JavaScript Async Local Storage: Asinxron muhitlarda kontekstni boshqarishni o'zlashtirish

Asinxron dasturlash zamonaviy JavaScript-ning asosidir, ayniqsa Node.js-da server tomonidagi ilovalar uchun va brauzerda tobora ko'proq qo'llanilmoqda. Biroq, asinxron operatsiyalar davomida kontekstni – so'rov, foydalanuvchi sessiyasi yoki tranzaksiyaga xos ma'lumotlarni – boshqarish qiyin bo'lishi mumkin. Ma'lumotlarni funksiya chaqiruvlari orqali uzatish kabi standart usullar, ayniqsa murakkab ilovalarda, noqulay va xatolarga moyil bo'lib qolishi mumkin. Aynan shu yerda Async Local Storage (ALS) kuchli yechim sifatida paydo bo'ladi.

Async Local Storage (ALS) nima?

Async Local Storage (ALS) ma'lum bir asinxron operatsiyaga lokal bo'lgan ma'lumotlarni saqlash usulini taqdim etadi. Buni boshqa dasturlash tillaridagi thread-local storage (oqimga oid lokal saqlash) kabi tasavvur qiling, lekin JavaScript-ning bir oqimli, hodisalarga asoslangan modeliga moslashtirilgan. ALS sizga ma'lumotlarni joriy asinxron bajarilish konteksti bilan bog'lash imkonini beradi, bu esa uni butun asinxron chaqiruvlar zanjirida argumentlar sifatida ochiqdan-ochiq uzatmasdan turib foydalanish imkonini beradi.

Aslini olganda, ALS bir xil kontekstda boshlangan asinxron operatsiyalar orqali avtomatik ravishda tarqaladigan saqlash maydonini yaratadi. Bu kontekstni boshqarishni soddalashtiradi va asinxron chegaralar bo'ylab holatni saqlash uchun talab qilinadigan shablon kodni sezilarli darajada kamaytiradi.

Nima uchun Async Local Storage'dan foydalanish kerak?

ALS asinxron JavaScript dasturlashda bir nechta asosiy afzalliklarni taqdim etadi:

• Soddalashtirilgan kontekst boshqaruvi: Kontekst o'zgaruvchilarini bir nechta funksiya chaqiruvlari orqali uzatishdan saqlaning, bu esa kodning tartibsizligini kamaytiradi va o'qilishini yaxshilaydi.
• Yaxshilangan nosozliklarni tuzatish: So'rovga xos ma'lumotlarni asinxron chaqiruvlar stekida osongina kuzatib boring, bu esa nosozliklarni tuzatish va muammolarni bartaraf etishni osonlashtiradi.
• Keraksiz kodni kamaytirish: Kontekstni qo'lda uzatish zaruratini yo'q qiling, bu esa toza va qo'llab-quvvatlanishi osonroq kodga olib keladi.
• Yuqori unumdorlik: Kontekstni uzatish avtomatik ravishda amalga oshiriladi, bu esa qo'lda kontekst uzatish bilan bog'liq unumdorlik xarajatlarini minimallashtiradi.
• Markazlashtirilgan kontekstga kirish: Kontekst ma'lumotlariga kirish uchun yagona, aniq belgilangan joyni taqdim etadi, bu esa kirish va o'zgartirishni soddalashtiradi.

Async Local Storage uchun qo'llash holatlari

ALS asinxron operatsiyalar davomida so'rovga xos ma'lumotlarni kuzatish kerak bo'lgan holatlarda ayniqsa foydalidir. Quyida keng tarqalgan qo'llash holatlari keltirilgan:

1. Veb-serverlarda so'rovlarni kuzatish

Veb-serverda har bir kiruvchi so'rov alohida asinxron kontekst sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. ALS so'rov identifikatori, foydalanuvchi identifikatori, autentifikatsiya tokeni va boshqa tegishli ma'lumotlar kabi so'rovga xos ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatilishi mumkin. Bu sizning ilovangizning so'rovni qayta ishlaydigan har qanday qismidan, jumladan, oraliq dasturlar (middleware), kontrollerlar va ma'lumotlar bazasi so'rovlaridan ushbu ma'lumotlarga osongina kirish imkonini beradi.

Misol (Node.js va Express):

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 ${requestId} started`);
    next();
  });
});

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

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

Ushbu misolda har bir kiruvchi so'rovga noyob so'rov identifikatori beriladi va u Async Local Storage'da saqlanadi. Keyin ushbu IDga so'rovni qayta ishlovchining istalgan qismidan kirish mumkin, bu esa so'rovni uning butun hayotiy davri davomida kuzatish imkonini beradi.

2. Foydalanuvchi sessiyalarini boshqarish

ALS foydalanuvchi sessiyalarini boshqarish uchun ham ishlatilishi mumkin. Foydalanuvchi tizimga kirganda, foydalanuvchining sessiya ma'lumotlarini (masalan, foydalanuvchi identifikatori, rollari, ruxsatlari) ALS'da saqlashingiz mumkin. Bu sizning ilovangizning kerakli har qanday qismidan foydalanuvchining sessiya ma'lumotlariga argument sifatida uzatmasdan osongina kirish imkonini beradi.

Misol:

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

function authenticateUser(username, password) {
  // Simulate authentication
  if (username === 'user' && password === 'password') {
    const userSession = { userId: 123, username: 'user', roles: ['admin'] };
    asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
      asyncLocalStorage.getStore().set('userSession', userSession);
      console.log('User authenticated, session stored in ALS');
      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(`Async operation: User ID: ${userSession.userId}`);
        resolve();
      } else {
        console.log('Async operation: No user session found');
        resolve();
      }
    }, 100);
  });
}

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

main();

Ushbu misolda, muvaffaqiyatli autentifikatsiyadan so'ng, foydalanuvchi sessiyasi ALS'da saqlanadi. `someAsyncOperation` funksiyasi keyin bu sessiya ma'lumotlariga argument sifatida ochiqdan-ochiq uzatilmasdan kirishi mumkin.

3. Tranzaksiyalarni boshqarish

Ma'lumotlar bazasi tranzaksiyalarida ALS tranzaksiya obyektini saqlash uchun ishlatilishi mumkin. Bu sizning ilovangizning tranzaksiyada ishtirok etadigan har qanday qismidan tranzaksiya obyektiga kirish imkonini beradi va barcha operatsiyalar bir xil tranzaksiya doirasida bajarilishini ta'minlaydi.

4. Jurnal yuritish va audit

ALS jurnal yuritish va audit maqsadlarida kontekstga xos ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatilishi mumkin. Masalan, foydalanuvchi identifikatori, so'rov identifikatori va vaqt belgisini ALS'da saqlab, so'ngra bu ma'lumotlarni jurnal xabarlaringizga qo'shishingiz mumkin. Bu foydalanuvchi faoliyatini kuzatishni va potentsial xavfsizlik muammolarini aniqlashni osonlashtiradi.

Async Local Storage'dan qanday foydalanish kerak

Async Local Storage'dan foydalanish uchta asosiy bosqichni o'z ichiga oladi:

1. AsyncLocalStorage nusxasini yaratish: `AsyncLocalStorage` sinfining nusxasini yarating.
2. Kodni kontekst ichida ishga tushirish: Kodni ma'lum bir kontekstda bajarish uchun `run()` usulidan foydalaning. `run()` usuli ikkita argument qabul qiladi: saqlagich (odatda Map yoki obyekt) va qayta chaqiruv (callback) funksiyasi. Saqlagich qayta chaqiruv funksiyasi ichida boshlangan barcha asinxron operatsiyalar uchun mavjud bo'ladi.
3. Saqlagichga kirish: Asinxron kontekst ichidan saqlagichga kirish uchun `getStore()` usulidan foydalaning.

Misol:

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

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();

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

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

main();

AsyncLocalStorage API

`AsyncLocalStorage` sinfi quyidagi usullarni taqdim etadi:

• constructor(): Yangi AsyncLocalStorage nusxasini yaratadi.
• run(store, callback, ...args): Berilgan saqlagich mavjud bo'lgan kontekstda taqdim etilgan qayta chaqiruv funksiyasini ishga tushiradi. Saqlagich odatda `Map` yoki oddiy JavaScript obyekti bo'ladi. Qayta chaqiruv ichida boshlangan har qanday asinxron operatsiyalar ushbu kontekstni meros qilib oladi. Qayta chaqiruv funksiyasiga qo'shimcha argumentlar uzatilishi mumkin.
• getStore(): Joriy asinxron kontekst uchun joriy saqlagichni qaytaradi. Agar joriy kontekst bilan hech qanday saqlagich bog'lanmagan bo'lsa, `undefined` qiymatini qaytaradi.
• disable(): AsyncLocalStorage nusxasini o'chirib qo'yadi. O'chirilgandan so'ng, `run()` va `getStore()` endi ishlamaydi.

E'tiborga olinadigan jihatlar va eng yaxshi amaliyotlar

ALS kuchli vosita bo'lsa-da, uni oqilona ishlatish muhimdir. Quyida ba'zi e'tiborga olinadigan jihatlar va eng yaxshi amaliyotlar keltirilgan:

• Haddan tashqari foydalanishdan saqlaning: ALS'ni hamma narsa uchun ishlatmang. Uni faqat asinxron chegaralar bo'ylab kontekstni kuzatish kerak bo'lganda foydalaning. Agar kontekstni asinxron chaqiruvlar orqali uzatish kerak bo'lmasa, oddiy o'zgaruvchilar kabi soddaroq yechimlarni ko'rib chiqing.
• Unumdorlik: ALS odatda samarali bo'lsa-da, haddan tashqari foydalanish unumdorlikka ta'sir qilishi mumkin. Kerak bo'lganda kodingizni o'lchang va optimallashtiring. ALS'ga joylashtirayotgan saqlagich hajmiga e'tibor bering. Katta obyektlar, ayniqsa ko'plab asinxron operatsiyalar boshlanayotgan bo'lsa, unumdorlikka ta'sir qilishi mumkin.
• Kontekstni boshqarish: Saqlagichning hayotiy davrini to'g'ri boshqarayotganingizga ishonch hosil qiling. Har bir so'rov yoki sessiya uchun yangi saqlagich yarating va u endi kerak bo'lmaganda saqlagichni tozalang. ALS o'zi doirani boshqarishga yordam bersa-da, saqlagich *ichidagi* ma'lumotlar hali ham to'g'ri qayta ishlash va "axlat yig'ish"ni (garbage collection) talab qiladi.
• Xatolarni qayta ishlash: Xatolarni qayta ishlashga e'tiborli bo'ling. Agar asinxron operatsiya ichida xato yuz bersa, kontekst yo'qolishi mumkin. Xatolarni ushlash va kontekstning to'g'ri saqlanishini ta'minlash uchun try-catch bloklaridan foydalanishni ko'rib chiqing.
• Nosozliklarni tuzatish: ALS asosidagi ilovalarni disk raskadrovka qilish qiyin bo'lishi mumkin. Bajarilish oqimini kuzatish va potentsial muammolarni aniqlash uchun disk raskadrovka vositalari va jurnal yuritishdan foydalaning.
• Moslik: ALS Node.js 14.5.0 va undan keyingi versiyalarda mavjud. Uni ishlatishdan oldin muhitingiz ALS'ni qo'llab-quvvatlashiga ishonch hosil qiling. Node.js'ning eski versiyalari uchun continuation-local storage (CLS) kabi muqobil yechimlarni ko'rib chiqishingiz mumkin, garchi ular boshqacha unumdorlik xususiyatlari va API'larga ega bo'lishi mumkin.

Async Local Storage'ga muqobillar

ALS joriy etilishidan oldin, dasturchilar asinxron JavaScript'da kontekstni boshqarish uchun ko'pincha boshqa usullarga tayanishgan. Quyida ba'zi keng tarqalgan muqobillar keltirilgan:

• Kontekstni ochiq uzatish: Kontekst o'zgaruvchilarini chaqiruvlar zanjiridagi har bir funksiyaga argument sifatida uzatish. Bu yondashuv oddiy, ammo murakkab ilovalarda zerikarli va xatolarga moyil bo'lishi mumkin. Shuningdek, u refaktoringni qiyinlashtiradi, chunki kontekst ma'lumotlarini o'zgartirish ko'plab funksiyalarning signaturasini o'zgartirishni talab qiladi.
• Continuation-Local Storage (CLS): CLS ALS'ga o'xshash funksionallikni taqdim etadi, lekin u boshqa mexanizmga asoslangan. CLS asinxron operatsiyalarni ushlab qolish va kontekstni tarqatish uchun monkey-patching'dan foydalanadi. Bu yondashuv murakkabroq bo'lishi va unumdorlikka ta'sir qilishi mumkin.
• Kutubxonalar va freymvorklar: Ba'zi kutubxonalar va freymvorklar o'zlarining kontekstni boshqarish mexanizmlarini taqdim etadilar. Masalan, Express.js so'rovga xos ma'lumotlarni boshqarish uchun oraliq dastur (middleware) taqdim etadi.

Ushbu muqobillar ma'lum vaziyatlarda foydali bo'lishi mumkin bo'lsa-da, ALS asinxron JavaScript'da kontekstni boshqarish uchun yanada nafis va samarali yechimni taklif etadi.

Xulosa

Async Local Storage (ALS) asinxron JavaScript ilovalarida kontekstni boshqarish uchun kuchli vositadir. Ma'lum bir asinxron operatsiyaga lokal bo'lgan ma'lumotlarni saqlash usulini taqdim etish orqali ALS kontekstni boshqarishni soddalashtiradi, nosozliklarni tuzatishni yaxshilaydi va keraksiz kodni kamaytiradi. Veb-server qurayotgan bo'lsangiz, foydalanuvchi sessiyalarini boshqarayotgan bo'lsangiz yoki ma'lumotlar bazasi tranzaksiyalarini amalga oshirayotgan bo'lsangiz ham, ALS sizga toza, qo'llab-quvvatlanishi oson va samaraliroq kod yozishga yordam beradi.

Asinxron dasturlash JavaScript'da tobora keng tarqalib bormoqda, bu esa ALS kabi vositalarni tushunishni tobora muhimroq qiladi. Uning to'g'ri ishlatilishi va cheklovlarini tushunib, dasturchilar global miqyosda turli xil foydalanuvchi ehtiyojlariga moslasha oladigan va kengaytiriladigan mustahkam va boshqariladigan ilovalarni yaratishlari mumkin. O'z loyihalaringizda ALS bilan tajriba qilib ko'ring va u asinxron ish oqimlaringizni qanday soddalashtirishi va umumiy ilova arxitekturangizni yaxshilashi mumkinligini kashf eting.

Qo'shimcha manbalar

• Node.js AsyncLocalStorage Hujjatlari
• async-local-storage npm paketi (eski Node.js versiyalari uchun)
• Node.js'da Async Local Storage - YouTube