JavaScriptで非同期処理を極める：Workerスレッド、MutationObserver、Pub/Subも使いこなそう

2024-04-13

JavaScriptにおける非同期コードと変数の変更

非同期コード内で変数を変更しても、その変更が反映されないことがあります。これは、非同期処理と同期処理の性質の違いによるものです。

非同期処理と同期処理

JavaScriptには、同期処理と非同期処理の2種類があります。

同期処理: コードが上から下へ順番に実行されます。変数の変更は、コード内で即座に反映されます。
非同期処理: コードの実行は後回しになり、他の処理が先に実行されます。変数の変更は、非同期処理が完了するまで反映されません。

例

以下のコードを見てみましょう。

function getData() {
  setTimeout(() => {
    console.log(data); // 1秒後に「data」を出力
  }, 1000);

  data = 10; // 1秒後に「10」を出力することを期待
}

var data = 5;

getData();

console.log(data); // 5を出力

このコードでは、data変数を10に変更するgetData関数を呼び出しています。しかし、console.log(data)は5を出力します。これは、getData関数内の非同期処理が完了する前に、console.log(data)が実行されるためです。

解決策

非同期処理内で変数を変更した結果を確実に反映するには、以下の方法があります。

コールバック関数: 非同期処理が完了したときに実行される関数を渡します。
Promise: 非同期処理の結果をPromiseオブジェクトとして返します。
async/await: 非同期処理を同期処理のように記述できます。

例：コールバック関数

function getData(callback) {
  setTimeout(() => {
    data = 10;
    callback();
  }, 1000);
}

var data = 5;

getData(function() {
  console.log(data); // 1秒後に「10」を出力
});

console.log(data); // 5を出力

例：Promise

function getData() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      data = 10;
      resolve();
    }, 1000);
  });
}

var data = 5;

getData().then(() => {
  console.log(data); // 1秒後に「10」を出力
});

console.log(data); // 5を出力

例：async/await

async function getData() {
  await new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      data = 10;
      resolve();
    }, 1000);
  });
}

var data = 5;

(async () => {
  await getData();
  console.log(data); // 1秒後に「10」を出力
})();

console.log(data); // 5を出力

非同期コード内で変数を変更する場合には、コールバック関数、Promise、async/awaitなどの方法を用いて、非同期処理が完了した後に変更結果を反映するようにする必要があります。

補足

上記の例はあくまで基本的な説明であり、状況に応じて適切な方法を選択する必要があります。
より詳細な情報は、JavaScriptのリファレンスやドキュメントを参照してください。

サンプルコード：非同期処理と変数の変更

function getData(callback) {
  setTimeout(() => {
    data = 10;
    callback();
  }, 1000);
}

var data = 5;

getData(function() {
  console.log(data); // 1秒後に「10」を出力
});

console.log(data); // 5を出力

function getData() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      data = 10;
      resolve();
    }, 1000);
  });
}

var data = 5;

getData().then(() => {
  console.log(data); // 1秒後に「10」を出力
});

console.log(data); // 5を出力

async function getData() {
  await new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      data = 10;
      resolve();
    }, 1000);
  });
}

var data = 5;

(async () => {
  await getData();
  console.log(data); // 1秒後に「10」を出力
})();

console.log(data); // 5を出力

説明

上記のコードはすべて、dataという変数を5から10に変更する非同期処理を実行します。
getData関数は、非同期処理を実行する関数です。
コールバック関数、Promise、async/awaitのいずれかを使用して、非同期処理の結果を処理します。
console.log(data)は、data変数の現在の値を出力します。

実行結果

すべての例で、console.log(data)が最初に5を出力します。これは、非同期処理が完了する前にconsole.log(data)が実行されるためです。
1秒後、console.log(data)が10を出力します。これは、非同期処理が完了し、data変数が10に変更されたためです。

これらの例は、非同期処理と変数の変更の基本的な概念を示すものです。
より複雑な非同期処理では、エラー処理や並行処理などの考慮事項が増えます。

JavaScriptにおける非同期処理と変数の変更：その他の方法

Workerスレッド

メインスレッドとは別のスレッドで非同期処理を実行し、メインスレッドで変数の変更を処理します。
主に重い処理をメインスレッドから解放し、パフォーマンスを向上させるために使用されます。
WebWorker APIを使用して実装できます。

const worker = new Worker('worker.js');

worker.onmessage = (event) => {
  console.log(event.data); // 非同期処理の結果を受け取る
};

worker.postMessage({ data: 5 }); // 非同期処理にデータを渡す

MutationObserver

DOMツリーの変更を監視し、それに基づいて変数を変更します。
主にDOM操作と連動した非同期処理に適しています。

const observer = new MutationObserver((mutations) => {
  for (const mutation of mutations) {
    if (mutation.type === 'childList') {
      console.log('DOMツリーが変更されました');
      // 変数を変更する処理
    }
  }
});

observer.observe(document.body, { childList: true });

Pub/Subライブラリ

イベントベースで非同期処理と変数の変更を連携させます。
複数のコンポーネント間で非同期処理を协调する際に適しています。
RxJS、MQTTなどのライブラリが利用できます。

例：Pub/Subライブラリ（RxJS）

import { Observable, from } from 'rxjs';

const subject = new Observable(subscriber => {
  setTimeout(() => {
    subscriber.next(10);
  }, 1000);
});

subject.subscribe(data => {
  console.log(data); // 非同期処理の結果を受け取る
});