async-patterns

非同期プログラミングパターンのスキル

非同期プログラミングを習得しましょう。これは Node.js のパフォーマンスとスケーラビリティの基盤です。

クイックスタート

非同期 JavaScript の3つの柱：

1. コールバック - 従来のパターン（エラーファースト）
2. Promise - モダンなチェーン可能パターン
3. Async/Await - 同期コードのように見える非同期コード

基本パターン

コールバック → Promise → Async/Await の進化

// 1. Callbacks (old way)
fs.readFile('file.txt', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});

// 2. Promises (better)
fs.promises.readFile('file.txt')
  .then(data => console.log(data))
  .catch(err => console.error(err));

// 3. Async/Await (modern)
async function readFile() {
  try {
    const data = await fs.promises.readFile('file.txt');
    console.log(data);
  } catch (err) {
    console.error(err);
  }
}

逐次実行と並列実行

// ❌ Slow: Sequential (300ms total)
async function slow() {
  const a = await fetch('/api/a'); // 100ms
  const b = await fetch('/api/b'); // 100ms
  const c = await fetch('/api/c'); // 100ms
  return [a, b, c];
}

// ✅ Fast: Parallel (100ms total)
async function fast() {
  const [a, b, c] = await Promise.all([
    fetch('/api/a'),
    fetch('/api/b'),
    fetch('/api/c')
  ]);
  return [a, b, c];
}

Promise メソッド

// Promise.all - Wait for all (fails if one fails)
const [users, posts] = await Promise.all([getUsers(), getPosts()]);

// Promise.allSettled - Wait for all (never fails)
const results = await Promise.allSettled([fetch1(), fetch2(), fetch3()]);

// Promise.race - First to complete
const fastest = await Promise.race([server1(), server2()]);

// Promise.any - First to succeed
const result = await Promise.any([tryAPI1(), tryAPI2()]);

学習パス

初級（1～2週間）

• ✅ イベントループを理解する
• ✅ コールバックを習得する
• ✅ Promise の基礎を学ぶ
• ✅ async/await を練習する

中級（3～4週間）

• ✅ エラー処理のパターン
• ✅ 逐次実行と並列実行
• ✅ Promise の合成
• ✅ イベントエミッター

上級（5～6週間）

• ✅ ストリームとバックプレッシャー
• ✅ 並行処理の制御
• ✅ サーキットブレーカー
• ✅ パフォーマンスの最適化

よく使われるパターン

エラー処理

// Try/catch for async/await
async function safeOperation() {
  try {
    const result = await riskyOperation();
    return { success: true, data: result };
  } catch (error) {
    console.error('Operation failed:', error);
    return { success: false, error: error.message };
  }
}

// Process-level handlers
process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
  console.error('Unhandled Rejection:', reason);
});

指数バックオフによる再試行

async function retryWithBackoff(fn, maxRetries = 3) {
  for (let i = 0; i < maxRetries; i++) {
    try {
      return await fn();
    } catch (error) {
      if (i === maxRetries - 1) throw error;
      const delay = Math.pow(2, i) * 1000;
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, delay));
    }
  }
}

並行処理数の制限

async function batchProcess(items, concurrency = 5) {
  const results = [];
  for (let i = 0; i < items.length; i += concurrency) {
    const batch = items.slice(i, i + concurrency);
    const batchResults = await Promise.all(
      batch.map(item => processItem(item))
    );
    results.push(...batchResults);
  }
  return results;
}

ストリーム

const { pipeline } = require('stream');
const fs = require('fs');

// Efficient file processing
pipeline(
  fs.createReadStream('input.txt'),
  transformStream,
  fs.createWriteStream('output.txt'),
  (err) => {
    if (err) console.error('Pipeline failed:', err);
    else console.log('Pipeline succeeded');
  }
);

イベントエミッター

const EventEmitter = require('events');

class MyEmitter extends EventEmitter {}
const emitter = new MyEmitter();

emitter.on('event', (data) => {
  console.log('Event fired:', data);
});

emitter.emit('event', { id: 123 });

使用する場面

次のような場合に非同期パターンを使用します：

• I/O 操作（ファイル、ネットワーク、データベース）の処理
• スケーラブルな Node.js アプリケーションの構築
• 複数の並行処理の管理
• データストリームの処理
• イベント駆動型アーキテクチャの作成

関連スキル

• Express REST API（非同期ルートハンドラー）
• データベース統合（非同期クエリ）
• テストとデバッグ（非同期コードのテスト）
• パフォーマンス最適化（非同期パフォーマンス）

リソース

• MDN Promises
• Node.js Async Guide
• JavaScript.info Async