останню інформацію про сумісність браузерів на веб-сайтах, таких як Can I use..., щоб побачити, які браузери підтримують цю функцію.
Підтримка Node.js: Останні версії Node.js (v18 і вище) надають експериментальну підтримку для допоміжних функцій асинхронних ітераторів. Щоб їх використовувати, вам може знадобитися запустити Node.js з прапором --experimental-async-iterator.
Поліфіли: Якщо вам потрібно використовувати допоміжні функції асинхронних ітераторів у середовищах, які їх нативно не підтримують, ви можете використовувати поліфіл. Поліфіл — це фрагмент коду, який надає відсутню функціональність. Для допоміжних функцій асинхронних ітераторів доступно кілька бібліотек-поліфілів; популярним варіантом є бібліотека core-js.
Реалізація власних асинхронних ітераторів
Хоча допоміжні функції асинхронних ітераторів надають зручний спосіб обробки існуючих асинхронних ітерованих об'єктів, іноді вам може знадобитися створити власні асинхронні ітератори. Це дозволяє обробляти дані з різних джерел, таких як бази даних, API або файлові системи, у потоковому режимі.
Щоб створити власний асинхронний ітератор, вам потрібно реалізувати метод @@asyncIterator на об'єкті. Цей метод повинен повертати об'єкт з методом next(). Метод next() повинен повертати проміс, який вирішується в об'єкт з властивостями value та done.
Ось приклад власного асинхронного ітератора, який отримує дані з API з пагінацією:
async function* fetchPaginatedData(baseURL) {
let page = 1;
let hasMore = true;
while (hasMore) {
const url = `${baseURL}?page=${page}`;
const response = await fetch(url);
const data = await response.json();
if (data.results.length === 0) {
hasMore = false;
break;
}
for (const item of data.results) {
yield item;
}
page++;
}
}
const apiBaseURL = 'https://api.example.com/data'; // Замініть на URL вашого API
const paginatedData = fetchPaginatedData(apiBaseURL);
// Обробляємо дані з пагінацією
(async () => {
for await (const item of paginatedData) {
console.log('Item:', item);
// Обробляємо елемент
}
})();
У цьому прикладі fetchPaginatedData отримує дані з API з пагінацією, видаючи кожен елемент по мірі його отримання. Асинхронний ітератор обробляє логіку пагінації, що полегшує споживання даних у потоковому режимі.
Можливі виклики та міркування
Хоча допоміжні функції асинхронних ітераторів пропонують численні переваги, важливо знати про деякі потенційні виклики та міркування:
- Обробка помилок: Правильна обробка помилок є вирішальною при роботі з асинхронними потоками даних. Вам потрібно обробляти потенційні помилки, які можуть виникнути під час отримання, обробки або трансформації даних. Використання блоків
try...catchта технік обробки помилок у ваших допоміжних функціях асинхронних ітераторів є важливим. - Скасування: У деяких сценаріях вам може знадобитися скасувати обробку асинхронного ітерованого об'єкта до його повного споживання. Це може бути корисно при роботі з довготривалими операціями або потоками даних у реальному часі, де ви хочете зупинити обробку після виконання певної умови. Реалізація механізмів скасування, таких як використання
AbortController, може допомогти вам ефективно керувати асинхронними операціями. - Зворотний тиск (Backpressure): При роботі з потоками даних, які виробляють дані швидше, ніж їх можна спожити, зворотний тиск стає проблемою. Зворотний тиск — це здатність споживача сигналізувати виробнику про сповільнення швидкості випромінювання даних. Реалізація механізмів зворотного тиску може запобігти перевантаженню пам'яті та забезпечити ефективну обробку потоку даних.
- Налагодження (Debugging): Налагодження асинхронного коду може бути складнішим, ніж налагодження синхронного коду. При роботі з допоміжними функціями асинхронних ітераторів важливо використовувати інструменти та техніки налагодження для відстеження потоку даних через конвеєр та виявлення будь-яких потенційних проблем.
Найкращі практики використання допоміжних функцій асинхронних ітераторів
Щоб отримати максимальну користь від допоміжних функцій асинхронних ітераторів, враховуйте наступні найкращі практики:
- Використовуйте описові імена змінних: Вибирайте описові імена змінних, які чітко вказують на призначення кожного асинхронного ітерованого об'єкта та допоміжної функції. Це зробить ваш код легшим для читання та розуміння.
- Зберігайте допоміжні функції лаконічними: Зберігайте функції, що передаються в допоміжні функції асинхронних ітераторів, якомога лаконічнішими та сфокусованими. Уникайте виконання складних операцій у цих функціях; натомість створюйте окремі функції для складної логіки.
- Ланцюгуйте допоміжні функції для читабельності: Ланцюгуйте допоміжні функції асинхронних ітераторів, щоб створити чіткий та декларативний конвеєр обробки даних. Уникайте надмірного вкладення допоміжних функцій, оскільки це може ускладнити читання коду.
- Витончено обробляйте помилки: Впроваджуйте належні механізми обробки помилок для перехоплення та обробки потенційних помилок, які можуть виникнути під час обробки даних. Надавайте інформативні повідомлення про помилки, щоб допомогти діагностувати та вирішувати проблеми.
- Ретельно тестуйте свій код: Ретельно тестуйте свій код, щоб переконатися, що він правильно обробляє різні сценарії. Пишіть юніт-тести для перевірки поведінки окремих допоміжних функцій та інтеграційні тести для перевірки загального конвеєра обробки даних.
Просунуті техніки
Композиція власних допоміжних функцій
Ви можете створювати власні допоміжні функції асинхронних ітераторів, комбінуючи існуючі або створюючи нові з нуля. Це дозволяє вам адаптувати функціональність до ваших конкретних потреб і створювати повторно використовувані компоненти.
async function* takeWhile(asyncIterable, predicate) {
for await (const value of asyncIterable) {
if (!predicate(value)) {
break;
}
yield value;
}
}
// Приклад використання:
async function* generateSequence(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
yield i;
}
}
const asyncIterable = generateSequence(10);
const firstFive = takeWhile(asyncIterable, x => x <= 5);
(async () => {
for await (const value of firstFive) {
console.log(value);
}
})();
Об'єднання кількох асинхронних ітерованих об'єктів
Ви можете об'єднувати кілька асинхронних ітерованих об'єктів в один за допомогою таких технік, як zip або merge. Це дозволяє обробляти дані з кількох джерел одночасно.
async function* zip(asyncIterable1, asyncIterable2) {
const iterator1 = asyncIterable1[Symbol.asyncIterator]();
const iterator2 = asyncIterable2[Symbol.asyncIterator]();
while (true) {
const result1 = await iterator1.next();
const result2 = await iterator2.next();
if (result1.done || result2.done) {
break;
}
yield [result1.value, result2.value];
}
}
// Приклад використання:
async function* generateSequence1(end) {
for (let i = 1; i <= end; i++) {
yield i;
}
}
async function* generateSequence2(end) {
for (let i = 10; i <= end + 9; i++) {
yield i;
}
}
const iterable1 = generateSequence1(5);
const iterable2 = generateSequence2(5);
(async () => {
for await (const [value1, value2] of zip(iterable1, iterable2)) {
console.log(value1, value2);
}
})();
Висновок
Допоміжні функції асинхронних ітераторів JavaScript надають потужний та елегантний спосіб обробки асинхронних потоків даних. Вони пропонують функціональний та композиційний підхід до маніпуляції даними, що полегшує створення складних конвеєрів обробки даних. Розуміючи основні концепції асинхронних ітераторів та асинхронних ітерованих об'єктів та опановуючи різноманітні допоміжні методи, ви можете значно покращити ефективність та підтримку вашого асинхронного коду JavaScript. Оскільки підтримка браузерами та середовищами виконання продовжує зростати, допоміжні функції асинхронних ітераторів готові стати незамінним інструментом для сучасних розробників JavaScript.