Frontend'da Real-Time Hamkorlikda Tahrirlash: Operatsion Transformatsiya (OT) ga Chuqur Kirish

Real-time hamkorlikda tahrirlash jamoalarning birgalikda ishlash, o'rganish va yaratish usulini inqilob qildi. Google Docs'dan Figma'gacha, bir nechta foydalanuvchining bir vaqtning o'zida umumiy hujjat yoki dizaynni tahrirlash imkoniyati standart kutishga aylandi. Ushbu uzluksiz tajribalar markazida Operatsion Transformatsiya (OT) deb nomlangan kuchli algoritm yotadi. Ushbu blog posti OT'ni keng qamrovli o'rganishni taqdim etadi, asosan uning frontend dasturlashdagi amalga oshirilishiga e'tibor qaratadi.

Operatsion Transformatsiya (OT) nima?

Ikki foydalanuvchi, Alisa va Bobni tasavvur qiling, ikkalasi ham bir xil hujjatni bir vaqtda tahrirlamoqda. Alisa boshiga "hello" so'zini qo'shadi, Bob esa birinchi so'zni o'chiradi. Agar bu operatsiyalar ketma-ket, hech qanday muvofiqlashtirishsiz qo'llanilsa, natijalar nomuvofiq bo'ladi. OT bu masalani allaqachon bajarilgan operatsiyalarga asoslanib operatsiyalarni o'zgartirish orqali hal qiladi. Aslida, OT bir vaqtda bajarilayotgan operatsiyalarning barcha mijozlarda izchil va oldindan aytib bo'ladigan tarzda qo'llanilishini ta'minlaydigan mexanizmni taqdim etadi.

OT turli algoritmlar va yondashuvlarga ega murakkab sohadir. Ushbu post asosiy tushunchalarni ko'rsatish uchun soddalashtirilgan misolga e'tibor qaratadi. Murakkabroq implementatsiyalar boyroq matn formatlari va yanada murakkab stsenariylar bilan ishlaydi.

Nima uchun Operatsion Transformatsiyadan foydalanish kerak?

Hamkorlikda tahrirlash uchun Konfliktsiz Replikatsiya Qilingan Ma'lumotlar Turlari (CRDTs) kabi boshqa yondashuvlar mavjud bo'lsa-da, OT o'ziga xos afzalliklarni taklif etadi:

• Yetuk texnologiya: OT CRDT'larga qaraganda ancha oldin paydo bo'lgan va turli xil ilovalarda sinovdan o'tgan.
• Nozik nazorat: OT operatsiyalarni qo'llash ustidan ko'proq nazoratni ta'minlaydi, bu ba'zi stsenariylarda foydali bo'lishi mumkin.
• Ketma-ket tarix: OT operatsiyalarning ketma-ket tarixini saqlaydi, bu bekor qilish/qaytarish kabi funksiyalar uchun foydali bo'lishi mumkin.

Operatsion Transformatsiyaning Asosiy Tushunchalari

Quyidagi tushunchalarni tushunish OT'ni amalga oshirish uchun juda muhim:

1. Operatsiyalar

Operatsiya foydalanuvchi tomonidan bajarilgan bitta tahrirlash harakatini anglatadi. Umumiy operatsiyalarga quyidagilar kiradi:

• Insert (Qo'shish): Belgilangan pozitsiyaga matn qo'shadi.
• Delete (O'chirish): Belgilangan pozitsiyadagi matnni o'chiradi.
• Retain (Saqlab qolish): Ma'lum bir miqdordagi belgilarni o'tkazib yuboradi. Bu matnni o'zgartirmasdan kursorni harakatlantirish uchun ishlatiladi.

Masalan, 0-pozitsiyaga "hello" so'zini qo'shish `position: 0` va `text: "hello"` bo'lgan `Insert` operatsiyasi sifatida ifodalanishi mumkin.

2. Transformatsiya Funksiyalari

OTning markazida uning transformatsiya funksiyalari yotadi. Bu funksiyalar izchillikni saqlash uchun ikkita bir vaqtda bajarilayotgan operatsiyani qanday o'zgartirish kerakligini belgilaydi. Ikkita asosiy transformatsiya funksiyasi mavjud:

• `transform(op1, op2)`: `op1` ni `op2` ga nisbatan o'zgartiradi. Bu degani `op1` `op2` tomonidan kiritilgan o'zgarishlarni hisobga olish uchun sozlanadi. Funksiya `op1` ning yangi, o'zgartirilgan versiyasini qaytaradi.
• `transform(op2, op1)`: `op2` ni `op1` ga nisbatan o'zgartiradi. Bu `op2` ning o'zgartirilgan versiyasini qaytaradi. Funksiya imzosi bir xil bo'lsa-da, algoritmning OT xususiyatlarini bajarishini ta'minlash uchun implementatsiya farq qilishi mumkin.

Bu funksiyalar odatda matritsaga o'xshash tuzilma yordamida amalga oshiriladi, bunda har bir katakcha ikki maxsus turdagi operatsiyaning bir-biriga nisbatan qanday o'zgartirilishi kerakligini belgilaydi.

3. Operatsion Kontekst

Operatsion kontekst operatsiyalarni to'g'ri qo'llash uchun zarur bo'lgan barcha ma'lumotlarni o'z ichiga oladi, masalan:

• Hujjat holati: Hujjatning joriy holati.
• Operatsiyalar tarixi: Hujjatga qo'llanilgan operatsiyalar ketma-ketligi.
• Versiya raqamlari: Operatsiyalar tartibini kuzatish uchun mexanizm.

Soddalashtirilgan Misol: Insert Operatsiyalarini O'zgartirish

Keling, faqat `Insert` operatsiyalari bilan soddalashtirilgan misolni ko'rib chiqaylik. Quyidagi stsenariy mavjud deb faraz qilaylik:

• Boshlang'ich holat: "" (bo'sh qator)
• Alisa: 0-pozitsiyaga "hello" so'zini qo'shadi. Operatsiya: `insert_A = { type: 'insert', position: 0, text: 'hello' }`
• Bob: 0-pozitsiyaga "world" so'zini qo'shadi. Operatsiya: `insert_B = { type: 'insert', position: 0, text: 'world' }`

OTsiz, agar avval Alisaning operatsiyasi, keyin Bobning operatsiyasi qo'llanilsa, natijaviy matn "worldhello" bo'ladi. Bu noto'g'ri. Biz Bobning operatsiyasini Alisaning qo'shishini hisobga olgan holda o'zgartirishimiz kerak.

`transform(insert_B, insert_A)` transformatsiya funksiyasi Bobning pozitsiyasini Alisa tomonidan qo'shilgan matn uzunligini hisobga olgan holda sozlaydi. Bu holda, o'zgartirilgan operatsiya quyidagicha bo'ladi:

`insert_B_transformed = { type: 'insert', position: 5, text: 'world' }`

Endi, agar Alisaning operatsiyasi va Bobning o'zgartirilgan operatsiyasi qo'llanilsa, natijaviy matn "helloworld" bo'ladi, bu to'g'ri natijadir.

Operatsion Transformatsiyani Frontend'da Amalga Oshirish

Frontend'da OTni amalga oshirish bir nechta asosiy qadamlarni o'z ichiga oladi:

1. Operatsiyani Ifodalash

Operatsiyalarni ifodalash uchun aniq va izchil formatni belgilang. Bu format operatsiya turini (insert, delete, retain), pozitsiyani va har qanday tegishli ma'lumotlarni (masalan, qo'shiladigan yoki o'chiriladigan matn) o'z ichiga olishi kerak. JavaScript obyektlaridan foydalangan misol:

            
{
  type: 'insert', // yoki 'delete', yoki 'retain'
  position: 5,    // Operatsiya amalga oshiriladigan indeks
  text: 'example' // Qo'shiladigan matn (insert operatsiyalari uchun)
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. Transformatsiya Funksiyalari

Barcha qo'llab-quvvatlanadigan operatsiya turlari uchun transformatsiya funksiyalarini amalga oshiring. Bu implementatsiyaning eng murakkab qismi, chunki u barcha mumkin bo'lgan stsenariylarni diqqat bilan ko'rib chiqishni talab qiladi. Misol (Insert/Delete operatsiyalari uchun soddalashtirilgan):

            
function transform(op1, op2) {
  if (op1.type === 'insert' && op2.type === 'insert') {
    if (op1.position <= op2.position) {
      return { ...op1, position: op1.position }; // O'zgartirish kerak emas
    } else {
      return { ...op1, position: op1.position + op2.text.length }; // Pozitsiyani sozlash
    }
  } else if (op1.type === 'delete' && op2.type === 'insert') {
    if (op1.position <= op2.position) {
      return { ...op1, position: op1.position }; // O'zgartirish kerak emas
    } else {
      return { ...op1, position: op1.position + op2.text.length }; // Pozitsiyani sozlash
    }
  } else if (op1.type === 'insert' && op2.type === 'delete') {
    if (op1.position <= op2.position) {
      return { ...op1, position: op1.position }; // O'zgartirish kerak emas
    } else if (op1.position >= op2.position + op2.text.length) {
      return { ...op1, position: op1.position - op2.text.length }; // Pozitsiyani sozlash
    } else {
      // Qo'shish o'chirilgan diapazon ichida sodir bo'ladi, u foydalanish holatiga qarab bo'linishi yoki bekor qilinishi mumkin
      return null; // Operatsiya yaroqsiz
    }
  } else if (op1.type === 'delete' && op2.type === 'delete') {
    if (op1.position <= op2.position) {
      return { ...op1, position: op1.position };
    } else if (op1.position >= op2.position + op2.text.length) {
      return { ...op1, position: op1.position - op2.text.length };
    } else {
      // O'chirish o'chirilgan diapazon ichida sodir bo'ladi, u foydalanish holatiga qarab bo'linishi yoki bekor qilinishi mumkin
      return null; // Operatsiya yaroqsiz
    }
  } else {
    // Retain operatsiyalarini qayta ishlash (qisqalik uchun ko'rsatilmagan)
    return op1;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Muhim: Bu namoyish qilish maqsadida juda soddalashtirilgan transformatsiya funksiyasi. Ishlab chiqarishga tayyor implementatsiya kengroq holatlar va chekka shartlarni boshqarishi kerak bo'ladi.

3. Mijoz-Server Aloqasi

Frontend mijozi va backend serveri o'rtasida aloqa kanalini o'rnating. WebSockets real-time aloqa uchun keng tarqalgan tanlovdir. Bu kanal mijozlar o'rtasida operatsiyalarni uzatish uchun ishlatiladi.

4. Operatsiyalarni Sinxronlash

Mijozlar o'rtasida operatsiyalarni sinxronlash uchun mexanizmni amalga oshiring. Bu odatda vositachi sifatida ishlaydigan markaziy serverni o'z ichiga oladi. Jarayon odatda quyidagicha ishlaydi:

1. Mijoz operatsiya yaratadi.
2. Mijoz operatsiyani serverga yuboradi.
3. Server operatsiyani hujjatga allaqachon qo'llanilgan, ammo mijoz tomonidan hali tasdiqlanmagan har qanday operatsiyalarga nisbatan o'zgartiradi.
4. Server o'zgartirilgan operatsiyani hujjatning o'z lokal nusxasiga qo'llaydi.
5. Server o'zgartirilgan operatsiyani barcha boshqa mijozlarga uzatadi.
6. Har bir mijoz qabul qilingan operatsiyani serverga yuborgan, ammo hali tasdiqlanmagan har qanday operatsiyalariga nisbatan o'zgartiradi.
7. Har bir mijoz o'zgartirilgan operatsiyani hujjatning o'z lokal nusxasiga qo'llaydi.

5. Versiyalarni Boshqarish

Operatsiyalar to'g'ri tartibda qo'llanilishini ta'minlash uchun har bir operatsiya uchun versiya raqamlarini saqlang. Bu ziddiyatlarning oldini olishga yordam beradi va barcha mijozlar o'rtasida izchillikni ta'minlaydi.

6. Ziddiyatlarni Hal Qilish

OTning barcha sa'y-harakatlariga qaramay, ziddiyatlar, ayniqsa murakkab stsenariylarda, hali ham yuzaga kelishi mumkin. Bunday vaziyatlarni hal qilish uchun ziddiyatlarni hal qilish strategiyasini amalga oshiring. Bu oldingi versiyaga qaytish, ziddiyatli o'zgarishlarni birlashtirish yoki foydalanuvchidan ziddiyatni qo'lda hal qilishni so'rashni o'z ichiga olishi mumkin.

Frontend Kod Parchasi Misoli (Konseptual)

Bu asosiy tushunchalarni ko'rsatish uchun JavaScript va WebSockets yordamida soddalashtirilgan misol. E'tibor bering, bu to'liq yoki ishlab chiqarishga tayyor implementatsiya emas.

            
// Mijoz tomonidagi JavaScript

const socket = new WebSocket('ws://example.com/ws');
let documentText = '';
let localOperations = []; // Yuborilgan, lekin hali tasdiqlanmagan operatsiyalar
let serverVersion = 0;

socket.onmessage = (event) => {
  const operation = JSON.parse(event.data);
  // Qabul qilingan operatsiyani lokal operatsiyalarga nisbatan o'zgartirish
  let transformedOperation = operation;
  localOperations.forEach(localOp => {
    transformedOperation = transform(transformedOperation, localOp);
  });

  // O'zgartirilgan operatsiyani qo'llash
  if (transformedOperation) {
    documentText = applyOperation(documentText, transformedOperation);
    serverVersion++;
    updateUI(documentText); // UI'ni yangilash uchun funksiya
  }
};

function sendOperation(operation) {
  localOperations.push(operation);
  socket.send(JSON.stringify(operation));
}

function handleUserInput(userInput) {
  const operation = createOperation(userInput, documentText.length); // Foydalanuvchi kiritishidan operatsiya yaratish uchun funksiya
  sendOperation(operation);
}

//Yordamchi funksiyalar (misol implementatsiyalar)
function applyOperation(text, op){
    if (op.type === 'insert') {
        return text.substring(0, op.position) + op.text + text.substring(op.position);
    } else if (op.type === 'delete') {
        return text.substring(0, op.position) + text.substring(op.position + op.text.length);
    }
    return text; //Retain uchun hech narsa qilmaymiz
}

            

              
                Copy
              
            
          

Qiyinchiliklar va Mulohazalar

OTni amalga oshirish uning o'ziga xos murakkabligi tufayli qiyin bo'lishi mumkin. Quyida ba'zi asosiy mulohazalar keltirilgan:

• Murakkablik: Transformatsiya funksiyalari, ayniqsa boy matn formatlari va murakkab operatsiyalar bilan ishlaganda, ancha murakkablashishi mumkin.
• Ishlash samaradorligi: Operatsiyalarni o'zgartirish va qo'llash hisoblash jihatidan qimmat bo'lishi mumkin, ayniqsa katta hujjatlar va yuqori parallelizm bilan. Optimallashtirish juda muhim.
• Xatolarni qayta ishlash: Ma'lumotlar yo'qolishining oldini olish va izchillikni ta'minlash uchun mustahkam xatolarni qayta ishlash muhimdir.
• Testlash: OT implementatsiyasining to'g'riligini va barcha mumkin bo'lgan stsenariylarni boshqarishini ta'minlash uchun sinchkovlik bilan testlash juda muhim. Xususiyatlarga asoslangan testlashdan foydalanishni ko'rib chiqing.
• Xavfsizlik: Hujjatga ruxsatsiz kirish va o'zgartirishlarning oldini olish uchun aloqa kanalini himoyalang.

Alternativ Yondashuvlar: CRDT'lar

Yuqorida aytib o'tilganidek, Konfliktsiz Replikatsiya Qilingan Ma'lumotlar Turlari (CRDTs) hamkorlikda tahrirlash uchun alternativ yondashuvni taklif etadi. CRDT'lar hech qanday muvofiqlashtirishni talab qilmasdan birlashtirish uchun mo'ljallangan ma'lumotlar tuzilmalaridir. Bu ularni tarmoq kechikishi va ishonchliligi muammo bo'lishi mumkin bo'lgan taqsimlangan tizimlar uchun juda mos qiladi.

CRDT'larning o'ziga xos afzalliklari va kamchiliklari bor. Ular transformatsiya funksiyalariga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etsalar-da, ularni amalga oshirish murakkabroq bo'lishi mumkin va barcha turdagi ma'lumotlar uchun mos kelmasligi mumkin.

Xulosa

Operatsion Transformatsiya frontend'da real-time hamkorlikda tahrirlashni ta'minlash uchun kuchli algoritmdir. Uni amalga oshirish qiyin bo'lishi mumkin bo'lsa-da, uzluksiz, bir vaqtda tahrirlash tajribasining afzalliklari sezilarli. OTning asosiy tushunchalarini tushunib, qiyinchiliklarni diqqat bilan ko'rib chiqib, dasturchilar foydalanuvchilarga joylashuvi yoki vaqt mintaqasidan qat'i nazar, samarali birgalikda ishlash imkonini beradigan mustahkam va kengaytiriladigan hamkorlik ilovalarini yaratishi mumkin. Siz hamkorlikda hujjat tahrirlovchisi, dizayn vositasi yoki boshqa turdagi hamkorlik ilovasini yaratayotgan bo'lsangiz ham, OT haqiqatan ham qiziqarli va samarali foydalanuvchi tajribalarini yaratish uchun mustahkam poydevor yaratadi.

Ilovangizning o'ziga xos talablarini diqqat bilan ko'rib chiqishni va ehtiyojlaringizga qarab tegishli algoritmni (OT yoki CRDT) tanlashni unutmang. O'zingizning hamkorlikda tahrirlash tajribangizni yaratishda omad tilaymiz!