JS `AsyncContext` (提案)：异步操作的上下文传递与状态管理 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位观众，大家好！我是今天的主讲人，很高兴和大家一起聊聊JS的新提案：AsyncContext。这玩意儿，说白了，就是为了解决异步操作中的上下文传递问题，让你的代码不再像无头苍蝇一样乱飞。

一、异步编程的“痛”点：上下文丢失

在深入AsyncContext之前，咱们先聊聊异步编程的那些“痛”。JavaScript的异步编程模型，虽然强大，但也带来了一些挑战。其中一个最常见的就是上下文丢失。

啥叫上下文丢失？想象一下，你在咖啡厅点了一杯咖啡，服务员记下了你的名字和要求（比如：加糖，少冰）。然后服务员转身去忙其他的事情，等你咖啡做好后，另一个服务员给你送过来，他完全不知道你之前提的要求，给你送了一杯原味，加满冰的咖啡。这，就是上下文丢失！

在JavaScript中，这个“服务员”就是异步操作。比如：

function doSomethingAsync() {
  // 模拟异步操作
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve("Result");
    }, 100);
  });
}

let userId = "user123"; // 用户ID
console.log(`开始处理用户 ${userId} 的请求...`);

doSomethingAsync()
  .then(result => {
    console.log(`处理用户 ${userId} 的请求完成，结果是：${result}`); //  userId 还是 user123 吗？
  });

console.log("继续处理其他任务...");

在这个例子中，userId被定义在外部，然后希望在异步操作完成后，继续使用它。看起来好像没问题，但如果这个异步操作更复杂一些，涉及到多个函数调用，或者并发执行多个异步操作，userId的值可能已经被修改，或者根本无法访问。

更糟糕的是，像Node.js这种服务端环境，常常需要记录请求的ID、用户的Session信息等。在异步操作中，这些信息也很容易丢失，导致请求追踪和调试变得异常困难。

二、 AsyncContext：异步世界的“寻路者”

AsyncContext就是为了解决这个问题而生的。它提供了一种机制，可以在异步操作中显式地传递和访问上下文信息，就像给每个异步操作都贴上一个“标签”，记录了它的“身份信息”。

简单来说，AsyncContext允许你创建一个上下文对象，并将它与当前的执行上下文关联起来。然后，当执行异步操作时，这个上下文对象会自动地传递到异步回调函数中。

三、 AsyncContext的基本用法

AsyncContext包含几个关键的API：

AsyncContext.current(): 获取当前执行上下文关联的上下文对象。如果没有关联的上下文对象，则返回 undefined。
AsyncContext.run(context, fn, ...args): 在给定的上下文中执行函数 fn。 context 参数是关联的上下文对象。 fn 是要执行的函数。 ...args 是传递给 fn 的参数。
AsyncContext.bind(fn): 创建一个新的函数，该函数在调用时会自动将当前的上下文对象与执行上下文关联起来。这对于传递回调函数非常有用。
new AsyncContext(): 创建一个新的 AsyncContext 实例。每个实例代表一个独立的上下文。

让我们用一个简单的例子来说明：

const { AsyncContext } = require('node:async_hooks'); // Node.js 中使用 async_hooks

const myContext = new AsyncContext();

let userId = "user123";

console.log(`开始处理用户 ${userId} 的请求...`);

myContext.run({ userId: userId }, () => {
  doSomethingAsync()
    .then(result => {
      const context = AsyncContext.current();
      console.log(`处理用户 ${context.userId} 的请求完成，结果是：${result}`); // 现在可以安全地访问 userId
    });
});

console.log("继续处理其他任务...");

在这个例子中，我们首先创建了一个AsyncContext实例myContext。然后，我们使用myContext.run()方法，将一个包含userId属性的对象作为上下文，与一个匿名函数关联起来。

在匿名函数内部，我们调用了doSomethingAsync()。当doSomethingAsync()的then回调函数执行时，我们可以通过AsyncContext.current()方法获取到与当前执行上下文关联的上下文对象，也就是我们之前传递的{ userId: userId }。这样，我们就可以安全地访问userId了。

四、 AsyncContext.bind()：更优雅的回调传递

AsyncContext.bind()方法提供了一种更优雅的方式来传递上下文信息。它可以创建一个新的函数，该函数在调用时会自动将当前的上下文对象与执行上下文关联起来。

const { AsyncContext } = require('node:async_hooks');

const myContext = new AsyncContext();

let userId = "user123";

console.log(`开始处理用户 ${userId} 的请求...`);

const boundDoSomethingAsync = myContext.bind(() => {
  return doSomethingAsync()
    .then(result => {
      const context = AsyncContext.current();
      console.log(`处理用户 ${context.userId} 的请求完成，结果是：${result}`);
    });
});

myContext.run({ userId: userId }, () => {
  boundDoSomethingAsync();
});

console.log("继续处理其他任务...");

在这个例子中，我们首先使用myContext.bind()方法，将一个匿名函数绑定到myContext上。然后，boundDoSomethingAsync就是一个新的函数，它在调用时会自动将myContext与执行上下文关联起来。这样，在boundDoSomethingAsync内部，我们就可以通过AsyncContext.current()方法获取到上下文对象了。

AsyncContext.bind()方法特别适合于传递回调函数的场景。例如，你可以将一个处理请求的函数绑定到当前请求的上下文中，然后将这个函数作为回调函数传递给其他模块。

五、 AsyncContext的应用场景

AsyncContext的应用场景非常广泛。以下是一些常见的例子：

请求追踪： 在Node.js服务端应用中，可以使用AsyncContext来追踪请求的ID、用户的Session信息等。
日志记录： 可以使用AsyncContext来记录请求的上下文信息，方便调试和分析问题。
A/B测试： 可以使用AsyncContext来传递A/B测试的实验ID，确保用户在同一个请求中始终看到相同的实验版本。
权限控制： 可以使用AsyncContext来传递用户的权限信息，确保用户只能访问其有权限的资源。
国际化： 可以使用AsyncContext来传递用户的语言偏好，确保应用显示正确的语言。

六、 AsyncContext与AsyncLocalStorage的对比

你可能会问，AsyncContext和AsyncLocalStorage有什么区别？

简单来说，AsyncLocalStorage提供了一种线程本地存储机制，可以在异步操作中安全地存储和访问数据。而AsyncContext则提供了一种更通用的上下文传递机制，可以传递任何类型的上下文信息，包括对象、函数等等。

特性	`AsyncLocalStorage`	`AsyncContext`
数据类型	只能存储简单类型数据（通常是字符串或数字）	可以存储任何类型的数据（对象、函数等）
主要用途	线程本地存储	上下文传递
API	`getStore()`, `run()`, `enterWith()`	`current()`, `run()`, `bind()`
适用场景	需要线程本地存储数据的场景	需要传递上下文信息的场景

你可以把AsyncLocalStorage看作是AsyncContext的一个特例，它专门用于存储简单类型的数据。如果你需要传递更复杂的上下文信息，或者需要在异步操作中执行一些与上下文相关的逻辑，那么AsyncContext可能更适合你。

七、 AsyncContext的注意事项

在使用AsyncContext时，需要注意以下几点：

性能影响： AsyncContext的上下文切换可能会带来一定的性能开销。因此，应该避免过度使用AsyncContext，只在必要的时候才使用它。
作用域： AsyncContext的作用域是基于执行上下文的。这意味着，只有在同一个执行上下文中，才能访问到同一个上下文对象。
嵌套： AsyncContext可以嵌套使用。当嵌套使用AsyncContext时，内部的上下文会覆盖外部的上下文。
兼容性： AsyncContext是一个新的提案，目前只有部分JavaScript引擎支持它。在使用AsyncContext之前，应该检查目标环境是否支持它。 Node.js 16+ 开始支持 async_hooks 模块，可以模拟 AsyncContext 的行为。

八、代码示例：一个更复杂的例子

让我们来看一个更复杂的例子，演示如何使用AsyncContext来追踪请求的ID和用户Session信息：

const { AsyncContext } = require('node:async_hooks');
const uuid = require('uuid');

const requestContext = new AsyncContext();

function handleRequest(req, res) {
  const requestId = uuid.v4(); // 生成请求ID
  const sessionId = req.headers['session-id']; // 从请求头中获取Session ID

  console.log(`[${requestId}] 开始处理请求...`);

  requestContext.run({ requestId: requestId, sessionId: sessionId }, () => {
    processRequest(req, res);
  });
}

function processRequest(req, res) {
  // 模拟处理请求的逻辑
  setTimeout(() => {
    const context = AsyncContext.current();
    console.log(`[${context.requestId}] 处理请求完成，Session ID: ${context.sessionId}`);

    res.end(`Request processed with ID: ${context.requestId}`);
  }, 200);
}

// 模拟一个HTTP服务器
const http = require('http');

const server = http.createServer((req, res) => {
  handleRequest(req, res);
});

server.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

在这个例子中，我们首先创建了一个AsyncContext实例requestContext。然后，在handleRequest()函数中，我们生成一个请求ID，并从请求头中获取Session ID。接着，我们使用requestContext.run()方法，将一个包含请求ID和Session ID的对象作为上下文，与processRequest()函数关联起来。

在processRequest()函数中，我们可以通过AsyncContext.current()方法获取到与当前执行上下文关联的上下文对象，并从中访问请求ID和Session ID。这样，我们就可以在异步操作中安全地追踪请求的信息了。

九、总结

AsyncContext是一个非常有用的提案，它可以帮助我们解决异步操作中的上下文传递问题，让我们的代码更加清晰和易于维护。虽然它还处于提案阶段，但已经引起了广泛的关注。相信在不久的将来，AsyncContext将会成为JavaScript异步编程的标准之一。

希望今天的讲座对大家有所帮助。谢谢大家！

十、答疑环节

现在是答疑环节，大家有什么问题可以提出来，我会尽力解答。

（等待观众提问，并进行解答）

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