В наше время скорость работы WEB-приложения сильно влияет на лояльность пользователей. Зачастую приходится переносить некоторую бизнес-логику в клиентский код, работающий в браузере пользователя.

В такой ситуации появляется необходимость оперативного получения данных, связанных с задачами. Но иногда время на их запрос с серверной базы данных слишком велико, а порой подключение к сети и вовсе нестабильно или отсутствует. В такой ситуации можно прибегнуть к хранению данных локально у пользователя и синхронизировать по мере необходимости.

Знакомство

PouchDB — база данных, которая работает на основе существующих решений по хранению информации в браузере пользователя. По сути, она выступает фасадом и обеспечивает универсальный API независимо от того, в каких условиях запущено приложение.



Версии браузеров, в которых работает PouchDB:

• Firefox 29+ (включая Firefox OS и Firefox для Android)
• Chrome 30+
• Safari 5+
• Internet Explorer 10+
• Opera 21+
• Android 4.0+
• iOS 7.1+
• Windows Phone 8+

Так как это NoSQL база данных, терминология немного отличается от привычных реляционных решений. Посмотреть разницу можно в таблице соответствия:

Базовый API

Для создания БД достаточно выполнить:


и с ней уже можно работать. Создавать, удалять и читать данные из PouchDB так же просто:

Где использовать?

Одним из основных направлений применения такого функционала является непрерывная работа с точки зрения пользователя. Например, пользователь начал заполнять форму какими-нибудь данными, до тех пор пока он не закончил, можно сохранять их локально. Таким образом, можно не только дать возможность пользователю прерваться, но и защититься от потери введенных данных в случае ошибок во время отправки их на сервер.

Локальные базы данных также могут быть использованы для кэширования. Например, пользователь со своего смартфона просматривает объявления. Можно локально сохранить список и предоставлять информацию значительно быстрее.

Другим направлением является работа оффлайн. К примеру, пользователь может управлять своими заметками без доступа в интернет, при этом они синхронизируются, как только появится доступ. Да и вообще, можно строить полноценные офлайн или десктопные приложения, никак не ограничивая функциональность и без дополнительных затрат на поддержку или аренду серверов.

Репликация и конфликты

Главной особенностью PouchDB является гибкая система синхронизации. Эта база данных может синхронизироваться с другими локальными и удаленными системами. Такой функционал доступен из коробки и не требует дополнительных настроек или написания большого количества кода.

Единственным условием является то, что синхронизироваться можно только с CouchDB-like протоколами. Это может быть CouchDB, Cloudant, Couchbase Sync Gateway или PouchDB Server. Последний, в свою очередь, может быть прослойкой между другими сервисами, как Redis, Riak или MySQL, через LevelUP экосистему.

Пример простой синхронизации:


Во время синхронизации может возникнуть конфликтная ситуация, когда на обеих сторонах запись была изменена с момента последней актуализации. В PouchDB для правильного разрешения таких конфликтов используется система ревизий записей.

У каждой сущности имеется своя история изменений. Каждое изменение, в том числе «создание», генерирует уникальный идентификатор версии сущности:


При любых операциях с сущностями необходимо указывать номер ревизии. В простейших случаях это помогает решить так называемые «непосредственные конфликты», используя оптимистическую блокировку.

В реальной жизни есть более серьезная проблема — «возможные конфликты». Они могут возникать во время синхронизации баз данных, и тогда понять какая из версий записи должна остаться в конечном итоге становится не так просто. В PouchDB для решения таких ситуаций ведется запись истории изменений сущности, и сохраняются все версии во время синхронизации.

Это позволяет разрешить конфликт без блокировки процесса синхронизации, как с помощью алгоритма, так и вручную.

Варианты синхронизации могут быть разные: однонаправленная репликация в любую из двух сторон, двунаправленная репликация.
Настройка происходит с помощью нескольких строк кода:


или в другую сторону:


или сразу в обе:


Как и ожидается, можно обрабатывать события генерируемые во время синхронизации:


Использовать такую функциональность можно для разных типов приложений:

• In-memory ? Local (для кеширования данных);
• Local ? Local (между браузерами или приложениями без серверной части);
• Remote ? Remote (репликация);
• Local ? Remote ? Local (синхронизация с бэкапированием на сервере).

Map/Reduce функции

Для упрощения и ускорения поиска по содержимому в PouchDB используются Map/Reduce-функции. Близкой аналогией к ним является построение индекса в реляционной базе данных.

Например для «индексирования» поля name в документе можно использовать такую конструкцию:


Использование созданной функции выглядит следующим образом:


Можно использовать большое количество различных параметров влияющих на выборку, например, максимальное количество записей, вывод полной информации о документе или только его идентификатора и другие:


Сначала нужно создать map-функцию, например:


Она будет «индексировать» указанные поля. При этом можно управлять обработкой каждого значения. В примере ниже обрабатываются только документы с типом brick, и только поле color. К тому же, синий цвет будет обработан и сохранен как строка «Wow! Blue brick!».


Далее по созданным индексам можно выполнять поиск или агрегировать данные по какому-либо параметру. Для этого используются reduce-функции, они объединяют все данные, полученные после работы map-функции и обрабатывают их нужным образом. Используя написанную map-функцию можно реализовать:


Таким образом, сначала мы будем отбирать записи по указанным параметрам и в конечном итоге посчитаем количество найденных документов:

Заключение

На этом функциональность PouchDB не ограничивается.

Существует еще много функций, рекомендованных к использованию продвинутым пользователям. А если возможностей «из коробки» недостаточно, можно подключить один или несколько плагинов. Их выбор достаточно велик и постоянно расширяется.

Сталкиваясь с проблемами быстрого доступа к данным, организации serverless-архитектуры и нестабильного интернет-соединения, можно обратить внимание на PouchDB, как на один из вариантов их решения.