طراحی اجرای حلقه رویداد سفارشی در JS

مقدمه

الگوی اجرای JavaScript توسط یک حلقه رویداد اداره می شود ، یک مفهوم اساسی که به علی رغم ماهیت اول تک رشته ای ، این زبان را ناهمزمان می کند. درک معماری حلقه رویداد برای توسعه دهندگان که مایل به مهار قدرت جاوا اسکریپت در برنامه های پیچیده ، به ویژه در محیط هایی مانند Node.js یا با کتابخانه هایی هستند که به شدت به عملیات ناهمزمان اعتماد دارند ، مانند واکنش ، بسیار مهم است. این راهنما نگاهی جامع به طراحی پیاده سازی های حلقه رویدادهای سفارشی ، پرداختن به زمینه تاریخی ، ظرافت های فنی ، نمونه های عملی ، موارد لبه ، ملاحظات عملکرد ، تکنیک های اشکال زدایی و مقایسه با رویکردهای جایگزین ارائه می دهد.

زمینه تاریخی

JavaScript در ابتدا به عنوان یک زبان اسکریپت برای مرورگرهای وب ایجاد شده است که برای تکمیل HTML و CSS طراحی شده است. معرفی حلقه رویداد با انتشار ECMAScript 5 ، زمینه را برای JavaScript ناهمزمان قرار داد. حلقه رویداد عملیات غیر مسدود کننده مانند ورودی/خروجی (I/O) را بدون توقف اجرای کد امکان پذیر می کند. تکامل موتورهای JavaScript (V8 ، SpiderMonkey) ظرفیت برنامه نویسی پیچیده و عملکردی ناهمزمان را افزایش داده است.

از آغاز تماس تلفنی گرفته تا معرفی وعده ها در ES6 و Async/Await Syntax ، حلقه رویداد JavaScript دستخوش تغییرات مهمی شده است. با این حال ، در حالی که مکانیسم های داخلی قوی هستند ، سناریوهایی وجود دارد که یک حلقه رویداد سفارشی ممکن است مفید باشد ، مانند هنگام ادغام با سیستم های موجود یا بهینه سازی برای گردش کار خاص.

داخلی حلقه رویداد

در قلب حلقه رویداد JavaScript چندین مؤلفه وجود دارد:

1. پشته تماس: موضوع اصلی که توابع اجرا می شوند.
2. API های وب: محیط هایی که API های ناهمزمان را ارائه می دهند (به عنوان مثال ، رویدادهای DOM ، تایمرها).
3. صف تماس: پیام ها و تماس های برگشتی که آماده اعدام هستند.
4. صف ریزگردها: تماس تلفنی وعده و سایر ریزگردها را که باید بلافاصله پس از خالی شدن پشته اجرا شود ، نگه می دارد.
5. حلقه رویداد: مکانیسمی که به طور مداوم پشته تماس و صف ها را بررسی می کند و الگوی اجرای ناهمزمان را تسهیل می کند.

تصویر ساده از حلقه رویداد

console.log('Start'); // Executes first

setTimeout(() => {
  console.log('Timeout'); // Enqueued in the callback queue
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
  console.log('Promise'); // Enqueued in the microtask queue
});

console.log('End'); // Executes next

// Output:
// Start
// End
// Promise
// Timeout

در این مثال ، ترتیب اعدام نشان می دهد که چگونه وظایف توسط حلقه رویداد صف و اجرا می شوند.

اجرای حلقه رویداد سفارشی

ایجاد یک حلقه رویداد سفارشی مستلزم اجرای مجدد مکانیسم های اساسی حاکم بر نحوه پردازش وظایف است. در زیر ، ما در حالی که سناریوهای دنیای واقعی را در نظر می گیریم ، مراحل ساخت یک حلقه رویداد اصلی سفارشی را طی خواهیم کرد که چنین پیاده سازی هایی ممکن است مفید باشد.

ساختن یک حلقه رویداد سفارشی ساده

ساخت اولیه

ما با کلاسهای زیر شروع می کنیم:

• EventLoop: کنترل کننده اصلی اجرای رویداد.
• Task: نمایانگر وظایف فردی است که پردازش می شوند.

class Task {
    constructor(fn) {
        this.fn = fn;
    }

    execute() {
        this.fn();
    }
}

class EventLoop {
    constructor() {
        this.taskQueue = [];
        this.isRunning = false;
    }

    enqueue(task) {
        this.taskQueue.push(task);
        if (!this.isRunning) {
            this.run();
        }
    }

    async run() {
        this.isRunning = true;
        while (this.taskQueue.length) {
            const task = this.taskQueue.shift(); // Get the first task
            task.execute(); // Execute the task
            await this.sleep(0); // Yield control to the event loop
        }
        this.isRunning = false;
    }

    sleep(ms) {
        return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
    }
}

// Usage
const loop = new EventLoop();

loop.enqueue(new Task(() => console.log('Task 1')));
loop.enqueue(new Task(() => console.log('Task 2')));

ویژگی های اصلی حلقه رویداد سفارشی ما

1. مدیریت وظیفه: هر کار به عنوان نمونه ای از Task کلاس ، به ما اجازه می دهد نظم را تعریف کنیم و اجرای آن را مدیریت کنیم.
2. اعدام غیر همزمان: از طریق sleep()، اجرای آن کنترل عملکرد را بدون مسدود کردن پشته تماس تقلید می کند.
3. استراتژی ریزگردها: برای پیاده سازی های پیشرفته تر ، با جدا کردن دسته های کار ، می توان با استفاده از دست زدن به میکروتاسک دست یافت.

تکنیک های اجرای پیشرفته

رسیدگی به همزمان وظایف

برای تقویت قابلیت های حلقه رویداد ما ، اجرای یک استخر کارگر برای رسیدگی به وظایف همزمان. این پیکربندی می تواند توان را برای عملیات محدود به I/O افزایش دهد.

class WorkerPool {
    constructor(size) {
        this.size = size; // Limit the number of concurrent tasks
        this.tasks = [];
        this.current = 0; // Current active workers
        this.eventLoop = new EventLoop();
    }

    enqueue(task) {
        this.tasks.push(task);
        this.run();
    }

    async run() {
        while (this.current < this.size && this.tasks.length > 0) {
            const task = this.tasks.shift(); // Shift from the front
            this.current++;
            task.execute().then(() => {
                this.current--;
                this.run(); // Recurse to check for available workers
            });
        }
    }
}

// Example usage
const pool = new WorkerPool(2); // Allow two tasks to run concurrently
pool.enqueue(new Task(() => console.log('Running Task A')));
pool.enqueue(new Task(() => console.log('Running Task B')));

ملاحظات عملکرد و استراتژی های بهینه سازی

1. پردازش دسته: اگر می توان وظایف را انجام داد (به عنوان مثال ، درخواست های شبکه) ، این باعث کاهش سوئیچینگ متن می شود.
2. بهینه سازی I/O: از بافرها و جریانها برای عملیات سنگین استفاده کنید.
3. مدیریت حافظه: نظارت بر استفاده از پشته و جمع آوری زباله از طریق Node.js --inspect پرچم برای تشخیص نشت حافظه.

اشکال زدایی حلقه های رویداد سفارشی

اجرای یک حلقه رویداد سفارشی می تواند پیچیدگی های مختلفی را معرفی کند و اشکال زدایی را ضروری می کند. تکنیک های زیر را در نظر بگیرید:

1. ردیابی کار: ایجاد کار و اجرای کار با Timestamps.
2. مدیریت دولت: لیست وضعیتی از وظایف در حال اجرا و ایالات آنها (در انتظار ، لغو ، حل و فصل) را نگه دارید.
3. رسیدگی به خطا: استثنائات رو به جلو به یک کنترل کننده خطای جهانی و جلوگیری از تصادفات در مورد عدم پذیرش.

class CustomTask extends Task {
    execute() {
        try {
            super.execute();
        } catch (e) {
            console.error('Error executing task:', e);
        }
    }
}

موارد استفاده در دنیای واقعی

1. توسعه بازی: حلقه های رویداد سفارشی در بازی های مبتنی بر وب برای مدیریت حالت های بازی ، انیمیشن ها و تعامل کاربر در سناریوهای زمان واقعی استفاده می شود.
2. پردازش داده های زمان واقعی: سیستم عامل هایی که به داده های جریان نیاز دارند (به عنوان مثال ، برنامه های معاملات سهام) به طور برجسته در استفاده از حلقه های رویدادهای سفارشی برای اطمینان از به روزرسانی های زمان واقعی با حداقل تأخیر.
3. ابزارهای ساخت سفارشی: ابزارهایی مانند GULP از حلقه های رویداد سفارشی برای پردازش تحولات پرونده و گردش کار ناهمزمان استفاده می کنند.

گزینه ها و مقایسه ها

وعده ها و async/در انتظار

این سازه ها بر روی صف ریزگردهای حلقه رویداد ساخته شده اند اما کنترل گرانول را که پیاده سازی های سفارشی ارائه می دهند ، امکان پذیر نمی کنند. آنها می توانند به طور مرتب انباشته شوند و برای مدیریت جریان های ناهمزمان قابل پیش بینی عالی هستند.

چارچوب های برنامه نویسی واکنشی

كتابخانه ها مانند RXJ ها انتزاع سطح بالاتری را نسبت به حلقه رویداد فراهم می كنند و باعث می شوند كه جابجایی جریان داده های ناهمزمان با مشاهده كننده ها اما به طور بالقوه معرفی سربار را انجام دهند.

پایان

طراحی پیاده سازی های حلقه رویدادهای سفارشی در JavaScript ، درب کارهای ناهمزمان بسیار بهینه شده متناسب با برنامه های مختلف را باز می کند. در حالی که از پیچیدگی های اضافه شده برخوردار است ، درک حلقه رویداد داخلی به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا قابلیت های جدید را در برنامه های مهم عملکرد باز کنند. تسلط بر این مفاهیم به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا جاوا اسکریپت را فراتر از کاربردهای متعارف خود قرار دهند و برنامه های قوی و پاسخگو را متناسب با نیازهای مدرن فراهم می کند.

برای اکتشاف بیشتر ، کاوش در منابع مانند:

با استفاده از دستورالعمل ها و مثالهای ارائه شده در این مقاله ، توسعه دهندگان می توانند به طور مؤثر پیاده سازی های حلقه رویداد سفارشی را ایجاد و درک کنند ، و راه را برای موارد پیشرفته تر استفاده در JavaScript خود هموار می کنند.