Aszinkron programozás: típusok, osztályozás, programozási elvek, koncepció, jelentés és alkalmazás

Az aszinkron programozás (AS) a párhuzamos programozás egyik formája, amely lehetővé teszi a rendszer szerkezeti egységének külön működését a fő alkalmazási folyamattól. Amikor a feladat befejeződött, értesíti a fő szálat, hogy a feladat befejeződött-e vagy sem. Az ilyen programozás előnyös, mivel növeli a támogatott sávszélességet, ami vonzóvá teszi, tekintettel az Internet iránti növekvő igényre a nagy skálázhatóságú rendszerekben.

Aszinkron programozási modellek

A nem blokkoló műveletek eredményének folyamatosságának befejezése után történő feldolgozása érdekében különféle AP modelleket hoztak létre. Előnyeiket abból a szempontból értékelik, hogy mennyire teszik lehetővé a szekvenciálishoz legközelebb eső rendszer megközelítését.

Az AP modellek típusai:

1. Folytatások lépésmodell-szekvenciális lépésmodell. Ez a leggyakrabban használt aszinkron A js csomópontban. Minden funkció információt kap arról, hogyan kell kezelnie az eredményt.
2. Eseménymodell-eseménymodell, eseményvezérelt architektúrát használ, amely lehetővé teszi a nem blokkoló műveletek számára, hogy siker vagy kudarc jeleivel jelentsék befejezésüket, korrelációt igényel a szinkronizáláshoz.
3. Ígéretmodell-az ígéretmodell, amelyet a nem blokkoló műveletek visszatérési értékei magyaráznak, függetlenül attól, hogy a megadott siker - vagy kudarcértékek mikor érkeztek.
4. Generátor modell-generátor modell. A generátorokat arra használják, hogy ideiglenesen visszatérjenek a vezérléshez a hívó programhoz, majd visszatérjenek az alprogramhoz azáltal, hogy visszaállítják az állapotot azon a ponton, ahol a végrehajtás befejeződött.

A csomópont építészeti elvei

Annak ellenére, hogy a Node JS nemrégiben éles kritikát kapott a számítási ciklusok használatával kapcsolatban az egyszálú környezet miatt, három erős építészeti elven alapuló filozófiája továbbra is keresett.

A JavaScript természeténél fogva aszinkron, akárcsak a Node. Platform szerver oldali JavaScript, Node futtatása.a js-t 2009-ben vezették be egy eseményvezérelt aszinkron I/O modell használatával, amely hatékony és skálázható.

A csevegés a többfelhasználós csomópont-alkalmazás legjellemzőbb példája.valós idejű js. Kezdve az IRC - vel számos szabadalmaztatott és nyílt protokollon a nem szabványos portokon, lehetővé vált, hogy mindent megvalósítsunk a modern Noje-ban.js a WebSockets alapértelmezés szerint ugyanazon a porton fut 80 amely figyeli az ügyfelek által küldött új üzeneteket. A kliens oldalon van egy HTML oldal több konfigurált kezelővel, az egyik a "Küldés" gombhoz, amely kiválaszt egy üzenetet, és elküldi azt a WebSocket-nek, a másik pedig az ügyfélhez érkező üzeneteket figyeli. Nyilvánvaló, hogy ez egy egyszerű és alapvető modell, de a komplexitás eltérő varianciáján alapul.

Az inaktív modell, amelyet a Node JS használ az API-ban az aszinkron programozás támogatására, egy lépés a folytatás felé. Minden nem blokkoló művelet egy függvényt kap utolsó paraméterként, amely magában foglalja a folytatási logikát. A művelet befejezése után hívják fel, mind az eredmények sikeres feldolgozása, mind a hibák kiküszöbölése érdekében. A folytatás funkció lehetővé teszi, hogy meghatározza a blokkolási műveletet, hogyan kell folytatni a művelet befejezése után.

Soros áramlásszabályozás

Annak érdekében, hogy folytathassuk a szekvenciális végrehajtási folyamatok létrehozását ezen a modellen belül, minden további funkciót láncba kell egyesíteni, az előző folytatásaként, ahol az eredményeket siker vagy kudarc esetén feldolgozzák. Ez a kód átlójához vezet, amelyet a pokol piramisának (visszahívási pokolnak) neveztek, a gyakorlati kezelhetőség hiánya miatt, ha csak az egymást követő láncok száma minimálisan növekszik.

Párhuzamosítás-a nem blokkoló műveletek aszinkron végrehajtása azonnal megtörténik, mivel egyszerű hívása definíció szerint a háttérben történik. A blokkoló műveletek nem blokkolóvá alakításához egy kis kapszulázási folyamatra van szükség, amely a háttérben elindítja a műveletet.

A folytatási funkciók szinkronizálása

Szükség van egy láncra a befejezési függvény minden párhuzamos sorozatának végén, amely egy adott logikát alkalmaz csak utána, megerősítést nyert, hogy minden párhuzamos ág befejeződött. Ennek az ellenőrzésnek a végrehajtásához számláló alapú diagramokat használnak.

Példa a folytatók segítségével:

1. Párhuzamosság, egy hurok lehetővé teszi az összes nem blokkoló olvasási számláló pár végrehajtását nem blokkoló módon.
2. Szekvencia, minden olvasópár a folytatási funkciók egy lépésén keresztül olvasható.
3. Szinkronizálás, minden párhuzamos ág megkapja az utolsó folytatást, amely végrehajtja a végződési logikát, amint az összes ág befejezése biztosított.

Folytatás Könyvtárak

Sok könyvtár segíthet egyszerűsítse az életet az AP modellel dolgozó fejlesztők közül. Némelyikük nemcsak az AP-vel, hanem a funkcionális paradigmával is kapcsolódik, ami annak a ténynek köszönhető, hogy a kapcsolatok megvalósításának mechanizmusai valójában funkcionális előnyök.

A könyvtárak típusai:

1. Az Async talán a legismertebb és legszélesebb körben használt könyvtár az aszinkron programozáshoz, amely folytatókon alapul. Különböző áramlásszabályozási módszereket kínál a nem blokkoló funkciókhoz.
2. A Join egy olyan szinkronizálási módszer megvalósítása, amely más nyelveken is megtalálható, például a C-ben és a szálakkal való munkában. Ígéretekben is használható, bár ebben az esetben a használata kevésbé releváns.
3. Fn.a js kiváló könyvtár, amely különféle funkcionális kezelési módszereket valósít meg. Gyakorlati alkalmazhatósága ebben az összefüggésben a nem blokkoló függvények generálásának és az érvényesítés alkalmazásának lehetőségeivel függ össze.

Előnyök és hátrányok

A kontinuátorokon alapuló aszinkron programozás jó lehetőség az egyszerű áramlásszabályozási logikával rendelkező helyzetekhez. Ez általában a JS csomópont programjaira vonatkozik, amelyek lehetővé teszik a bejövő kérésekre adott nem blokkoló válasz meghatározását.

A modell előnyei:

1. Egyszerű kérés és válasz rendszerek.
2. Összhang a funkcionális programozási sémákkal.
3. Könnyű megérteni, mint fogalmi mechanizmust.

Hátrányok:

1. Ha a vezérlési logika nem eléggé fejlett, a folyamat bonyolultabbá válik, ami olyan elosztott funkcionális logikával rendelkező kód létrehozásához vezet, amelyet nehéz olvasni, megérteni és fenntartani.
2. Az áramlásszabályozási logika meghatározásának nehézségei.
3. Jól konfigurálható szinkronizációs mechanizmusok.
4. A vezérlő logika az egyes nem blokkoló ágak között oszlik meg.

Eseményvezérelt modell

Az esemény jel az üzleti ökoszisztémában. Anatómiailag, általában egy típusból állnak, egy időbélyeg, valamint az esemény kontextusát jellemző adatkészlet. Az Event Architecture (EDA) egy mechanizmust biztosít a vevők és a beszállítók közötti kommunikációhoz 1:N viszonyban és névleges leválasztással. Számos felhasználása az aszinkron adatfeldolgozási problémák kiküszöbölése.

A központosított eseményvezérelt architektúrákban van egy központi közvetítő kommunikációs busz, amely felelős a lehallgatott ügyfelek regisztrációjának hatékonyságának biztosításáért, valamint a beszállítók kérésére történő értesítések elindításáért. Ez a mechanizmus lehetővé teszi az N: N kardinalitást, és a sémát PUB/SUB mintának nevezzük.

Az elosztott eseményvezérelt architektúrákban minden szolgáltató felelős az ügyfelek előfizetésének kezeléséért, valamint az értesítések küldéséért egy esemény bekövetkezésekor. A kommunikációs mechanizmus névlegesen is elkülönül, de általában a szolgáltatók és az ügyfelek száma 1: N. Ez a séma megfelel a megfigyelt sémának vagy eseményforrásoknak a csomópont JS zsargonban.

Számítási Absztrakció: Ígéret

Az ígéret olyan számítási absztrakció, amely elkötelezettséget jelent egy nem blokkoló művelet részéről, amelynek célja, hogy választ adjon a hívó programra, amikor az eredmény a befejezés után érkezik. Az ígéret olyan objektum, amely két módszert biztosít a feldolgozási logika engedélyezéséhez siker vagy kudarc esetén.

Megfelelnek egy egyszerű életciklusnak, amelyet tudnia kell, hogy együtt tudjon dolgozni velük. Az ígéret alapvető értéke két alapelvben rejlik. Először is, a folyamat logikáját siker vagy kudarc esetén csak egyszer alkalmazzák. Másodszor, a siker vagy kudarc logikája garantáltan teljesül, még akkor is, ha az ígéret korábban megoldódott, bevezetik a járművezetőket. Szükség esetén az ígéret várja a kezelőit, aszinkron JavaScript programozás.

Vannak többféle módon szerezzen olyan ígéreteket, amelyek építési mintákként azonosíthatók, amelyek rendszeresen megjelennek a modell használatakor. Az ES6 definíció tartalmazza ígéretek és Node JS verzió 0.12 támogatja ezt a specifikációt. Ezenkívül számos könyvtár valósítja meg az ígéret modelljét. Annak érdekében, hogy összehasonlító referenciakeret legyen, meghatározták a Promises a+ szabványt, amely az összes megvalósítást az akkor elérhető objektumokkal kezeli.

Szinkron és aszinkron programozás

Javasoljuk, hogy használja a JavaScript API-t, betöltve az összes címkéjét, valamint a szállító kódját. Ez biztosítja a legjobb kompatibilitást a legtöbb szállítóval. Ez az elhelyezés biztosítja az összes szállítócímke számára a legnagyobb lehetőséget a követés befejezésére, mielőtt a látogató a következő oldalra lépne.

A szinkron Betöltés akkor következik be, amikor a böngészőnek le kell állítania az oldal megjelenítését a JavaScript kód végrehajtásának befejezése érdekében. Ha szinkron JS címkét észlel, akkor a kódfuttatás befejezéséig blokkolja az oldal megjelenítését. Ez hasonló egy lassan mozgó teherautóhoz egy sávos úton, amely lelassítja a mögötte lévő forgalmat. A Modern webhelyek eltávolodtak ettől a módszertől, mert ez közvetlen kockázatot jelent az oldal betöltési idejének késleltetésére.

Ennek a módszernek az a hátránya, hogy az egész webhelyet a kezdetektől blokkolják, amíg a címke teljesen be nem töltődik. Bár a címkeszolgáltatók szolgáltatási szintű megállapodásokat kötnek a szállítási időszak alatt, számos tényező befolyásolhatja a teljesítményt. Ezek közé tartozik a lassú szállítóval kapcsolatos válaszidő, a felesleges alkalmazáskiszolgálók futtatása ügyfél-kiszolgáló hibrid modellben, valamint a lassú internetes forgalom. Ha a felhasználó szinkronban tölti be a címkéket, javasoljuk, hogy ellenőrizze, hogy a Szolgáltató válaszideje 100 milliszekundum (ms) vagy gyorsabb-e.

Programozás a szinkron és aszinkron adatfeldolgozás API-kon keresztül olyan alkalmazásprogramozási interfészek, amelyek a kérések adatait azonnal vagy később adják vissza. A szinkron és aszinkron API-k lehetővé teszik az erőforrások, adatok vagy szolgáltatások azonnali vagy ütemezett kéréseinek benyújtását, amikor azok rendelkezésre állnak. Modern módszer, a webhelyek számára elfogadott, a címkék aszinkron betöltéséből áll.

Ebben a módszerben a JavaScript kódot az oldal többi részével párhuzamosan dolgozzák fel. Ez azt jelenti, hogy még akkor is, ha a szállítócímke lassan reagál vagy betöltődik, nem lassítja le az oldal többi részét. Ezzel a megközelítéssel nem csak egymástól függetlenül betöltött JavaScript-címkéket különíthet el, az aszinkron módszer minimalizálja a külső JS fájlok betöltésének hatását az oldal renderelési folyamatára.

Megértés és profilalkotás C #

A Microsoft és a közösség .A NET jelentősen leegyszerűsítette az AP-t az aszinkron várakozás C-ben történő megvalósításának köszönhetően #. Az ASP legújabb verziói.NET aktívan használja a teljesítmény javítása érdekében. Számos teljesítményfigyelő és profilozó eszköz megpróbálja fenntartani és megjeleníteni az aszinkron 1C programozás teljesítményét. Stackify Prefix Termékek & A Retrace kiválóan támogatja a C# async wait alkalmazást használó alkalmazásokat. Először meg kell értened, hogyan működik az async awai-t használó kód" például a HttpClient.

Az ILSpy használatával láthatja, hogy a fordító hogyan alakítja át ezt a kódot AsyncState géppé. Az államgép az összes komplex kódot fedél alatt hajtja végre, amely lehetővé teszi a fejlesztők számára, hogy aszinkron kódot írjanak.

Az aszinkron programozás profilozása C-ben 5 nehéz, mert keresztezi a szálakat. Hagyományosan egy metódus és a gyermek metódusainak összes hívása ugyanabban a szálban történik. Ez megkönnyíti a szülő-gyermek módszerek közötti kapcsolat megértését. Aszinkron kóddal, ez egy teljesen más történet. A szülő metódus egyetlen szálban fut. Amikor az I/O művelet elindul, a szálban lévő kód véget ér. Amikor az I/O művelet befejeződött, a kód továbbra is végrehajtásra kerül egy új szálban. A szálak közötti kód összekapcsolása egy nagyobb tranzakció részeként meglehetősen nehéz.

AIOHTTP: Ügyfélszerver az asyncio számára

Aiohttp-lehetővé teszi a felhasználók számára aszinkron szerverek és kliensek létrehozását. Az aiohttp aszinkron programozási csomag kliens és szerver webes aljzatokhoz működik. Az ebben a példában szereplő dokumentáció az AIOHTTP HTML-oldal rögzítésére szolgál.

Ez a példa bemutatja, hogyan tölthet le egy vagy több fájlt, valamint fájlokat is letölthet a programon keresztül. Számos új elemet határoz meg, mint például az asynctimeout. Ez lehetővé teszi, hogy hozzon létre egy timeout context manager. Alul a kód létrehoz egy aszinkron szinkronizálási ciklust, amelyet a fő funkció.

Hozzon létre egy ügyfél-munkamenet-objektumot a fő aszinkron programozási függvényben és a coroutine-ban, valamint egy coroutine-függvényt, amely összegyűjti minden URL-jét, mit kell letöltés. A download coroutine alkalmazásban létrehoz egy kontextuskezelőt, amely körülbelül X másodpercig fut. Ezen másodpercek száma után X, a kontextuskezelő véget ér. Ezután használja a munkamenet get () függvényét, amely megtalálja a válasz objektumot.

Amikor egy fejlesztő létrehoz egy response object content attribútumot, az aiohttp értéket adja vissza. StreamReader, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy bármilyen méretű fájlt töltsön fel. Amint a fájl elolvasásra kerül, a helyi lemezre kerül. Ezt követően a válasz () függvényt használják a válasz feldolgozásának befejezéséhez. A dokumentáció szerint implicit módon felhívja a release () - t. Az aszinkron Python programozás azonban egyértelműen jobb. Jobb, ha elhagyja ezt a funkciót a további problémák megelőzése érdekében. Itt van egy szakasz, amely blokkolja a lemezre írt kódszakaszt, miközben a kód zárolva marad. Az aiohttp használata - az igazi út a munkafolyamat javítása, ahol a felhasználóknak nem kell időt tölteniük szerver létrehozásával, linkek letöltésével és aszinkron fájlok írásával, ami csökkenti a projekt létrehozásának idejét.

Az aszinkron programozás lehetővé teszi a nagyobb hatékonyság elérését a szoftverekben, mivel a végrehajtási folyamat nem blokkolódik hosszú folyamatok vagy felhasználói interakciók esetén, mind a csomópont, mind a böngészők számára.