From 18aee21e79a13526191109aa9fd34efca89a5b14 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ruan Yifeng Date: Fri, 12 Jun 2015 08:29:01 +0800 Subject: [PATCH] add async.md --- docs/async.md | 202 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ sidebar.md | 1 + 2 files changed, 203 insertions(+) diff --git a/docs/async.md b/docs/async.md index 152d696..40c5b9e 100644 --- a/docs/async.md +++ b/docs/async.md @@ -1,5 +1,207 @@ # 异步操作 +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。 + +- 回调函数 +- 事件监听 +- 发布/订阅 +- Promise 对象 + +ES6将JavaScript异步编程带入了一个全新的阶段。 + +## 基本概念 + +### 异步 + +所谓"异步"，简单说就是一个任务分成两段，先执行第一段，然后转而执行其他任务，等做好了准备，再回过头执行第二段。 + +比如，有一个任务是读取文件进行处理，任务的第一段是向操作系统发出请求，要求读取文件。然后，程序执行其他任务，等到操作系统返回文件，再接着执行任务的第二段（处理文件）。这种不连续的执行，就叫做异步。 + +相应地，连续的执行就叫做同步。由于是连续执行，不能插入其他任务，所以操作系统从硬盘读取文件的这段时间，程序只能干等着。 + +### 回调函数 + +JavaScript语言对异步编程的实现，就是回调函数。所谓回调函数，就是把任务的第二段单独写在一个函数里面，等到重新执行这个任务的时候，就直接调用这个函数。它的英语名字callback，直译过来就是"重新调用"。 + +读取文件进行处理，是这样写的。 + +```javascript +fs.readFile('/etc/passwd', function (err, data) { + if (err) throw err; + console.log(data); +}); +``` + +上面代码中，readFile函数的第二个参数，就是回调函数，也就是任务的第二段。等到操作系统返回了`/etc/passwd`这个文件以后，回调函数才会执行。 + +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。 + +### Promise + +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，代码如下。 + +```javascript +fs.readFile(fileA, function (err, data) { + fs.readFile(fileB, function (err, data) { + // ... + }); +}); +``` + +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）。 + +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。采用Promise，连续读取多个文件，写法如下。 + +```javascript +var readFile = require('fs-readfile-promise'); + +readFile(fileA) +.then(function(data){ + console.log(data.toString()); +}) +.then(function(){ + return readFile(fileB); +}) +.then(function(data){ + console.log(data.toString()); +}) +.catch(function(err) { + console.log(err); +}); +``` + +上面代码中，我使用了fs-readfile-promise模块，它的作用就是返回一个Promise版本的readFile函数。Promise提供then方法加载回调函数，catch方法捕捉执行过程中抛出的错误。 + +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。 + +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。 + +那么，有没有更好的写法呢？ + +## Generator函数 + +### 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。 + +- 第一步，协程A开始执行。 +- 第二步，协程A执行到一半，进入暂停，执行权转移到协程B。 +- 第三步，（一段时间后）协程B交还执行权。 +- 第四步，协程A恢复执行。 + +上面流程的协程A，就是异步任务，因为它分成两段（或多段）执行。 + +举例来说，读取文件的协程写法如下。 + +```javascript +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。 + +### 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。Generator函数的执行方法如下。 + +```javascript +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。 + +### 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。 + +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。 + +```javascript +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 } +``` + +上面代码中，第一个next方法的value属性，返回表达式`x + 2`的值（3）。第二个next方法带有参数2，这个参数可以传入 Generator 函数，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）。 + +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。 + +```javascript +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。 + +### 异步任务的封装 + +下面看看如何使用 Generator 函数，执行一个真实的异步任务。 + +```javascript +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。 + +执行这段代码的方法如下。 + +```javascript +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。 + +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）。 + ## co函数库 如果并发执行异步操作，可以将异步操作都放入一个数组，跟在yield语句后面。 diff --git a/sidebar.md b/sidebar.md index ce8d4ba..8cbc8eb 100644 --- a/sidebar.md +++ b/sidebar.md @@ -18,6 +18,7 @@ 1. [Iterator和for...of循环](#docs/iterator) 1. [Generator函数](#docs/generator) 1. [Promise对象](#docs/promise) +1. [异步操作](#docs/async) 1. [Class和Module](#docs/class) 1. [编程风格](#docs/style) 1. [参考链接](#docs/reference)