title: ECMAScript 6入门-13_异步操作
date: 2018.1.28
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三 异步操作

2018.1.28 星期日 22:18


p171-P194

异步编程对JavaScript语言太重要。JavaScript只有一根线程,如果没有异步编程,根本没法用,非卡死不可。

ES6诞生以前,异步编程的方法,大概有下面四种。
1. 回调函数
2. 事件监听
3. 发布/订阅
4. Promise 对象
ES6将JavaScript异步编程带入了一个全新的阶段。
### 3.1 基本概念
1. 异步
2. 回调函数

fs.readFile(‘/etc/passwd’, function (err, data) {
if (err) throw err;
console.log(data);
});
/EXTERNAL/ 一个有趣的问题是,为什么Node.js约定,回调函数的第一个参数,必须是错误对象err(如果没有错误,该参数就是null)?原因是执行分成两段,在这两段之间抛出的错误,程序无法捕捉,只能当作参数,传入第二段。
3. Promise
/BACKGROUND/ 回调函数本身并没有问题,它的问题出现在多个回调函数嵌套。假定读取A文件之后,再读取B文件,不难想象,如果依次读取多个文件,就会出现多重嵌套。代码不是纵向发展,而是横向发展,很快就会乱成一团,无法管理。这种情况就称为“回调函数噩梦”(callback hell)。

/RESOLVE/ Promise就是为了解决这个问题而提出的。它不是新的语法功能,而是一种新的写法*,允许将回调函数的横向加载,改成纵向加载。

可以看到,Promise 的写法只是回调函数的改进,使用then方法以后,异步任务的两段执行看得更清楚了,除此以外,并无新意。
/PROBLEMS/ Promise 的最大问题是代码冗余,原来的任务被Promise 包装了一下,不管什么操作,一眼看去都是一堆then,原来的语义变得很不清楚。
4. 那么,有没有更好的写法呢
### 3.2 Generator函数
#### 1 协程
传统的编程语言,早有异步编程的解决方案(其实是多任务的解决方案)。其中有一种叫做”协程”(coroutine),意思是多个线程互相协作,完成异步任务。
协程有点像函数,又有点像线程。它的运行流程大致如下。
。。
function asnycJob() {
// …其他代码
var f = yield readFile(fileA);
// …其他代码
}
上面代码的函数asyncJob是一个协程,它的奥妙就在其中的yield命令。它表示执行到此处,执行权将交给其他协程。也就是说,yield命令是异步两个阶段的分界线。
协程遇到 yield 命令就暂停,等到执行权返回,再从暂停的地方继续往后执行。它的最大优点,就是代码的写法非常像同步操作,如果去除yield命令,简直一模一样。
#### 2 Generator函数的概念
Generator函数是协程在ES6的实现,最大特点就是可以交出函数的执行权(即暂停执行)。

整个Generator函数就是一个封装的异步任务,或者说是异步任务的容器。异步操作需要暂停的地方,都用yield语句注明。

function gen(x){
var y = yield x + 2;
return y;
}
var g = gen(1);
g.next() // { value: 3, done: false }
g.next() // { value: undefined, done: true }
上面代码中,调用Generator函数,会返回一个内部指针(即遍历器)g 。这是Generator函数不同于普通函数的另一个地方,即执行它不会返回结果,返回的是指针对象。调用指针g的next方法,会移动内部指针(即执行异步任务的第一段),指向第一个遇到的yield语句,上例是执行到 x + 2 为止。
换言之,next方法的作用是分阶段执行Generator函数。每次调用next方法,会返回一个对象,表示当前阶段的信息(value属性和done属性)。value属性是yield语句后面表达式的值,表示当前阶段的值;done属性是一个布尔值,表示Generator函数是否执行完毕,即是否还有下一个阶段。
#### 3 Generator函数的数据交换和错误处理
Generator函数可以暂停执行和恢复执行,这是它能封装异步任务的根本原因。除此之外,它还有两个特性,使它可以作为异步编程的完整解决方案:函数体内外的数据交换和错误处理机制。
1. next方法返回值的value属性,是Generator函数向外输出数据;next方法还可以接受参数,这是向Generator函数体内输入数据。

function
gen(x){
var y = yield x + 2;
return y;
}
var g = gen(1);
g.next() // { value: 3, done: false }
g.next(2) // { value: 2, done: true }
作为上个阶段异步任务的返回结果,被函数体内的变量y接收。因此,这一步的 value 属性,返回的就是2(变量y的值)。
2. Generator 函数内部还可以部署错误处理代码,捕获函数体外抛出的错误。

function gen(x){
try {
var y = yield x + 2;
} catch (e){
console.log(e);
}
return y;
}
var g = gen(1);
g.next();
g.throw(’出错了’);
// 出错了
上面代码的最后一行,Generator函数体外,使用指针对象的throw方法抛出的错误,可以被函数体内的try …catch代码块捕获。这意味着,出错的代码与处理错误的代码,实现了时间和空间上的分离,这对于异步编程无疑是很重要的
#### 4 异步任务的封装
1. 下面看看如何使用 Generator 函数,执行一个真实的异步任务。

var fetch = require(‘node-fetch’);
function
gen(){
var url = ‘https://api.github.com/users/github';
var result = yield fetch(url);
console.log(result.bio);
}
上面代码中,Generator函数封装了一个异步操作,该操作先读取一个远程接口,然后从JSON格式的数据解析信息。就像前面说过的,这段代码非常像同步操作,除了加上了yield命令。

2. 执行这段代码的方法如下。

var g = gen();
var result = g.next();
result.value.then(function(data){
return data.json();
}).then(function(data){
g.next(data);
});
上面代码中,首先执行Generator函数,获取遍历器对象,然后使用next 方法(第二行),执行异步任务的第一阶段。由于Fetch模块返回的是一个Promise对象,因此要用then方法调用下一个next 方法。

/PROBLEMS/ 可以看到,虽然 Generator 函数将异步操作表示得很简洁,但是流程管理却不方便(即何时执行第一阶段、何时执行第二阶段)。
### 3.3 Thunk函数
var x = 1;
function f(m){
return m 2;
}
f(x + 5)
#### 1 参数的求值策略
1. 一种意见是”传值调用”(call by value),即在进入函数体之前,就计算 x + 5 的值(等于6),再将这个值传入函数f 。C语言就采用这种策略。
f(6)
2. 另一种意见是”传名调用”(call by name),即直接将表达式 x + 5 传入函数体,只在用到它的时候求值。Hskell语言采用这种策略。
`(x + 5)
23. 传值调用和传名调用,哪一种比较好?回答是各有利弊。传值调用比较简单,但是对参数求值的时候,实际上还没用到这个参数,有可能造成性能损失。 ``
function f(a, b){
return b;
}
f(3 x x - 2 x - 1, x);
`

#### 2 Thunk函数的含义
编译器的”传名调用”实现,往往是将参数放到一个临时函数之中,再将这个临时函数传入函数体。这个临时函数就叫做Thunk函数
function f(m){
return m
2;
}
f(x + 5);
// 等同于
var thunk = function () {
return x + 5;
};
function f(thunk){
return thunk() * 2;
}

2018.1.29 01:10


2018.1.29 星期一 21:53

3 JavaScript语言的Thunk函数

JavaScript语言是传值调用,它的Thunk函数含义有所不同。在JavaScript语言中,Thunk函数替换的不是表达式,而是多参数函数,将其替换成单参数的版本,且只接受回调函数作为参数
// 正常版本的readFile(多参数版本)
fs.readFile(fileName, callback);
// Thunk版本的readFile(单参数版本)
var readFileThunk = Thunk(fileName);
readFileThunk(callback);
var Thunk = function (fileName){
return function (callback){
return fs.readFile(fileName, callback);
};
};
上面代码中,fs模块的readFile方法是一个多参数函数,两个参数分别为文件名和回调函数。经过转换器处理,它变成了一个单参数函数,只接受回调函数作为参数。这个单参数版本,就叫做Thunk函数。

任何函数,只要参数有回调函数,就能写成Thunk函数的形式。下面是一个简单的Thunk函数转换器。
var Thunk = function(fn){
return function (){
var args = Array.prototype.slice.call(arguments);
return function (callback){
args.push(callback);
return fn.apply(this, args);
}
};
};
使用上面的转换器,生成 fs.readFile 的Thunk函数。

var readFileThunk = Thunk(fs.readFile);
readFileThunk(fileA)(callback);

4 Thunkify模块

生产环境的转换器,建议使用Thunkify模块。

Thunkify的源码与上一节那个简单的转换器非常像。
它的源码主要多了一个检查机制,变量called确保回调函数只运行一次。这样的设计与下文的Generator函数相关

5 Generator 函数的流程管理

你可能会问, Thunk函数有什么用?回答是以前确实没什么用,但是ES6有了Generator函数,Thunk函数现在可以用于Generator函数的自动流程管理
以读取文件为例。下面的Generator函数封装了两个异步操作。

var fs = require('fs');
var thunkify = require('thunkify');
var readFile = thunkify(fs.readFile);
var gen = function* (){
    var r1 = yield readFile('/etc/fstab');
    console.log(r1.toString());
    var r2 = yield readFile('/etc/shells');
    console.log(r2.toString());
};

上面代码中,yield命令用于将程序的执行权移出Generator函数,那么就需要一种方法,将执行权再交还给Generator函数。
这种方法就是Thunk函数,因为它可以在回调函数里,将执行权交还给Generator函数。为了便于理解,我们先看如何手动执行上面这个Generator函数。

6 Thunk函数的自动流程管理

Thunk函数真正的威力,在于可以自动执行Generator函数。
$_EXCLUDE:略过,Thunk 没有感觉到目前的需要;

3.4 co模块

1 基本用法

用于Generator函数的自动执行。
co模块可以让你不用编写Generator函数的执行器。

var co = require('co');
co(gen);

co函数返回一个Promise对象,因此可以用then方法添加回调函数。

2 co模块的原理

Generator就是一个异步操作的容器。它的自动执行需要一种机制,当异步操作有了结果,能够自动交回执行权。
两种方法可以做到这一点。
(1)回调函数。将异步操作包装成Thunk函数,在回调函数里面交回执行权。
(2)Promise 对象。将异步操作包装成Promise对象,用then方法交回执行权。
co模块其实就是将两种自动执行器(Thunk函数和Promise对象),包装成一个模块。使用co的前提条件是,Generator函数的yield命令后面,只能是Thunk函数或Promise对象。

上一节已经介绍了基于Thunk函数的自动执行器。下面来看,基于Promise对象的自动执行器。这是理解co模块必须的。

3 基于Promise对象的自动执行

4 co模块的源码

5 处理并发的异步操作

$_EXCLUDE:知道上面两个都是用来自动执行Generator函数的。。慢慢理解吧

3.5 async函数

1 含义

Generator函数的语法糖。

var fs = require('fs');
    var readFile = function (fileName){
    return new Promise(function (resolve, reject){
        fs.readFile(fileName, function(error, data){
        if (error) reject(error);
        resolve(data);
        });
    });
};
var gen = function* (){
    var f1 = yield readFile('/etc/fstab');
    var f2 = yield readFile('/etc/shells');
    console.log(f1.toString());
    console.log(f2.toString());
};

写成 async 函数

var asyncReadFile = async function (){
    var f1 = await readFile('/etc/fstab');
    var f2 = await readFile('/etc/shells');
    console.log(f1.toString());
    console.log(f2.toString());
};

async 函数对 Generator 函数的改进,体现在以下三点。
(1)内置执行器。Generator函数的执行必须靠执行器,所以才有了co模块,而async 函数自带执行器。也就是说,async函数的执行,与普通函数一模一样,只要一行。

var result = asyncReadFile();

(2)更好的语义。async和await,比起星号和yield,语义更清楚了。async表示函数里有异步操作,await 表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。
(3)更广的适用性。 co模块约定,yield命令后面只能是Thunk函数或Promise对象,而async函数的await命令后面,可以跟Promise对象和原始类型的值(数值、字符串和布尔值,但这时等同于同步操作)。

2 async函数的实现

async 函数的实现,就是将 Generator 函数和自动执行器,包装在一个函数里。

spawn 函数的实现,基本就是前文自动执行器的翻版。
$_FALLBACK:前面介绍的两个chunk,co;主角终于出场了

而是属于 ES7。目前,它仍处于提案阶段,但是转码器 Babel 和 regenerator 都已经支持,转码后就能使用。

3 async 函数的用法

同Generator函数一样,async函数返回一个Promise对象,可以使用then方法添加回调函数。当函数执行的时候,一旦遇到 await 就会先返回,等到触发的异步操作完成,再接着执行函数体内后面的语句。

  1. 下面是一个例子。

    async function getStockPriceByName(name) {
        var symbol = await getStockSymbol(name);
        var stockPrice = await getStockPrice(symbol);
        return stockPrice;
    }
    getStockPriceByName('goog').then(function (result){
        console.log(result);
    });
    
  2. 下面的例子,指定多少毫秒后输出一个值

    function timeout(ms) {
        return new Promise((resolve) => {
            setTimeout(resolve, ms);
        });
    }
    async function asyncPrint(value, ms) {
        await timeout(ms);
        console.log(value)
    }
    asyncPrint('hello world', 50);         
    

    4 注意点

  3. await命令后面的Promise对象,运行结果可能是rejected,所以最好把await命令放在try…catch代码块中。

    async function myFunction() {
    try {
        await somethingThatReturnsAPromise();
    } catch (err) {
        console.log(err);
    }
    }
    // 另一种写法
    async function myFunction() {
    await somethingThatReturnsAPromise().catch(function (err){
        console.log(err);
    };
    }
    
  4. await命令只能用在async函数之中,如果用在普通函数,就会报错。
  5. 但是,如果将forEach方法的参数改成async函数,也有问题。

    async function dbFuc(db) {
        let docs = [{}, {}, {}];
        // 可能得到错误结果
        docs.forEach(async function (doc) {
            await db.post(doc);
        });
    }
    

    上面代码可能不会正常工作,原因是这时三个 db.post 操作将是并发执行,也就是同时执行,而不是继发执行。正确的写法是采用for循环。

  6. 如果确实希望多个请求并发执行,可以使用 Promise.all 方法。

    5 与Promise、Generator的比较

    假定某个DOM元素上面,部署了一系列的动画,前一个动画结束,才能开始后一个。如果当中有一个动画出错,就不再往下执行,返回上一个成功执行的动画的返回值。
  7. 首先是Promise的写法。

    function chainAnimationsPromise(elem, animations) {
        // 变量ret用来保存上一个动画的返回值
        var ret = null;
        // 新建一个空的Promise
        var p = Promise.resolve();
        // 使用then方法,添加所有动画
        for(var anim in animations) {
            p = p.then(function(val) {
                ret = val;
                return anim(elem);
            })
        }
        // 返回一个部署了错误捕捉机制的Promise
        return p.catch(function(e) {
            /* 忽略错误,继续执行 */
        }).then(function() {
            return ret;
        });
    }
    
  8. 接着是Generator函数的写法。

    function chainAnimationsGenerator(elem, animations) {
        return spawn(function*() {
            var ret = null;
            try {
                for(var anim of animations) {
                    ret = yield anim(elem);
                }
            } catch(e) {
                /* 忽略错误,继续执行 */
            }
            return ret;
        });
    }
    
  9. 最后是Async函数的写法。
    async function chainAnimationsAsync(elem, animations) {
        var ret = null;
        try {
            for(var anim of animations) {
                ret = await anim(elem);
            }
        } catch(e) {
            /* 忽略错误,继续执行 */
        }
        return ret;
    }        
    

2018.1.30 0:24

读后总结:

  1. 整个章节是在讲异步;
  2. 但是理解的不是很深入,只是”知道了”;
  3. 截止到目前,实际工作中接触的少;以后肯定要多接触