Beherrschen Sie asynchrones JavaScript mit RxJS

TL;DR: RxJS ist eine leistungsstarke JavaScript-Bibliothek zur Verwaltung asynchroner Datenströme, die komplexe Vorgänge wie Ereignisbehandlung und API-Interaktionen vereinfacht. Es verwendet Observable, um Datenströme darzustellen, Operatoren, um sie umzuwandeln und zu manipulieren, und Abonnements, um auf ausgegebene Werte zu reagieren.

In der dynamischen Landschaft der modernen JavaScript-Entwicklung ist die effiziente Handhabung asynchroner Vorgänge von größter Bedeutung. RxJS (reaktive Erweiterungen für JavaScript) ist eine leistungsstarke Bibliothek, die zur Bewältigung dieser Herausforderung entwickelt wurde und es Entwicklern ermöglicht, asynchrone Datenströme elegant und präzise zu verwalten.

Was ist RxJS?

RxJS ist eine Bibliothek, die es Entwicklern ermöglicht, mit asynchronen und ereignisbasierten Programmen unter Verwendung beobachtbarer Sequenzen zu arbeiten. Im Mittelpunkt steht das Konzept der reaktiven Programmierung, ein Paradigma, das sich auf Datenströme und die Verbreitung von Veränderungen konzentriert. Dieser Ansatz ist besonders wertvoll, wenn es um Benutzeroberflächen geht, bei denen verschiedene Ereignisse wie Benutzerinteraktionen, Datenabrufe und App-Statusänderungen als fließende Datenströme behandelt werden können. Anstatt direkt auf jedes Ereignis zu reagieren, werden Entwickler durch reaktive Programmierung dazu ermutigt, zu deklarieren, wie sich die App verhalten soll, wenn innerhalb dieser Streams Änderungen auftreten.

Kernkonzepte

Um die Leistungsfähigkeit von RxJS zu erfassen, ist es wichtig, seine grundlegenden Bausteine ​​zu verstehen:

• Observablen: Observablen sind das Herzstück von RxJS und stellen eine Datenquelle dar, die im Laufe der Zeit Werte ausgibt. Sie können aus verschiedenen Quellen erstellt werden, einschließlich Ereignissen, Versprechen und vorhandenen Daten. Stellen Sie sich ein Observable als eine Pipeline vor, durch die Daten fließen.
• Beobachter: Ein Beobachter ist ein Objekt, das ein Observable abonniert und definiert, wie auf die ausgegebenen Werte reagiert werden soll. Es fungiert als Zuhörer und diktiert, welche Maßnahmen zu ergreifen sind, wenn neue Daten eintreffen.
• Abonnements: Ein Abonnement stellt die Verbindung zwischen einem Beobachter und einem Observablen dar. Es ist wie ein Vertrag, der es dem Beobachter ermöglicht, Werte vom Beobachtbaren zu erhalten. Wenn Sie ein Observable abonnieren, erhalten Sie Daten, bis Sie sich ausdrücklich abmelden.
• Operatoren: Operatoren sind reine Funktionen, die die Transformation, Filterung und Kombination von Observablen ermöglichen. Sie fungieren als Modifikatoren und formen und verfeinern die Daten, die durch den beobachtbaren Strom fließen. Sie bieten eine deklarative Möglichkeit, Datenströme zu manipulieren, ohne die ursprüngliche Quelle zu ändern.

Kalte vs. heiße Observablen

Observablen in RxJS können entweder als kalt oder heiß kategorisiert werden:

• Kalte Observablen werden bei Bedarf erstellt und geben erst dann Werte aus, wenn sie abonniert sind. Jedes neue Abonnement löst eine erneute Ausführung des Observablen aus. Beispielsweise gilt ein aus einer HTTP-Anfrage erstelltes Observable als kalt, da es die Anfrage nur dann stellt, wenn ein Abonnent Interesse bekundet.
• Heiße Observablen existieren unabhängig von Abonnements und geben Werte aus, unabhängig davon, ob jemand zuhört. Sie stellen einen fortlaufenden Datenstrom dar, der von allen Abonnenten gemeinsam genutzt wird. Beispiele hierfür sind Mausereignisse oder Börsenticker, bei denen der Datenstrom unabhängig von der Anzahl der Beobachter weiterläuft.

Lassen Sie uns diese Konzepte anhand einfacher Beispiele veranschaulichen.

Erstellen eines Observablen

import { Observable } from "rxjs";

const first5Numbers$ = new Observable((obs) => {
  console.log("hello!");
  for (let i = 0; i < 5; i++) {
    obs.next(i);
  }
  obs.complete();
});

// Logs nothing.
first5Numbers$.subscribe((n) => {
  console.log(n);
});

// Logs "hello!" followed by 0 1 2 3 4.

In diesem Beispiel ist first5Numbers$ ein kaltes Observables, das Zahlen von 0 bis 4 ausgibt. Die subscribe-Methode fügt dem Observablen einen Beobachter hinzu. Die Methode next wird verwendet, um Werte aus dem Observablen auszugeben. Die Methode complete signalisiert das Ende des Streams.

Verwendung eines Operators

import { interval } from "rxjs";
import { take } from "rxjs/operators";

const first5SpacedNumbers$ = interval(1000).pipe(take(5));

Hier erstellen wir ein beobachtbares first5SpacedNumbers$, das jede Sekunde einen Wert ausgibt. Der Operator take wird verwendet, um den Stream auf die ersten fünf Emissionen zu begrenzen.

Warum RxJS verwenden?

RxJS glänzt in mehreren Szenarien:

• Umgang mit komplexen, asynchronen Vorgängen: RxJS bietet einen strukturierten Ansatz zur Verwaltung komplexer asynchroner Abläufe und verhindert so die Rückrufhölle und tief verschachtelte Versprechen. Dank seiner deklarativen Natur können Sie komplexe Logik prägnant ausdrücken und so Ihren Code lesbarer und wartbarer machen.
• Echtzeitanwendungen: Mit seiner Unterstützung für Hot Observables zeichnet sich RxJS durch die Erstellung von Echtzeit-Apps wie Chat-Apps, Börsentickern und kollaborativen Bearbeitungstools aus.
• Ereignisbehandlung: RxJS vereinfacht die Handhabung von Benutzerinteraktionen, DOM-Ereignissen und anderen asynchronen Ereignissen und bietet eine optimierte Möglichkeit, die Ereignisweitergabe und -antworten zu verwalten.

RxJS vs. Versprechen und Async/Warten

Während Promises und Async/Await für die Handhabung einzelner asynchroner Vorgänge wertvoll sind, ist RxJS auf die Verwaltung von Streams asynchroner Ereignisse ausgerichtet. Hier ist ein Vergleich:

• Versprechen: Werden mit einem einzelnen Wert aufgelöst und sind hauptsächlich für einmalige asynchrone Aufgaben nützlich.
• Async/await: Stellen Sie eine eher synchron aussehende Syntax für die Arbeit mit Versprechen bereit, konzentrieren Sie sich aber dennoch auf einzelne asynchrone Vorgänge.
• RxJS: Verarbeitet mehrere Werte im Laufe der Zeit und bietet Operatoren die Möglichkeit, diese Werte zu transformieren, zu filtern und zu kombinieren. Es ist ideal für Szenarien, in denen Daten kontinuierlich oder in Schüben eintreffen.

RxJS einrichten

Installation

Sie können RxJS in Ihrem Projekt mit npm oder Yarn installieren:

import { Observable } from "rxjs";

const first5Numbers$ = new Observable((obs) => {
  console.log("hello!");
  for (let i = 0; i < 5; i++) {
    obs.next(i);
  }
  obs.complete();
});

// Logs nothing.
first5Numbers$.subscribe((n) => {
  console.log(n);
});

// Logs "hello!" followed by 0 1 2 3 4.

oder

import { interval } from "rxjs";
import { take } from "rxjs/operators";

const first5SpacedNumbers$ = interval(1000).pipe(take(5));

Alternativ können Sie RxJS über einen CDN-Link in Ihre HTML-Datei einbinden.

npm install rxjs

Lassen Sie uns ein einfaches Observable erstellen und es abonnieren.

yarn add rxjs

In diesem Beispiel verwenden wir den Operator of, um ein Observable zu erstellen, das die Werte 1, 2 und 3 ausgibt.

Operatoren in RxJS

Operatoren sind das Rückgrat von RxJS und bieten ein umfangreiches Vokabular zur Manipulation von Datenströmen. Hier sind einige Kategorien von Operatoren:

• Erstellungsoperatoren: Erstellen Sie Observablen aus verschiedenen Quellen, wie of, from, interval und fromEvent.
• Transformationsoperatoren: Ändern Sie die ausgegebenen Werte, z. B. map, flatMap, switchMap und scan.
• Filteroperatoren: Selektive Ausgabe von Werten basierend auf Kriterien wie filter, distinctUntilChanged und take.
• Kombinationsoperatoren: Mehrere Observablen zusammenführen oder kombinieren, z. B. merge, concat, zip und combineLatest.

Anwendungsfälle aus der Praxis

Sehen wir uns einige Beispiele aus der Praxis wichtiger Operatoren an:

• map: Transformiert die von einem Observablen ausgegebenen Werte. Sie können beispielsweise eine Karte verwenden, um bestimmte Daten aus einer HTTP-Antwort zu extrahieren.

import { Observable } from "rxjs";

const first5Numbers$ = new Observable((obs) => {
  console.log("hello!");
  for (let i = 0; i < 5; i++) {
    obs.next(i);
  }
  obs.complete();
});

// Logs nothing.
first5Numbers$.subscribe((n) => {
  console.log(n);
});

// Logs "hello!" followed by 0 1 2 3 4.

• Filter: Nur Werte ausgeben, die eine bestimmte Bedingung erfüllen. Sie können beispielsweise einen Ereignisstrom filtern, um nur Mausklicks innerhalb eines bestimmten Bereichs zu verarbeiten.

import { interval } from "rxjs";
import { take } from "rxjs/operators";

const first5SpacedNumbers$ = interval(1000).pipe(take(5));

• zusammenführen: Kombinieren Sie mehrere Observablen in einem einzigen Stream und geben Sie Werte aus allen Quellen aus, sobald sie eintreffen. Dies ist nützlich für die Verarbeitung von Ereignissen aus verschiedenen Quellen, z. B. Benutzereingaben und Serverantworten.

npm install rxjs

• switchMap: Wenn das Quellobservable einen Wert ausgibt, abonniert es ein neues inneres Observable und löscht das vorherige innere Observable. Dies ist nützlich für Szenarien wie API-Aufrufe, die durch Benutzereingaben ausgelöst werden, in denen Sie sich nur um die neueste Anfrage kümmern.

yarn add rxjs

• catchError: Behandeln Sie Fehler ordnungsgemäß innerhalb eines beobachtbaren Streams. Es ermöglicht Ihnen, Fehler abzufangen, Aktionen wie Protokollierung oder Wiederholungsversuche durchzuführen und optional ein neues Observable zurückzugeben, um den Stream fortzusetzen.

<script src="https://unpkg.com/rxjs@7/dist/bundles/rxjs.umd.min.js"></script>

Fehlerbehandlung in RxJS

RxJS bietet robuste Mechanismen zur Fehlerverwaltung in beobachtbaren Streams.

• retry: Wenn ein Observable einen Fehler ausgibt, abonniert der retry-Operator das Quellobservable erneut und versucht, den Fehler zu beheben. Sie können die Anzahl der Wiederholungsversuche angeben oder eine Wiederholungslogik basierend auf dem Fehlertyp anwenden.
• catchError: Wie bereits erwähnt, können Sie mit dem Operator catchError Fehler elegant behandeln, protokollieren, den Fehler durch einen Standardwert ersetzen oder sogar ein neues Observable zurückgeben, um den Stream fortzusetzen.
• finalize: Dieser Operator führt eine Rückruffunktion aus, unabhängig davon, ob das Observable erfolgreich abgeschlossen wird oder einen Fehler ausgibt. Dies ist nützlich für Bereinigungsaufgaben, wie das Schließen von Ressourcen oder das Zurücksetzen des Status.

Informationen zur Fehlerbehandlung in RxJS finden Sie im folgenden Codebeispiel.

import { of } from "rxjs";

const myObservable$ = of(1, 2, 3);

myObservable$.subscribe((value) => {
  console.log(value); // Outputs: 1, 2, 3
});

In diesem Beispiel versucht das Observable zweimal, es erneut zu versuchen, wenn ein Fehler auftritt. Wenn alle Wiederholungsversuche fehlschlagen, behandelt der Operator catchError den Fehler. Der finalize-Operator protokolliert eine Meldung, wenn das Observable abgeschlossen wird oder Fehler auftreten.

Praktische Anwendungen

Sehen wir uns an, wie RxJS in realen Szenarien angewendet werden kann:

• Formularvalidierung: RxJS eignet sich gut zum Erstellen reaktiver Formulare, bei denen die Validierung in Echtzeit erfolgt, während der Benutzer tippt. Sie können Observables verwenden, um Eingabeänderungen zu überwachen, Validierungsregeln anzuwenden und sofortiges Feedback zu geben.
• API-Polling: RxJS vereinfacht die Implementierung von Polling-Mechanismen. Sie können Operatoren wie interval und switchMap verwenden, um regelmäßig Daten von einer API abzurufen und Antworten und Fehler elegant zu behandeln.
• Echtzeit-Chat-Apps: RxJS eignet sich hervorragend zum Erstellen von Echtzeit-Chat-Apps. Heiße Observablen können den Nachrichtenstrom darstellen, und Operatoren wie Karte und Filter können zum Verarbeiten und Anzeigen von Nachrichten verwendet werden.

Tipps und Best Practices

So nutzen Sie RxJS effektiv in Ihren Projekten:

• Zerlegung: Zerlegen Sie komplexe Logik in kleinere, überschaubare Observablen, die mithilfe von Operatoren kombiniert werden können.
• Fehlerbehandlung: Verwenden Sie catchError und retry, um Fehler ordnungsgemäß zu behandeln und die Ausfallsicherheit der App zu verbessern.
• Abmelden: Verhindern Sie Speicherverluste, indem Sie sich von Observablen abmelden, wenn diese nicht mehr benötigt werden. Erwägen Sie die Verwendung von Tools wie takeUntil oder der async-Pipe in Angular, um die Abonnementverwaltung zu vereinfachen.
• Testen: Nutzen Sie RxJS-Testdienstprogramme wie TestScheduler, um Ihre beobachtbare Logik gründlich zu testen.

Häufige Fallstricke

• Übermäßiger Einsatz von RxJS: RxJS ist zwar leistungsstark, kann aber bei unsachgemäßer Verwendung die Komplexität erhöhen. Bleiben Sie bei Szenarien, in denen seine Stärken wirklich von Vorteil sind.
• Speicherlecks: Das Versäumnis, sich von Observablen abzumelden, kann zu Speicherlecks führen. Sorgen Sie immer für eine ordnungsgemäße Abonnementverwaltung.

Abschluss

Vielen Dank für das Lesen des Blogs! RxJS bietet eine leistungsstarke und elegante Möglichkeit, asynchrone Datenströme in JavaScript-Apps zu verarbeiten. Sein reaktives Programmiermodell, gepaart mit einem umfangreichen Satz an Operatoren, ermöglicht es Entwicklern, reaktionsfähige, skalierbare und wartbare Apps zu erstellen. Indem Sie die Konzepte von Observablen, Beobachtern und Operatoren nutzen, können Sie das volle Potenzial von RxJS ausschöpfen und Ihre JavaScript-Entwicklungsfähigkeiten verbessern. Die Lernkurve mag zunächst steil erscheinen, aber die Vorteile in Bezug auf Codeklarheit, Wartbarkeit und Effizienz sind die Mühe durchaus wert.

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