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TypeScriptのAbortControllerを使った非同期処理のキャンセル方法を徹底解説

TypeScript

TypeScriptは、JavaScriptの強力な拡張として、型安全性を提供するだけでなく、複雑な非同期処理にも対応しています。非同期処理を扱う際に、キャンセル機能が非常に重要になる場面があります。たとえば、長時間実行されるAPIリクエストや、ユーザー操作によって途中で無効にしたい処理を効率よく停止するためです。

そこで役立つのが、AbortControllerというブラウザネイティブのAPIです。AbortControllerは、非同期処理のキャンセルを簡単に実装できる機能を提供し、不要なリソースの使用を防ぐことができます。本記事では、TypeScriptを使用してAbortControllerを用いた非同期処理のキャンセル方法を、型サポートも含めて詳細に解説します。非同期処理の効率化と、より堅牢なエラーハンドリングを実現するためのポイントを学びましょう。

目次
  1. 非同期処理の基本と課題
  2. AbortControllerとは何か
    1. 主な構成要素
    2. 使用例
  3. AbortControllerを使ったキャンセル処理の仕組み
    1. キャンセル処理の流れ
    2. 実装例
    3. キャンセル処理のポイント
    4. 複数の非同期処理に対するキャンセル
  4. 型サポートを利用したAbortControllerの実装
    1. AbortControllerの型定義
    2. ポイント1: 型安全なエラーハンドリング
    3. ポイント2: 型安全な非同期処理
    4. 型サポートを活用した柔軟なキャンセル処理
    5. まとめ
  5. エラーハンドリングと例外処理
    1. AbortErrorのキャッチと処理
    2. エラーハンドリングの重要なポイント
    3. エラーハンドリングのベストプラクティス
  6. 実践的な応用例
    1. 応用例1: 検索ボックスの入力によるAPIリクエストキャンセル
    2. 応用例2: 無限スクロールのキャンセル処理
    3. 応用例3: 複数APIリクエストの同時キャンセル
    4. まとめ
  7. ユニットテストの実装
    1. テストツールの選定
    2. 基本的な非同期処理のテスト
    3. 時間を制御したキャンセルテスト
    4. 複数のリクエストに対するキャンセルのテスト
    5. エラーハンドリングのテスト
    6. まとめ
  8. よくある問題とその解決策
    1. 問題1: キャンセルされない非同期処理
    2. 問題2: 複数のキャンセルを管理できない
    3. 問題3: キャンセル後のリソースリーク
    4. 問題4: キャンセル操作が遅れる
    5. まとめ
  9. パフォーマンスへの影響
    1. パフォーマンス向上の理由
    2. パフォーマンス上の注意点
    3. キャンセル処理の最適化
    4. パフォーマンス計測の重要性
    5. まとめ
  10. 他の非同期処理キャンセル方法との比較
    1. Promise.raceを使ったキャンセル
    2. 手動フラグによるキャンセル
    3. RxJSのキャンセル機能
    4. AbortControllerとの比較
    5. まとめ
  11. まとめ

非同期処理の基本と課題

非同期処理とは、プログラムのメインスレッドをブロックせずに、別の操作を並行して実行できるようにする仕組みです。これは、特にI/O操作（例：ネットワークリクエスト、ファイルの読み書き、データベースアクセス）など、完了に時間がかかるタスクで重要です。TypeScriptやJavaScriptでは、非同期処理をPromiseやasync/awaitを使って実装します。

非同期処理の最大の利点は、プログラムが他のタスクを実行している間に時間のかかる処理を待機できる点です。しかし、このアプローチにはいくつかの課題があります。特に、ユーザーが操作を途中でキャンセルしたい場合や、特定の条件で処理を停止したい場合に、非同期処理をキャンセルする方法が必要となります。通常、非同期処理は完了するまで実行され続けるため、キャンセルする仕組みがないと、無駄なリソースの消費やパフォーマンスの低下が発生します。

このような場面で登場するのが、AbortControllerを使ったキャンセル処理です。非同期処理を途中で安全に停止させ、不要なリソースの消費を抑えることで、より効率的で柔軟なアプリケーション開発が可能になります。次章では、AbortControllerがどのように機能するのか、詳しく解説します。

AbortControllerとは何か

AbortControllerは、JavaScriptおよびTypeScriptで提供されているブラウザネイティブのAPIで、非同期処理を安全にキャンセルするための機能を提供します。このAPIは、特にネットワークリクエストやその他の長時間実行される処理を、ユーザーの操作やシステムイベントに基づいて途中で停止したい場合に役立ちます。

AbortControllerの基本的な役割は、キャンセル信号を送信することです。このキャンセル信号を受け取った非同期処理は、それに従って動作を停止します。このAPIは、特にfetch関数やその他のPromiseベースの非同期処理でサポートされており、非同期操作の中でキャンセル機能を簡単に実装できるのが特徴です。

主な構成要素

  • AbortController: キャンセル信号を発行するオブジェクト。abort()メソッドを呼び出すことで、登録された処理にキャンセル信号を送ります。
  • AbortSignal: AbortControllerが生成する信号オブジェクト。この信号は、fetchや他の非同期関数に渡され、キャンセルのトリガーとして機能します。

使用例

AbortControllerの典型的な使用例は、fetchリクエストのキャンセルです。以下に、基本的な例を示します。

const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;

fetch('https://api.example.com/data', { signal })
  .then(response => response.json())
  .then(data => console.log(data))
  .catch(error => {
    if (error.name === 'AbortError') {
      console.log('Fetch request was aborted');
    } else {
      console.error('Fetch error:', error);
    }
  });

// 5秒後にリクエストをキャンセル
setTimeout(() => controller.abort(), 5000);

上記の例では、fetchリクエストにsignalを渡すことで、5秒後にキャンセルされるリクエストが設定されています。このように、AbortControllerは非同期処理の途中で適切に動作を停止し、無駄なリソース消費を防ぐことができます。

次章では、AbortControllerを使ったキャンセル処理の詳細な仕組みと、実際の実装方法について説明します。

AbortControllerを使ったキャンセル処理の仕組み

AbortControllerを使うことで、非同期処理を動的にキャンセルできるようになります。このセクションでは、具体的な実装方法とキャンセルの仕組みについて詳しく説明します。

キャンセル処理の流れ

AbortControllerを利用する場合、まずコントローラーオブジェクトを作成し、そのコントローラーから得られるsignalを非同期処理に渡します。AbortControllerのabort()メソッドを呼び出すことで、そのシグナルを使った非同期処理がキャンセルされ、エラーとして捕捉されます。

実装例

fetchを使った例を使って、キャンセル処理の基本的な流れを確認します。

// AbortControllerのインスタンスを作成
const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;

// 非同期処理 (fetch) にキャンセル信号を渡す
const fetchData = async () => {
  try {
    const response = await fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1', { signal });
    const data = await response.json();
    console.log(data);
  } catch (error) {
    if (error.name === 'AbortError') {
      console.log('Fetchリクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('Fetchエラー:', error);
    }
  }
};

// データの取得を実行
fetchData();

// 3秒後にキャンセル処理を実行
setTimeout(() => {
  controller.abort(); // キャンセル信号を発行
  console.log('Abort signal sent');
}, 3000);

このコードでは、3秒後にcontroller.abort()が実行され、fetchリクエストがキャンセルされます。キャンセルされた場合、AbortErrorとしてエラーハンドリングに入ります。

キャンセル処理のポイント

  1. 非同期処理のキャンセルが可能: AbortControllerを使うことで、ユーザーが非同期処理を途中で停止したい場合に、簡単にそれを実現できます。
  2. キャンセルされた場合のエラー処理: 非同期処理がキャンセルされると、通常のエラー処理としてAbortErrorが発生します。このエラーを適切にキャッチして処理する必要があります。
  3. 再利用不可: AbortControllerは一度キャンセルされると再利用できません。新しいキャンセルを行うには、新しいAbortControllerインスタンスを作成する必要があります。

複数の非同期処理に対するキャンセル

AbortControllerは一つのシグナルを複数の非同期処理に渡すことができ、すべての処理を同時にキャンセルすることも可能です。

const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;

// 複数の非同期処理
const fetch1 = fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1', { signal });
const fetch2 = fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/2', { signal });

Promise.all([fetch1, fetch2])
  .then(responses => Promise.all(responses.map(res => res.json())))
  .then(data => console.log(data))
  .catch(error => {
    if (error.name === 'AbortError') {
      console.log('すべてのリクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('エラー:', error);
    }
  });

// キャンセル信号を送る
setTimeout(() => {
  controller.abort();
}, 2000);

このように、複数の非同期処理を同時にキャンセルする場合でも、AbortControllerは非常に有用です。次章では、TypeScriptの型サポートを利用して、より安全かつ効率的にAbortControllerを実装する方法を紹介します。

型サポートを利用したAbortControllerの実装

TypeScriptの最大の利点は、静的型付けによってコードの安全性と可読性を向上させることです。AbortControllerを使った非同期処理においても、TypeScriptの型サポートを活用することで、より堅牢なキャンセル処理が可能になります。このセクションでは、型を活用してAbortControllerを使う方法を詳しく解説します。

AbortControllerの型定義

TypeScriptでは、AbortControllerとAbortSignalはブラウザAPIとして標準の型定義が提供されているため、特別な設定をしなくてもすぐに利用できます。例えば、signalはAbortSignal型であり、abort()メソッドを呼び出すことで、Promiseやfetchリクエストの型安全なキャンセルが実現します。

以下に、型を活用した実装例を示します。

const controller: AbortController = new AbortController();
const signal: AbortSignal = controller.signal;

const fetchData = async (): Promise<void> => {
  try {
    const response: Response = await fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1', { signal });
    const data: unknown = await response.json();
    console.log(data);
  } catch (error) {
    if (error instanceof Error && error.name === 'AbortError') {
      console.log('Fetchリクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('Fetchエラー:', error);
    }
  }
};

// データの取得を実行
fetchData();

// 3秒後にキャンセル処理を実行
setTimeout(() => {
  controller.abort();
  console.log('Abort signal sent');
}, 3000);

ポイント1: 型安全なエラーハンドリング

TypeScriptでは、errorオブジェクトの型チェックが可能です。上記の例では、error instanceof Errorによってエラーオブジェクトが適切にキャッチされ、AbortErrorであるかどうかを安全に判別しています。これにより、コードが予期しないエラーでクラッシュすることを防げます。

ポイント2: 型安全な非同期処理

fetchやその他の非同期関数は、それぞれ戻り値の型が明確に定義されています。TypeScriptではこれらの型を事前に把握することで、実行時に正確なデータ操作が可能になります。例えば、fetchの戻り値はResponse型であるため、それに基づいて次の処理を安全に進めることができます。

型サポートを活用した柔軟なキャンセル処理

AbortControllerを用いたキャンセル処理を柔軟に設計するには、TypeScriptの型アノテーションを最大限に活用することが重要です。以下は、キャンセル可能な非同期処理を関数に抽象化する例です。

// キャンセル可能なリクエストを行う関数
const fetchWithCancel = async (url: string, signal: AbortSignal): Promise<unknown> => {
  try {
    const response: Response = await fetch(url, { signal });
    return await response.json();
  } catch (error) {
    if (error instanceof Error && error.name === 'AbortError') {
      console.log('リクエストがキャンセルされました');
      return null;
    }
    throw error;
  }
};

// コントローラーの作成と使用
const controller: AbortController = new AbortController();
const signal: AbortSignal = controller.signal;

fetchWithCancel('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1', signal)
  .then(data => console.log(data))
  .catch(error => console.error(error));

// 2秒後にキャンセル
setTimeout(() => {
  controller.abort();
}, 2000);

この例では、fetchWithCancelという関数にAbortSignalを渡すことで、任意のURLリクエストをキャンセルできるようにしています。型を明示することで、関数の引数や戻り値の型が保証され、再利用性の高いコードが書けるようになります。

まとめ

TypeScriptの型サポートを活用することで、AbortControllerを使った非同期処理のキャンセルがより安全かつ効率的に行えます。型安全なエラーハンドリングや、キャンセル可能な関数の抽象化によって、予期しないエラーを防ぎつつ柔軟な設計を実現できます。次章では、キャンセル処理におけるエラーハンドリングの詳細を解説します。

エラーハンドリングと例外処理

非同期処理において、キャンセルが発生することは珍しくありません。ユーザーが操作を中断したり、リクエストが長時間かかりすぎて処理を打ち切る必要がある場合、AbortControllerを使ったキャンセルは有効です。ただし、キャンセルされた場合には適切なエラーハンドリングを行わないと、アプリケーションの予期せぬ動作やクラッシュを引き起こす可能性があります。

このセクションでは、AbortControllerを使用した非同期処理におけるエラーハンドリングと、例外処理のベストプラクティスについて解説します。

AbortErrorのキャッチと処理

AbortControllerを使って非同期処理をキャンセルすると、Promiseの失敗としてエラーが発生し、そのエラーの種類はAbortErrorになります。このエラーは、通常のtry-catch構文や.catch()メソッドで捕捉することができます。

以下は、AbortErrorを適切にハンドリングする例です。

const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;

const fetchData = async () => {
  try {
    const response = await fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1', { signal });
    const data = await response.json();
    console.log(data);
  } catch (error) {
    if (error instanceof Error && error.name === 'AbortError') {
      console.log('リクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('他のエラーが発生しました:', error);
    }
  }
};

// キャンセル操作
fetchData();
setTimeout(() => {
  controller.abort();
}, 2000);

上記のコードでは、AbortErrorが発生した場合にのみ「リクエストがキャンセルされました」というメッセージが表示され、それ以外のエラーについては詳細なエラーメッセージが出力されます。このように、キャンセルと他のエラーを区別して処理することが重要です。

エラーハンドリングの重要なポイント

  1. エラーメッセージの識別
    AbortErrorを他のエラーと区別するために、error.nameプロパティを確認することが重要です。これにより、ユーザーが意図的にキャンセルした場合と、ネットワークエラーなどの予期しないエラーを適切に分離できます。
  2. エラーの再スロー
    必要に応じて、特定のエラーを処理しつつも、他のエラーについては再スローして上位のエラーハンドラに委譲することもできます。これにより、アプリケーション全体で統一したエラーハンドリングを実装できます。
const fetchData = async (): Promise<void> => {
  try {
    const response = await fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1', { signal });
    const data = await response.json();
    console.log(data);
  } catch (error) {
    if (error instanceof Error && error.name === 'AbortError') {
      console.log('リクエストがキャンセルされました');
    } else {
      throw error; // 他のエラーは再スローして上位に委譲
    }
  }
};
  1. キャンセル後のクリーンアップ
    非同期処理がキャンセルされた場合、後処理やリソースの解放が必要なケースもあります。たとえば、UIの状態をリセットしたり、不要になったデータを削除するなどの処理です。finallyブロックを利用することで、キャンセル後のクリーンアップ処理を確実に実行できます。
const fetchData = async (): Promise<void> => {
  try {
    const response = await fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1', { signal });
    const data = await response.json();
    console.log(data);
  } catch (error) {
    if (error instanceof Error && error.name === 'AbortError') {
      console.log('リクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('エラーが発生しました:', error);
    }
  } finally {
    console.log('リソースを解放しました');
  }
};

エラーハンドリングのベストプラクティス

  • エラーの種類に応じた適切な対処: AbortErrorやその他のエラーを区別して、それぞれに適した対処を行うことが重要です。
  • クリーンアップの徹底: 非同期処理の途中でキャンセルが発生した場合でも、リソースのリークを防ぐために、クリーンアップ処理を確実に実装する必要があります。
  • ユーザーへのフィードバック: キャンセルが発生した場合、適切にユーザーに通知することで、操作の意図を伝えたり、リトライを促すことが可能です。

エラーハンドリングを適切に行うことで、AbortControllerを利用した非同期処理は、より安全で信頼性の高いものとなります。次章では、AbortControllerの実際の開発現場における応用例について詳しく解説します。

実践的な応用例

AbortControllerを利用した非同期処理のキャンセルは、開発現場で非常に役立つ場面が多く存在します。特に、大規模なAPIリクエストやユーザーインターフェースの操作において、リソースの無駄遣いを避けるために使用されます。このセクションでは、AbortControllerを活用した実践的な応用例をいくつか紹介し、実際のプロジェクトにどう組み込めるかを説明します。

応用例1: 検索ボックスの入力によるAPIリクエストキャンセル

よくあるシナリオとして、ユーザーが検索ボックスに文字を入力するたびにAPIリクエストが発生する場合があります。ユーザーが素早く連続して入力した場合、以前のリクエストが不要になるため、適切にキャンセルしなければ無駄なリクエストがサーバーに送られることになります。AbortControllerを使うことで、ユーザーの入力が完了する前のリクエストをキャンセルし、最新のリクエストのみを実行できます。

let controller: AbortController | null = null;

const search = async (query: string) => {
  // 既存のリクエストがあればキャンセル
  if (controller) {
    controller.abort();
  }

  // 新しいAbortControllerを作成
  controller = new AbortController();
  const signal = controller.signal;

  try {
    const response = await fetch(`https://api.example.com/search?q=${query}`, { signal });
    const results = await response.json();
    console.log('検索結果:', results);
  } catch (error) {
    if (error.name === 'AbortError') {
      console.log('古いリクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('検索エラー:', error);
    }
  }
};

// ユーザーが入力するたびに新しい検索リクエストを送る
document.querySelector('input').addEventListener('input', (event) => {
  const query = (event.target as HTMLInputElement).value;
  search(query);
});

この例では、ユーザーが入力を変更するたびに前回のリクエストをキャンセルし、新しいリクエストのみが実行されるようになっています。これにより、不要なサーバーリクエストを削減でき、アプリケーションの効率性が向上します。

応用例2: 無限スクロールのキャンセル処理

もう一つのよく見られるユースケースは、無限スクロールです。例えば、ユーザーがページを下にスクロールするたびにAPIから新しいデータを取得する場合、ユーザーがスクロールを途中で止めたり、別のページに遷移した場合には、不要なデータ取得リクエストをキャンセルすることが重要です。

let scrollController: AbortController | null = null;

const loadMoreData = async () => {
  // 既存のリクエストがあればキャンセル
  if (scrollController) {
    scrollController.abort();
  }

  // 新しいAbortControllerを作成
  scrollController = new AbortController();
  const signal = scrollController.signal;

  try {
    const response = await fetch('https://api.example.com/data', { signal });
    const data = await response.json();
    console.log('追加データ:', data);
  } catch (error) {
    if (error.name === 'AbortError') {
      console.log('スクロールデータのリクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('データ取得エラー:', error);
    }
  }
};

// ユーザーがスクロールするたびにデータをロード
window.addEventListener('scroll', () => {
  if (window.innerHeight + window.scrollY >= document.body.offsetHeight) {
    loadMoreData();
  }
});

この例では、スクロールによるデータ取得を管理しており、ユーザーがスクロールを中断したり、ページを移動する場合に不要なリクエストをキャンセルすることで、効率的なリソース管理を実現しています。

応用例3: 複数APIリクエストの同時キャンセル

複数のAPIリクエストを同時に行い、その中の一部やすべてをキャンセルしたい場合もあります。例えば、複数のデータソースから同時にデータを取得して、それぞれのリクエストが必要なタイミングでキャンセルされるように制御することができます。

const controller1 = new AbortController();
const controller2 = new AbortController();

const fetchData1 = fetch('https://api.example.com/data1', { signal: controller1.signal });
const fetchData2 = fetch('https://api.example.com/data2', { signal: controller2.signal });

Promise.all([fetchData1, fetchData2])
  .then(async ([response1, response2]) => {
    const data1 = await response1.json();
    const data2 = await response2.json();
    console.log('データ1:', data1);
    console.log('データ2:', data2);
  })
  .catch(error => {
    if (error.name === 'AbortError') {
      console.log('いずれかのリクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('データ取得エラー:', error);
    }
  });

// 片方のリクエストをキャンセル
setTimeout(() => {
  controller1.abort();
}, 3000);

この例では、2つのAPIリクエストが同時に行われ、3秒後に片方のリクエストのみをキャンセルしています。複数のキャンセルが必要な場合でも、AbortControllerを使って効率的に制御することができます。

まとめ

AbortControllerは、様々な実践的なシナリオで強力なツールとなります。APIリクエストのキャンセルや無限スクロールの処理、複数リクエストの同時管理など、多くのケースで効率的なリソース管理と処理のキャンセルが可能です。次章では、AbortControllerを使った非同期処理に対するユニットテストの実装方法について説明します。

ユニットテストの実装

AbortControllerを使った非同期処理のキャンセル機能は、動作を確認するためにテストが非常に重要です。特にユニットテストでは、キャンセルされた場合の処理や、正常に動作するかどうかを確かめることが必要です。このセクションでは、AbortControllerを用いた非同期処理のユニットテストの実装方法について解説します。

テストツールの選定

TypeScriptのテストには、JestやMocha、Chaiなどのツールがよく使われます。ここでは、広く利用されているJestを使ったユニットテストの例を紹介します。Jestはモック機能や非同期処理に対するテストサポートが充実しており、AbortControllerを使ったテストに最適です。

基本的な非同期処理のテスト

まず、AbortControllerを使った非同期処理が正常に動作することを確認するテストを行います。以下の例では、fetchリクエストがキャンセルされ、AbortErrorが発生するかどうかを確認します。

// fetchのモックを作成
global.fetch = jest.fn(() =>
  new Promise((resolve) =>
    setTimeout(() => resolve({ json: () => Promise.resolve({ data: 'test' }) }), 1000)
  )
) as jest.Mock;

// 関数をテスト
const fetchData = async (signal: AbortSignal) => {
  const response = await fetch('https://api.example.com/data', { signal });
  return await response.json();
};

test('fetchData should be aborted', async () => {
  const controller = new AbortController();
  const signal = controller.signal;

  // fetchを実行し、すぐにキャンセル
  const fetchPromise = fetchData(signal);
  controller.abort();

  try {
    await fetchPromise;
  } catch (error) {
    expect(error.name).toBe('AbortError'); // キャンセルされたことを確認
  }

  expect(fetch).toHaveBeenCalledTimes(1); // fetchが一度だけ呼び出されたか確認
});

このテストでは、fetchのモック関数を作成し、AbortControllerによってキャンセルが発生するかどうかを確認しています。abort()メソッドを呼び出した後に、fetchがAbortErrorを返すことを期待し、それがテストで確認されます。

時間を制御したキャンセルテスト

非同期処理では、タイミングが重要です。そこで、Jestのタイマー機能を使って、タイムアウトを制御しながらAbortControllerのキャンセルをテストする方法を紹介します。

jest.useFakeTimers();

test('fetchData should be aborted after a timeout', async () => {
  const controller = new AbortController();
  const signal = controller.signal;

  const fetchPromise = fetchData(signal);

  // タイマーを進めてキャンセル
  setTimeout(() => controller.abort(), 500);
  jest.runAllTimers(); // タイマーを一気に進める

  try {
    await fetchPromise;
  } catch (error) {
    expect(error.name).toBe('AbortError');
  }

  expect(fetch).toHaveBeenCalledTimes(1);
});

このテストでは、setTimeoutによって500ms後にAbortControllerをキャンセルし、Jestのタイマー機能で時間を進めることで、キャンセルが適切に機能しているかを確認しています。これにより、時間に依存する非同期処理のテストも簡単に行えます。

複数のリクエストに対するキャンセルのテスト

複数のリクエストに対してAbortControllerを使用する場合、全てのリクエストがキャンセルされることをテストすることも重要です。以下にその例を示します。

test('all fetch requests should be aborted', async () => {
  const controller = new AbortController();
  const signal = controller.signal;

  const fetchPromises = Promise.all([
    fetchData(signal),
    fetchData(signal),
  ]);

  // 全リクエストをキャンセル
  controller.abort();

  try {
    await fetchPromises;
  } catch (error) {
    expect(error.name).toBe('AbortError');
  }

  expect(fetch).toHaveBeenCalledTimes(2); // 複数のリクエストが実行されたことを確認
});

このテストでは、Promise.allで2つのリクエストを並行して実行し、それらがすべてAbortControllerによってキャンセルされることを確認します。複数の非同期処理がキャンセルされるかどうかの確認に役立ちます。

エラーハンドリングのテスト

AbortControllerを使用した際のエラーハンドリングもテストしておくことが重要です。特に、AbortErrorが発生した場合に適切に処理されているかどうかを確認します。

test('should handle errors correctly when aborted', async () => {
  const controller = new AbortController();
  const signal = controller.signal;

  const fetchPromise = fetchData(signal);

  controller.abort();

  try {
    await fetchPromise;
  } catch (error) {
    expect(error.name).toBe('AbortError');
    // 追加のエラーハンドリングが正しく行われるかを確認
  }
});

このテストでは、キャンセルが発生した際にエラーハンドリングが正しく行われているかを確認しています。これにより、AbortControllerを利用したエラーハンドリングが想定どおりに機能することを検証できます。

まとめ

AbortControllerを使った非同期処理のユニットテストでは、タイミングやエラーハンドリング、複数のリクエストを同時に扱う場合のキャンセル処理をしっかりとテストすることが重要です。Jestのようなテストツールを活用すれば、非同期処理に対するテストの精度を高め、バグの少ない堅牢なアプリケーションを構築できます。次章では、よくある問題とそれに対する解決策を紹介します。

よくある問題とその解決策

AbortControllerを使った非同期処理のキャンセルは便利ですが、開発中にいくつかのよくある問題に直面することがあります。このセクションでは、非同期処理のキャンセルに関連する一般的な問題と、それに対する効果的な解決策を紹介します。

問題1: キャンセルされない非同期処理

AbortControllerを正しく設定しても、非同期処理がキャンセルされないケースがあります。これは、多くの場合、非同期処理がキャンセル可能な構造になっていないことが原因です。例えば、fetch以外の非同期処理では、AbortSignalを受け取ってキャンセルをトリガーする処理が必要です。

解決策

fetchのようにネイティブにキャンセル対応しているAPIを使用する場合は、signalプロパティにAbortSignalを渡す必要があります。しかし、他の非同期処理であれば、以下のように手動でキャンセルチェックを実装する必要があります。

const customAsyncFunction = (signal: AbortSignal) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    // キャンセルが発生した場合にPromiseを拒否
    if (signal.aborted) {
      return reject(new Error('操作がキャンセルされました'));
    }

    signal.addEventListener('abort', () => {
      reject(new Error('操作がキャンセルされました'));
    });

    // 通常の非同期処理
    setTimeout(() => {
      resolve('完了');
    }, 3000);
  });
};

const controller = new AbortController();
customAsyncFunction(controller.signal)
  .then(result => console.log(result))
  .catch(error => console.error(error.message));

// 1秒後にキャンセル
setTimeout(() => {
  controller.abort();
}, 1000);

このように、AbortSignalがキャンセルされたかどうかを手動で監視する処理を追加することで、非同期処理を確実にキャンセルできるようにします。

問題2: 複数のキャンセルを管理できない

アプリケーションの規模が大きくなると、複数の非同期処理を同時に管理し、それぞれの処理を個別にキャンセルする必要が出てきます。誤って複数の処理が一つのAbortControllerに依存していると、すべての処理が意図せずキャンセルされてしまうことがあります。

解決策

個別にキャンセルが必要な場合は、それぞれの非同期処理に対して新しいAbortControllerを生成するようにします。また、複数の非同期処理をまとめてキャンセルしたい場合には、一つのAbortControllerを再利用することで、複数の非同期処理を同時にキャンセルできます。

const controller1 = new AbortController();
const controller2 = new AbortController();

const fetchData1 = fetch('https://api.example.com/data1', { signal: controller1.signal });
const fetchData2 = fetch('https://api.example.com/data2', { signal: controller2.signal });

// 個別にキャンセル
setTimeout(() => {
  controller1.abort(); // fetchData1をキャンセル
}, 1000);

setTimeout(() => {
  controller2.abort(); // fetchData2をキャンセル
}, 2000);

これにより、処理を個別にキャンセルすることが可能になります。

問題3: キャンセル後のリソースリーク

非同期処理がキャンセルされた後、クリーンアップ処理が適切に行われていない場合、リソースが解放されずリークが発生することがあります。特に、大量の非同期処理やリソースを消費する処理がキャンセルされた際には、メモリやネットワークリソースのリークが問題となります。

解決策

非同期処理がキャンセルされた場合に、後処理を確実に行うためにfinallyブロックを活用します。これにより、キャンセルの有無にかかわらず、リソースの解放を保証できます。

const fetchData = async (signal: AbortSignal) => {
  try {
    const response = await fetch('https://api.example.com/data', { signal });
    const data = await response.json();
    return data;
  } catch (error) {
    if (error.name === 'AbortError') {
      console.log('リクエストがキャンセルされました');
    } else {
      console.error('エラーが発生しました:', error);
    }
    throw error;
  } finally {
    console.log('リソースをクリーンアップしました');
  }
};

const controller = new AbortController();
fetchData(controller.signal).catch(() => {});

// キャンセル
setTimeout(() => {
  controller.abort();
}, 1000);

finallyブロックを使用することで、非同期処理が成功した場合でもキャンセルされた場合でも、リソースが適切に解放されます。

問題4: キャンセル操作が遅れる

非同期処理が長時間実行されている場合、キャンセルがすぐに反映されないことがあります。これは、キャンセルシグナルが処理の内部で頻繁にチェックされていないことが原因です。

解決策

非同期処理内でキャンセルシグナルを適宜確認し、処理の進行状況に応じて素早くキャンセルを反映させます。以下の例では、ループ処理の中でAbortSignalを定期的に確認しています。

const longRunningTask = (signal: AbortSignal) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    let counter = 0;

    const intervalId = setInterval(() => {
      if (signal.aborted) {
        clearInterval(intervalId);
        return reject(new Error('操作がキャンセルされました'));
      }

      counter += 1;
      console.log('カウンター:', counter);

      if (counter >= 10) {
        clearInterval(intervalId);
        resolve('タスク完了');
      }
    }, 1000);
  });
};

const controller = new AbortController();
longRunningTask(controller.signal).catch((error) => console.error(error.message));

// 3秒後にキャンセル
setTimeout(() => {
  controller.abort();
}, 3000);

この例では、1秒ごとにキャンセルシグナルをチェックして、素早くキャンセル操作を反映させることができます。

まとめ

AbortControllerを使った非同期処理のキャンセルには、いくつかの一般的な問題がありますが、適切な方法で対処することで、これらの問題を回避できます。非同期処理を頻繁にキャンセルする場合でも、キャンセル操作が迅速に行われ、リソースが適切に解放されるようにすることが重要です。次章では、キャンセル処理がパフォーマンスに与える影響について詳しく解説します。

パフォーマンスへの影響

AbortControllerを使用した非同期処理のキャンセルは、アプリケーションのパフォーマンスに大きな影響を与えることがあります。キャンセル機能を適切に実装することで、リソースの無駄遣いやレスポンス時間の遅延を防ぎ、アプリケーション全体の効率を向上させることが可能です。このセクションでは、非同期処理のキャンセルがどのようにパフォーマンスに影響するかについて詳しく説明します。

パフォーマンス向上の理由

非同期処理をキャンセルすることによって、特に以下の2つの観点からアプリケーションのパフォーマンスが向上します。

1. リソースの最適な利用

非同期処理が不要になった場合、それをキャンセルしないとリクエストやメモリを消費し続けるため、リソースの無駄遣いが発生します。これが特に顕著なのは、以下のようなシチュエーションです。

  • 長時間実行されるAPIリクエスト: ネットワーク帯域を無駄に消費し、サーバー負荷が増加する。
  • 複数の非同期リクエスト: 同時に多くのリクエストが行われる場合、不要なリクエストをキャンセルしないと、クライアントおよびサーバー側の処理能力が低下する。

AbortControllerを使用することで、不要な非同期処理を素早く停止でき、システム資源（CPU、メモリ、ネットワーク帯域）を効率的に利用することが可能です。

2. ユーザー体験の向上

アプリケーションのレスポンスが速く、リソースが無駄に消費されないことは、最終的にユーザー体験を向上させます。例えば、次のような状況ではキャンセル機能が特に有用です。

  • ユーザーインターフェース（UI）の反応速度: 不要なリクエストをキャンセルすることで、UIの操作がスムーズに行われるようになります。たとえば、検索ボックスに文字を入力した際に、すぐに結果が表示されるような体験が可能です。
  • 複数ページ間の移動: ユーザーが異なるページに遷移する際、前のページの非同期処理をキャンセルすることで、ページ遷移が迅速に行われます。

パフォーマンス上の注意点

AbortControllerを適切に使用することで多くのパフォーマンス向上が期待できますが、いくつかの注意点もあります。

1. 過剰なキャンセル処理

大量の非同期処理をキャンセルしすぎると、逆にオーバーヘッドが発生する可能性があります。例えば、短い間隔でリクエストをキャンセルし続けると、その度にリソースが割り当てられ、解放されるため、結果的にシステム全体のパフォーマンスが低下することがあります。キャンセルするタイミングを適切に判断することが重要です。

2. キャンセルのタイミング

非同期処理のキャンセルを適切に行うためには、キャンセルするタイミングに注意する必要があります。キャンセルが遅れると、リソースが無駄に消費されるだけでなく、ユーザー体験に悪影響を与えることがあります。例えば、APIリクエストの結果が不要になったときに、即座にキャンセルを行わないと、サーバーリクエストが無駄に発生し続ける可能性があります。

キャンセル処理の最適化

パフォーマンスを最適化するためには、AbortControllerを使用したキャンセル処理の設計にいくつかの工夫が必要です。

1. バッチリクエストの最適化

キャンセルが必要な状況が頻繁に発生する場合は、バッチリクエストを活用することで、不要な個別リクエストを削減できます。たとえば、ユーザーが入力するたびにAPIリクエストを送信する代わりに、一定の間隔で一つのリクエストを送信するようにバッチ処理を行うことで、リクエスト回数を最小限に抑えることができます。

let controller: AbortController | null = null;
let timeoutId: number | null = null;

const handleInput = (query: string) => {
  if (controller) {
    controller.abort(); // 以前のリクエストをキャンセル
  }

  if (timeoutId) {
    clearTimeout(timeoutId); // 以前のタイマーをクリア
  }

  // 新しいリクエストを遅延して送信
  timeoutId = setTimeout(() => {
    controller = new AbortController();
    fetchData(query, controller.signal);
  }, 500); // 500ms後にリクエストを送信
};

このように、連続する操作を一括で処理することで、無駄なリクエストを削減し、アプリケーションのパフォーマンスを向上させます。

2. 長時間実行される処理のキャンセル

特に、非同期で時間のかかる処理が含まれている場合は、定期的にキャンセルシグナルを確認し、リソースが消費され続けないように工夫します。長時間かかる処理をキャンセルすることで、アプリケーションが不要な負荷にさらされることを防ぎます。

パフォーマンス計測の重要性

AbortControllerのキャンセル処理によるパフォーマンス向上は、アプリケーション全体の動作環境によって異なります。そのため、キャンセル処理を実装した後には、パフォーマンス計測を行い、実際に改善が見られるかを確認することが大切です。

  • ネットワークの負荷: キャンセル前後で、ネットワークリクエスト数がどのように変化するかを確認します。
  • メモリ使用量: キャンセル処理によって、不要なメモリ消費が削減されているかをモニタリングします。
  • レスポンス時間: ユーザー操作に対するレスポンスが向上しているか、特に検索やフォーム入力時に体感できる改善があるかを計測します。

まとめ

AbortControllerを使用した非同期処理のキャンセルは、パフォーマンス向上のために不可欠な技術です。適切に実装することで、リソースの無駄遣いを防ぎ、アプリケーションのレスポンス速度を向上させることができます。しかし、キャンセル処理の過剰な使用や、タイミングのミスが逆効果になる場合もあるため、設計時には慎重に考慮する必要があります。次章では、他の非同期処理のキャンセル方法とAbortControllerとの比較について解説します。

他の非同期処理キャンセル方法との比較

AbortControllerは、ブラウザやTypeScriptの環境で非同期処理をキャンセルするための強力なツールですが、他にも非同期処理のキャンセルを実現する方法があります。ここでは、AbortControllerと、他の非同期処理のキャンセル方法を比較し、それぞれの利点と欠点を解説します。

Promise.raceを使ったキャンセル

Promise.raceは、複数のPromiseのうち最初に完了したものを返し、残りのPromiseを無視する機能を持っています。これを利用して、一定時間内に非同期処理が完了しなければタイムアウトさせる、といったキャンセル機能を実装することが可能です。

const fetchDataWithTimeout = (url: string, timeout: number) => {
  const fetchPromise = fetch(url);
  const timeoutPromise = new Promise((_, reject) =>
    setTimeout(() => reject(new Error('Timeout')), timeout)
  );

  return Promise.race([fetchPromise, timeoutPromise]);
};

fetchDataWithTimeout('https://api.example.com/data', 3000)
  .then(response => console.log('データ取得成功:', response))
  .catch(error => console.error('エラー:', error.message));

利点

  • シンプルな実装: Promise.raceを使えば、特定の条件（例えばタイムアウト）に基づいて非同期処理を中止することが簡単に実現できます。
  • 複雑な設定不要: AbortControllerのようにシグナルを管理する必要がなく、短いコードでキャンセル処理が可能です。

欠点

  • リソースが解放されない: 実際にキャンセルされた非同期処理自体はバックグラウンドで動作し続けるため、ネットワークリクエストなどは完了まで実行されます。AbortControllerのように完全にキャンセルできるわけではありません。
  • 柔軟性が低い: Promise.raceはタイムアウトなどの特定の条件でのキャンセルに有効ですが、ユーザー操作によるキャンセルや他の外部イベントに応じたキャンセルには適していません。

手動フラグによるキャンセル

もう一つの方法は、非同期処理の実行中に手動でフラグをチェックし、キャンセル条件を満たしたら処理を途中で停止するというものです。これは、非同期処理が長時間続くタスク（例えばループや逐次的な処理）でよく使われます。

let isCancelled = false;

const longRunningTask = async () => {
  for (let i = 0; i < 10; i++) {
    if (isCancelled) {
      console.log('タスクがキャンセルされました');
      return;
    }
    console.log('処理中:', i);
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
  }
  console.log('タスク完了');
};

// タスクを実行
longRunningTask();

// 3秒後にキャンセル
setTimeout(() => {
  isCancelled = true;
}, 3000);

利点

  • カスタム処理が可能: 自分でキャンセル条件を自由に設定できるため、複雑なキャンセルロジックが必要な場合に便利です。
  • ライブラリに依存しない: 標準的なJavaScript機能のみを使うため、外部のAPIやライブラリに依存せず実装できます。

欠点

  • キャンセルの管理が煩雑: 手動でフラグを管理する必要があり、特に複数の非同期処理が絡む場合はコードが複雑になります。
  • リソース管理が難しい: 手動でのキャンセルは、AbortControllerほど厳密にリソースを管理することができず、メモリやネットワークの消費が続く可能性があります。

RxJSのキャンセル機能

RxJSはリアクティブプログラミングライブラリで、ストリームの操作や非同期処理のキャンセルが簡単に行える機能を持っています。RxJSでは、unsubscribe()メソッドを使うことで、ストリームの途中で処理をキャンセルすることができます。

import { fromEvent } from 'rxjs';
import { ajax } from 'rxjs/ajax';
import { switchMap, takeUntil } from 'rxjs/operators';

// ボタンクリックイベントを取得
const button = document.querySelector('button');
const clicks$ = fromEvent(button, 'click');

// APIリクエストをキャンセル可能に
const fetchData$ = clicks$.pipe(
  switchMap(() => ajax.getJSON('https://api.example.com/data')),
  takeUntil(clicks$) // クリックが発生したらキャンセル
);

const subscription = fetchData$.subscribe({
  next: data => console.log('データ取得:', data),
  error: err => console.error('エラー:', err),
});

// 任意のタイミングでキャンセル
setTimeout(() => {
  subscription.unsubscribe();
  console.log('リクエストがキャンセルされました');
}, 3000);

利点

  • リアクティブな処理: ストリームに対して柔軟な操作が可能で、イベント駆動型の非同期処理には非常に適しています。
  • 簡単なキャンセル: unsubscribe()を使えば簡単にキャンセルでき、ストリームが途中で終了します。

欠点

  • RxJSの学習コスト: RxJSは強力ですが、学習曲線が急であり、シンプルなキャンセル機能のために導入するにはオーバーヘッドが大きい場合があります。
  • 依存性: 他の標準的なAPIと異なり、RxJSを使用するためには追加のライブラリを導入する必要があります。

AbortControllerとの比較

AbortControllerは、キャンセルシグナルを使って非同期処理を完全に停止できるため、他のキャンセル方法に比べて以下の利点があります。

利点

  • 完全なキャンセル: AbortControllerはネットワークリクエストや他の非同期処理を完全に停止でき、不要な処理やリソース消費を防ぎます。
  • 標準API: AbortControllerはブラウザ標準APIであり、追加のライブラリを必要とせず、TypeScriptとも高い互換性を持ちます。
  • 柔軟性: fetch以外にも、カスタムの非同期処理や他のPromiseベースのAPIに適用することができます。

欠点

  • 使いどころが限られる: 他のキャンセル方法に比べて、簡易的なキャンセルや特定の条件下でのキャンセルにはやや複雑です。
  • 非対応のAPIもある: すべての非同期APIがAbortControllerに対応しているわけではないため、手動で対応させる必要がある場合があります。

まとめ

AbortControllerは、非同期処理を完全にキャンセルできるため、効率的でリソース管理がしやすいキャンセル方法です。他の方法（Promise.raceや手動フラグなど）も状況に応じて有用ですが、それぞれ利点と欠点が異なります。特定のユースケースやプロジェクトの要件に応じて、最適なキャンセル方法を選択することが重要です。次章では、これまでの内容をまとめます。

まとめ

本記事では、TypeScriptにおけるAbortControllerを使った非同期処理のキャンセル方法について詳しく解説しました。AbortControllerは、非同期処理を効率的にキャンセルし、リソースの無駄遣いを防ぐための非常に強力なツールです。具体的な実装方法やユニットテストの実装、よくある問題とその解決策、さらに他のキャンセル方法との比較を通じて、キャンセル処理の重要性と応用範囲について学びました。

適切なキャンセル処理を実装することで、アプリケーションのパフォーマンスやユーザー体験を大幅に向上させることができます。AbortControllerを活用して、非同期処理の管理をより効率的に行いましょう。

TypeScript
非同期処理 TypeScript AbortController キャンセル処理

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目次
  1. 非同期処理の基本と課題
  2. AbortControllerとは何か
    1. 主な構成要素
    2. 使用例
  3. AbortControllerを使ったキャンセル処理の仕組み
    1. キャンセル処理の流れ
    2. 実装例
    3. キャンセル処理のポイント
    4. 複数の非同期処理に対するキャンセル
  4. 型サポートを利用したAbortControllerの実装
    1. AbortControllerの型定義
    2. ポイント1: 型安全なエラーハンドリング
    3. ポイント2: 型安全な非同期処理
    4. 型サポートを活用した柔軟なキャンセル処理
    5. まとめ
  5. エラーハンドリングと例外処理
    1. AbortErrorのキャッチと処理
    2. エラーハンドリングの重要なポイント
    3. エラーハンドリングのベストプラクティス
  6. 実践的な応用例
    1. 応用例1: 検索ボックスの入力によるAPIリクエストキャンセル
    2. 応用例2: 無限スクロールのキャンセル処理
    3. 応用例3: 複数APIリクエストの同時キャンセル
    4. まとめ
  7. ユニットテストの実装
    1. テストツールの選定
    2. 基本的な非同期処理のテスト
    3. 時間を制御したキャンセルテスト
    4. 複数のリクエストに対するキャンセルのテスト
    5. エラーハンドリングのテスト
    6. まとめ
  8. よくある問題とその解決策
    1. 問題1: キャンセルされない非同期処理
    2. 問題2: 複数のキャンセルを管理できない
    3. 問題3: キャンセル後のリソースリーク
    4. 問題4: キャンセル操作が遅れる
    5. まとめ
  9. パフォーマンスへの影響
    1. パフォーマンス向上の理由
    2. パフォーマンス上の注意点
    3. キャンセル処理の最適化
    4. パフォーマンス計測の重要性
    5. まとめ
  10. 他の非同期処理キャンセル方法との比較
    1. Promise.raceを使ったキャンセル
    2. 手動フラグによるキャンセル
    3. RxJSのキャンセル機能
    4. AbortControllerとの比較
    5. まとめ
  11. まとめ