ガイド開発ガイド
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同期と非同期

導入

Web アプリケーションが開発を続けるにつれて、広く使用されているプログラミング言語として JavaScript も常に開発および進化しています。 Webフロントエンド開発ではブラウザのUI処理にJavaScriptが主に使用されますが、UI開発は典型的なシングルスレッドのイベントドリブンモデルであるため、JavaScriptも非同期処理を主体としたプログラミングパラダイムを形成しています。しかし、大規模で複雑なアプリケーションでは、非同期プログラミングによって引き起こされる問題と複雑さがますます明らかになってきています。

Node.js の出現により、イベント ループとコールバック関数という新しい非同期プログラミング パラダイムが JavaScript に導入されました。このプログラミング パラダイムは効率的かつ簡潔で、同時実行性が高く I/O 集中型のシナリオに適しています。ただし、このプログラミング パラダイムは、独自の問題と複雑さももたらします。特に大規模で複雑なアプリケーションでは、プログラマは、多数のコールバック関数をネストする問題と、複雑さを増大させる非同期呼び出し順序の問題に対処する必要があります。そしてプログラムの難易度。

これらの問題や困難を解決するために、fibjs が誕生しました。 fibjs は、主に Web バックエンド開発用に設計されたアプリケーション サーバー開発フレームワークで、Google v8 JavaScript エンジンに基づいており、従来のコールバックとは異なる同時実行ソリューションを選択します。 fibjs はファイバーを使用して、フレームワーク層での非同期呼び出しによって引き起こされるビジネスの複雑さを分離し、開発の難易度を大幅に軽減し、ユーザー空間での頻繁な非同期処理によって引き起こされるパフォーマンスの問題を軽減します。同時に、従来の非同期プログラミング パラダイムと比較して、同期プログラミング パラダイムには、可読性が高く、ロジックがシンプルで、メンテナンスが容易であるという利点があります。

次のコンテンツでは、fibjs の利点と特徴を紹介し、例を通してその同期および非同期プログラミング ソリューションの使用方法を説明します。

繊維の導入

fibjs は、主に Web バックエンド開発向けの、v8 エンジンに基づく高性能 JavaScript サーバー フレームワークです。 2009年に開始され、すでに高い安定性と生産性を備え、国内外で幅広い応用事例があります。

fibjs では、ビジネス ロジックと I/O 処理の間の問題を解決するためにファイバーが使用されます。ファイバーは、スレッド、コルーチン、プロセスなどの従来の概念とは異なり、協調的なマルチタスク メカニズムとみなすことができるユーザーレベルの軽量スレッドです。ファイバーは、さまざまなコンテキストでビジネス ロジックと I/O 操作を実行でき、事前割り当てとリサイクルを通じてリソースを内部で管理します。従来のスレッドやプロセスと比較して、より軽量で、より柔軟で、より効率的です。

他のスレッド ライブラリ (pthread、WinThread、Boost.Thread など) と比較して、fiber には次の利点があります。

  • 協調スケジューリング: ファイバーは、カーネルやオペレーティング システムによるプリエンプティブ スケジューリングを必要としない協調スケジューリングであり、頻繁なコンテキストの切り替えを減らし、プログラムの実行速度を高速化し、スレッド間の競合状態やデッドロックの問題を回避します。

  • 軽量: 各ファイバーが消費するスタック スペースはわずかであり、メモリを過剰に占有するという問題を引き起こすことなく、複数の同時アプリケーションで多数のファイバーを作成できます。

  • 効率性: ファイバーは JavaScript 言語自体の特性に基づいて実装されており、従来のスレッド ライブラリよりも高速な v8 エンジンの優れたパフォーマンスを最大限に活用します。

fibjs はファイバーを使用することで、ビジネス ロジックと I/O 処理を分離することができ、それによって非同期呼び出しを同期呼び出しの形式にカプセル化し、コードの記述と保守がよりシンプルで読みやすくなり、同時に、 JavaScript 言語。

fibjs での同期プログラミング

非同期プログラミングでは、コールバック関数のネストによりコードの可読性が低下し、コールバック 地獄の問題が発生しやすくなり、コードの難易度が高くなってデバッグのコストが増加する可能性があります。同期プログラミング パラダイムは人間の思考パターンにより一致しており、コード構造がより明確になり、読みやすく、保守しやすくなり、開発効率とコードの品質が大幅に向上します。

fibjs では、同期プログラミングは非常に人気があり、一般的に使用されるプログラミング パラダイムであり、コードの構造とロジックがより直感的で、理解しやすく、保守しやすくなります。 util.sync、fs.readSync など、一部の同期プログラミング関数およびモジュールは fibjs で高度にサポートされています。

fibjs では、組み込みオブジェクトの非同期関数を同期的に直接呼び出すことができます。

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const fs = require("fs");

const data = fs.readFile("/path/to/file");
console.log(data);

util.sync と try...catch を介して非同期関数をラップすることもできます。これにより、ファイバーが非同期呼び出しの戻り値を取得できるようになり、それによって同期効果が得られます。次に例を示します。

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// load module
const coroutine = require("coroutine");
const util = require("util");
const fs = require("fs");

// use util.sync to wrap fs.readFile
function readFile(path) {
  return util.sync(fs.readFile)(path);
}

// call the sync function
const data = readFile("myfile.txt");
console.log(data);

上の例では、readFile という名前の関数を定義し、util.sync を使用して非同期 fs.readFile 関数を同期関数にカプセル化しました。この関数は、同期呼び出しを通じてデータを直接返すことができます。この同期呼び出しメソッドは従来の JavaScript プログラミング パラダイムに似ていますが、fibjs ではスレッドがブロックされず、非同期効果がファイバーを通じて実現される点が異なります。

util.sync の仕組み

util.sync はカーネルの効率的なラッパー関数であり、次の JavaScript コードで同様の機能を実現できます。

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const coroutine = require("coroutine");

function sync(func) {
  return function _warp() {
    var ev = new coroutine.Event();
    var e, r;

    func.apply(this, [
      ...arguments,
      function (err, result) {
        e = err;
        r = result;
        ev.set();
      }
    ]);

    ev.wait();
    if (e)
      throw e;

    return r;
  }
}

このコードは、非同期コールバック関数を同期呼び出し関数に変換するためのツール関数 sync を定義します。関数 func を受け取り、新しい関数 _wrap を返します。この新しい関数は、元の関数を同期呼び出しに変換する関数を実装します。 _wrap 関数では、スレッドのスケジューリングと非同期コールバック結果の待機のために、最初に新しい Event オブジェクト ev が作成されます。次に、apply メソッドを使用して、指定されたパラメーターと新しいコールバック関数をパラメーターとして使用して元の関数 func を呼び出します。呼び出しプロセス中に、非同期コールバックが発生し、新しいコールバック関数は返された結果を変数 e および r に格納し、Event オブジェクトを起動します。最後に変数 e に応じて例外をスローするか変数 r を返すかを決定します。この関数は、非同期コールバック関数を同期呼び出しに変換するソリューションを実装します。これにより、関数の可読性と保守性が向上します。

fibjs での非同期プログラミング

fibjs では、ほとんどの非同期メソッド (I/O メソッドやネットワーク リクエスト メソッドなど) が同期呼び出しと非同期呼び出しの両方をサポートできるため、開発者はいつでもプログラミングのニーズに応じて使用するメソッドを選択できます。

fs.readFile() を例にとると、このメソッドは 2 つの方法で使用できます。

非同期メソッド: コールバック関数を渡すことによって、ファイルの読み取り結果を処理します。次に例を示します。

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const fs = require("fs");

fs.readFile("/path/to/file", (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});

この方法は、ファイルの読み取り後にいくつかの操作を実行する必要がある状況に適しています。

同期メソッド: コールバック関数を渡さずにファイルの内容を取得します。次に例を示します。

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const fs = require("fs");

const data = fs.readFile("/path/to/file");
console.log(data);

この例では、ファイルの戻り値データを読み取ることでファイルの内容を取得していますが、コールバック関数によるファイルの読み取り完了を待って操作を続行する必要はありません。この方法は、ファイルの読み取りが完了する前にいくつかの操作を実行する必要がある状況に適しています。

同期呼び出しと非同期呼び出しの両方をサポートするこの機能により、開発者は独自のニーズや開発シナリオに応じてさまざまな方法の使用を選択できることがわかります。場合によっては、同期コードの方が読みやすく、保守やデバッグが容易ですが、場合によっては、非同期コードの方がコードの応答速度とパフォーマンスを向上させることができます。

ただし、同期方法を使用する場合は注意が必要で、シナリオによっては、この方法により現在のファイバーがブロックされる可能性があります。したがって、実際のニーズに基づいて適切なプログラミング方法を選択する必要があります。

結論は

この記事では、fibjs の同期プログラミング スタイルと非同期プログラミング ソリューション、およびその利点と適用シナリオを紹介します。 fibjs は、ファイバーを使用して非同期処理によって引き起こされるビジネス ロジックとパフォーマンスの問題を分離することで、運用の複雑さを軽減し、コード開発の効率を向上させることができると述べました。同時に、開発、テスト、メンテナンスに大きな利便性をもたらす、I/O 処理とメモリ管理における fibjs の利点も強調しました。

最後に、読者が fibjs を深く探索し、fibjs への貢献やコミュニティ活動に参加することをお勧めします。私たちは、fibjs がその強力なパフォーマンスと使いやすさにより、今後もオープンソース コミュニティの注目とサポートを集め続けると信じています。

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