الخرائط والأطقم ضعيفة الإشارة في جافاسكربت

النوع WeakMap والنوع WeakSet: الخرائط والأطقم ضعيفة الإشارة في جافاسكربت

تُعد جافاسكربت واحدة من أبرز لغات البرمجة التي تستخدم على نطاق واسع في تطوير تطبيقات الويب. من ضمن الميزات المتقدمة التي توفرها جافاسكربت هي أنواع البيانات المتقدمة التي تُمكن المطورين من التعامل مع البيانات بطرق أكثر كفاءة ومرونة. من بين هذه الأنواع المتقدمة، تبرز أنواع البيانات WeakMap وWeakSet التي تُعد بمثابة حلول متطورة للمشاكل التي قد تواجه المطورين عند التعامل مع الذاكرة وإدارتها بشكل فعّال. تم تصميم هذين النوعين لتوفير آلية أكثر فاعلية في التعامل مع الكائنات (objects) وحمايتها من التسربات في الذاكرة، مما يساعد في تحسين أداء التطبيقات بشكل عام.

1. مفهوم WeakMap

يُعتبر WeakMap نوعًا خاصًا من الخرائط التي توفر وظيفة تخزين القيم باستخدام الكائنات كمفاتيح. الفرق الرئيسي بين WeakMap و Map التقليدية يكمن في كيفية تعاملها مع مفاتيحها. بينما تحتفظ الـ Map بالمفاتيح والقيم بشكل دائم في الذاكرة، حتى إذا لم تعد هناك مراجع أخرى للكائنات كمفاتيح، فإن الـ WeakMap يحتفظ بالمفتاح فقط إذا كان هناك مرجع قوي للكائن.

كيف يعمل WeakMap؟

عندما يتم استخدام WeakMap، تكون المفاتيح ضعيفة الإشارة. هذا يعني أنه إذا تم التخلص من الكائن الذي يُستخدم كمفتاح، فإن الـ WeakMap سيتخلص من هذا المفتاح تلقائيًا دون التأثير على باقي عناصر الذاكرة. بمعنى آخر، الكائنات المستخدمة كمفاتيح في WeakMap لن تمنع تجميع القمامة (garbage collection)، مما يحسن أداء التطبيق ويمنع التسربات في الذاكرة.

تعتبر هذه الخاصية مفيدة بشكل خاص عندما تحتاج إلى تخزين معلومات عن كائنات في ذاكرة مؤقتة ولا ترغب في التأثير على دورة حياة هذه الكائنات أو تحميل ذاكرة إضافية.

مثال على استخدام WeakMap:

javascript
CopyEdit
let weakmap = new WeakMap();
let obj = {};

weakmap.set(obj, "معلومات متعلقة بالكائن");

console.log(weakmap.get(obj)); // "معلومات متعلقة بالكائن"

obj = null; // عندما يتم حذف المرجع للكائن

console.log(weakmap.get(obj)); // undefined

في هذا المثال، عندما يتم مسح المرجع للكائن obj (عن طريق تعيينه إلى null)، فإن WeakMap يزيل تلقائيًا المفتاح المرتبط به. هذه الميزة تمنع من وجود أي تسريب للذاكرة.

فوائد WeakMap:

• إدارة الذاكرة بشكل أفضل: حيث أن WeakMap يسمح للـ JavaScript بإدارة الذاكرة بشكل أكثر فعالية، حيث يمكن التخلص من الكائنات كمفاتيح بمجرد أن لا يوجد لها مرجع قوي.

• تحسين الأداء: بما أن الـ WeakMap يعتمد على الإشارة الضعيفة، فإن إلغاء المرجع لا يتطلب تدخلاً يدويًا.

• المفاتيح هي فقط كائنات: الكائنات فقط يمكن أن تكون مفاتيح في WeakMap، وهذا يختلف عن الـ Map التي تقبل أي نوع من القيم كمفاتيح.

2. مفهوم WeakSet

من ناحية أخرى، يُعد WeakSet نوعًا من الأطقم التي تعمل بشكل مشابه لـ Set التقليدي في جافاسكربت، لكن مع خاصية رئيسية هي أن العناصر في WeakSet هي أيضًا ضعيفة الإشارة. هذا يعني أن الكائنات التي تتم إضافتها إلى WeakSet ستظل موجودة في الذاكرة فقط طالما أن هناك مرجعًا قويًا إليها في مكان آخر. إذا تم حذف المرجع للكائن، سيتم أيضًا حذف الكائن من الـ WeakSet تلقائيًا.

كيف يعمل WeakSet؟

في WeakSet، لا يمكن إضافة قيم بديلة عن الكائنات. هذا يجعلها مختلفة عن Set التقليدي الذي يمكن أن يحتوي على أي نوع من البيانات. وبالمثل مع WeakMap، فإن WeakSet يعتمد على الإشارة الضعيفة، ما يعني أن الكائنات التي تتم إضافتها لا تمنع عملية جمع القمامة.

مثال على استخدام WeakSet:

javascript
CopyEdit
let weakset = new WeakSet();
let obj1 = {};
let obj2 = {};

weakset.add(obj1);
weakset.add(obj2);

console.log(weakset.has(obj1)); // true

obj1 = null; // عندما يتم مسح المرجع للكائن

console.log(weakset.has(obj1)); // false

في هذا المثال، عندما يتم مسح المرجع للكائن obj1 عن طريق تعيينه إلى null، يتم إزالة الكائن تلقائيًا من الـ WeakSet.

فوائد WeakSet:

• إدارة الذاكرة: مثل WeakMap، يسمح WeakSet بإدارة الذاكرة بشكل أكثر كفاءة حيث لا يؤدي وجود الكائن في الـ WeakSet إلى حجز الذاكرة بشكل دائم.

• حماية الكائنات من التسربات: يمكن أن تكون مفيدة في الحالات التي تحتاج فيها إلى تتبع الكائنات لفترة مؤقتة فقط.

• لا يمكن تخزين أي نوع آخر: بخلاف Set التقليدية التي يمكن أن تحتوي على أنواع بيانات متعددة، فإن WeakSet يتعامل فقط مع الكائنات.

3. الفرق بين WeakMap و WeakSet

على الرغم من أن WeakMap و WeakSet يشتركان في استخدام الإشارة الضعيفة، إلا أن هناك بعض الفروق الجوهرية بينهما:

• WeakMap عبارة عن خريطة (Map) تربط بين المفاتيح والقيم، حيث كل مفتاح يرتبط بقيمة معينة.

• WeakSet هو طقم (Set) يمكن أن يحتوي فقط على الكائنات ولا يرتبط بأي قيم.

الخصائص المشتركة:

• إدارة الذاكرة: كلا النوعين يعتمد على الإشارة الضعيفة للكائنات، مما يعني أن الكائنات يمكن التخلص منها بمجرد أن لا يكون لها مراجع قوية.

• عدم الحجز في الذاكرة: الكائنات التي تُضاف إلى WeakMap أو WeakSet لا تمنع جمع القمامة.

الاختلافات:

• WeakMap يحتوي على مفاتيح وقيم، في حين أن WeakSet يحتوي فقط على قيم (والتي هي دائمًا كائنات).

• في WeakMap، يمكن استخدام الكائنات كمفاتيح للقيم، بينما في WeakSet، لا توجد قيمة مرتبطة بأي كائن.

4. استخدامات WeakMap و WeakSet في التطبيقات

تُستخدم WeakMap و WeakSet في مجموعة متنوعة من التطبيقات، خصوصًا في تطوير التطبيقات الكبيرة والمعقدة حيث يُعتبر إدارة الذاكرة أحد الأولويات الأساسية. ومن أبرز استخداماتهما:

• التخزين المؤقت (Caching): يمكن استخدام WeakMap لتخزين القيم المؤقتة المرتبطة بالكائنات، مما يساعد في تحسين الأداء عن طريق تقليل الحاجة لإعادة الحسابات أو التحميل.

• تعقب الكائنات: يمكن استخدام WeakSet لتعقب الكائنات التي يتم استخدامها بشكل مؤقت في النظام، مثل تتبع الكائنات في واجهة المستخدم (UI) التي يتم إنشاؤها ثم التخلص منها.

• تحسين إدارة الذاكرة: يمكن استخدام WeakMap و WeakSet في الحالات التي تتطلب التعامل مع كائنات قد يتم التخلص منها مع مرور الوقت، مثل تخزين معلومات مؤقتة حول الكائنات دون التأثير على دورة حياتها.

5. المزايا والعيوب

المزايا:

• تحسين إدارة الذاكرة: يقلل من التسربات في الذاكرة ويُحسن أداء التطبيقات.

• أداء أفضل: يتم التخلص من الكائنات عندما تصبح غير ضرورية دون الحاجة إلى تدخل يدوي.

• قيمة تطبيقية عالية: يوفر حلولًا مثالية في سيناريوهات تتطلب تخزين مؤقت للكائنات دون التأثير على دورة حياتها.

العيوب:

• عدم وجود الوصول المباشر للكائنات: بما أن الكائنات يتم التخلص منها تلقائيًا عند فقدان المرجع، فقد يكون من الصعب تتبعها بشكل مباشر.

• دعم محدود: ليست جميع بيئات التنفيذ تدعم هذه الأنواع بشكل كامل، مما قد يحد من استخدامها في بعض الحالات.

6. خلاصة

في الختام، يوفر كل من WeakMap و WeakSet طرقًا متقدمة في التعامل مع الكائنات في جافاسكربت بطريقة تضمن إدارة أفضل للذاكرة وأداء عالي في التطبيقات. وبينما قد لا يكونا الخيار الأنسب في جميع الحالات، فإن استخدامهما يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا في التطبيقات الكبيرة التي تتعامل مع كائنات متعددة في وقت واحد، مما يساعد على الحد من التسربات في الذاكرة وتحسين تجربة المستخدم.