Node.js での同時実行の処理：非同期と待機の詳細

チュートリアル

Node.jsは非ブロッキング、非同期のアーキテクチャで広く知られており、高スケーラビリティとパフォーマンスを必要とするアプリケーションに人気のある選択肢です。しかし、Node.jsでの並行処理を効率的に管理することは、アプリケーションが複雑になるに連れて挑戦的になることがあります。この記事では、Node.jsでの並行処理をasyncとawaitを使ってどのように管理するかを探求し、これらのツールがパフォーマンスを最適化する方法について議論します。

Why Concurrency Matters in Node.js

並行処理は、複数のタスクがお互いをブロックすることなく同時に実行されることを可能にします。シンクロナスまたはブロッキング環境では、コードは順番に実行され、つまり各タスクが次のタスク開始前に完了する必要があります。しかし、Node.jsは非同期操作を処理するように設計されており、サーバーが前のリクエストが完了するのを待たずに複数のリクエストを管理することができます。

単一スレッド、イベント駆動型の環境であるNode.jsは、イベントループを通じて複数の並行操作を処理できます。この非ブロッキングアーキテクチャは、データベースクエリ、ネットワークコール、ファイル操作などの重いI/Oタスクを効率的に管理するアプリケーションを構築することを目指すNode.js開発会社にとって、基盤的なものです。

Node.jsでのAsyncとAwaitの理解

ES2017でのasyncとawaitの導入により、JavaScriptにおける非同期コードの handling が大幅に容易になりました。これらのキーワードを使用することで、非同期コードを đồng期的コードのように見せ、読みやすさを向上させ、コールバック地獄の可能性を減少させます。

Async：関数をasyncとして宣言することで、自動的にPromiseを返し、awaitをその中で使用できるようになります。
Await：非同期関数の実行をPromiseが解決または拒否されるまで停止します。これにより、非同期コードを直感的かつ段階的に処理することができます。

Node.jsの開発サービスがコードをスリムにするために、asyncとawaitは従来のPromiseの連鎖に比べてクリーンな代替手段を提供します。

AsyncとAwaitの基本的な使用法

まずは基本的な例を用いて、asyncとawaitがNode.jsアプリケーションでどのように動作するかを理解しましょう。

以下の例では、awaitがfetchData関数内でfetchとdata.json()の操作が完了するまで実行を停止します。このシンプルなシンタックスにより、コードが読みやすくメンテナンスがしやすくなります。

JavaScript

async function fetchData() {  

    try {   

        const data = await fetch('https://api.example.com/data');   

        const result = await data.json();   

        console.log(result);  

    } catch (error) {   

        console.error('Error fetching data:', error);  

    } 

}

​

fetchData();

複数のPromiseを同時に処理する

非同期プログラミングの主要な利点之一は、複数の非同期タスクを同時に処理できることです。各タスクが順次完了を待つ代わりに、Promise.all()を使用すると、それらを同時に実行できるため、実行時間を大幅に短縮することができます。

例: Promise.all()の使用

この例では、両方のAPI呼び出しが同時に開始され、関数は両方とも完了するのを待ちます。この技術は、複数のAPI呼び出しやデータベースクエリを処理するNode.js開発サービスにおいて非常に重要で、I/O操作に費やす時間を減らし、パフォーマンスを向上させます。

JavaScript

async function loadData() {  

    try {    

        const [users, posts] = await Promise.all([      

            fetch('https://api.example.com/users'),      

            fetch('https://api.example.com/posts')    

        ]);    

        console.log('Users:', await users.json());    

        console.log('Posts:', await posts.json());  

    } catch (error) {    

        console.error('Error loading data:', error);  

    } 

}

​

loadData();

Node.jsにおける順次実行と並列実行

タスクを順次実行するか並列実行するかを理解することは、効率的なアプリケーションを構築するために重要です。

順次実行

順次実行は、お互いに依存するタスクに適しています。例えば、あるデータベースクエリが他のクエリの結果に依存する場合、それらは順番に実行されなければなりません。

JavaScript

async function sequentialTasks() {  

    const firstResult = await taskOne();  

    const secondResult = await taskTwo(firstResult);  

    return secondResult; 

}

並列実行

並列実行は、独立したタスクに最適です。Promise.all()を使用することで、タスクを並列に実行し、効率を高めます。

JavaScript

async function parallelTasks() {  

    const [result1, result2] = await Promise.all([  

        taskOne(),  

        taskTwo()  

    ]);  

    return [result1, result2]; 

}

パフォーマンスに焦点を当てたNode.js開発会社にとって、順次実行と並列実行をいつ使用するか決めることは、アプリケーションの速度とリソース使用に大きな影響を与えます。

非同期とawaitにおけるエラーハンドリング

エラーハンドリングは非同期関数を扱う際に不可欠な部分です。エラーはtry...catchブロックを使用して管理することができ、エラーの処理を簡単にし、アンキャッチされた例外がアプリケーションを中断する可能性を減少させます。

例：非同期関数とawaitを使用したTry…Catch

非同期関数でtry...catchを使用することで、Node.js開発者はエラーを効果的に管理し、予期せぬ問題を捕まえて優雅に処理することができます。

JavaScript

async function getData() {  

    try {    

        const response = await fetch('https://api.example.com/data'); 

        if (!response.ok) {      

            throw new Error(`HTTP error! Status: ${response.status}`);    

        } 

        const data = await response.json();  

        return data;  

    } catch (error) {    

        console.error('An error occurred:', error);  

    } 

}

​

getData();

非同期とawaitを使用した長時間実行タスクの管理

Node.js開発サービスでは、メインスレッドをブロックすることなくバックグラウンドで長時間実行タスクを処理することは重要です。Node.jsはバックグラウンドタスクと遅延実行を提供し、setTimeout()や外部ライブラリのbullをキュー管理に使用して、重いタスクがアプリケーションの速度を遅くしないようにします。

例：非同期関数内での遅延実行

長時間実行タスクは、複雑なバックエンド操作を管理するNode.js開発企業にとって特に有用であり、重いタスクが効率的にバックグラウンドで実行されるようにします。

JavaScript

function delay(ms) {  

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

}

​

async function delayedTask() {  

    console.log('Starting task...');  

    await delay(3000); // Pauses execution for 3 seconds  

    console.log('Task completed'); 

}

​

delayedTask();

非同期とawaitを使用した並行性の最適化ためのティップス

Promise.allSettled()を使用する：一つのタスクの失敗が他のタスクに影響を与えない複数のタスクにおいて、Promise.allSettled()は役立ちます。このメソッドはすべてのプロミスが解決するまで進まないようにします。
同時リクエストの制限：太多の同時リクエストはサーバーを圧倒することができます。 p-limit などのライブラリは、同時リクエストの数を制限し、パフォーマンスの低下を防ぐのに役立ちます。
深くネストされた非同期呼び出しを避ける：ネストされた非同期呼び出しの過剰使用はコールバック地獄のような複雑さを引き起こす可能性があります。代わりに、関数を小さくて再利用可能なピースに分割します。
非同期ライブラリをキュー管理に使用する： bull や kue などのライブラリは、バックグラウンドタスクを管理し、Node.js開発サービスにおける長時間実行または繰り返し操作をメインスレッドをブロックすることなく処理するのが容易になります。

結論

Node.jsで async と await を効果的に管理することは、高速で拡張可能なアプリケーションを構築する強力な方法です。逐次実行と並列実行の使用時期を理解し、エラーハンドリングを適用し、長時間実行タスクを最適化することで、Node.js開発企業は重い負荷之下でも高パフォーマンスを確保できます。

Node.jsのパフォーマンス最適化に焦点を当てた開発では、これらの技術がデータ処理、API呼び出し、複雑なバックエンドタスクをユーザーエクスペリエンスを損なうことなく処理するのに役立ちます。 Node.jsにおける非同期プログラミングを受け入れることは、効率的で信頼性の高いアプリケーションをスムーズに並行処理できるようにする鍵です。

Source:
https://dzone.com/articles/handling-concurrency-in-nodejs-with-async-and-await