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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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）。
Thunk函数
参数的求值策略
Thunk函数早在上个世纪60年代就诞生了。
那时，编程语言刚刚起步，计算机学家还在研究，编译器怎么写比较好。一个争论的焦点是"求值策略"，即函数的参数到底应该何时求值。
var x = 1;
function f(m){
return m * 2;
}
f(x + 5)
上面代码先定义函数f，然后向它传入表达式x + 5。请问，这个表达式应该何时求值？
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(x + 5)
// 传值调用时，等同于
f(6)
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。
f(x + 5)
// 传名调用时，等同于
(x + 5) * 2
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);
上面代码中，函数f的第一个参数是一个复杂的表达式，但是函数体内根本没用到。对这个参数求值，实际上是不必要的。因此，有一些计算机学家倾向于"传名调用"，即只在执行时求值。
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;
}
上面代码中，函数f的参数x + 5被一个函数替换了。凡是用到原参数的地方，对Thunk函数求值即可。
这就是Thunk函数的定义，它是"传名调用"的一种实现策略，用来替换某个表达式。
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);
Thunkify模块
生产环境的转换器，建议使用Thunkify模块。
首先是安装。
$ npm install thunkify
使用方式如下。
var thunkify = require('thunkify');
var fs = require('fs');
var read = thunkify(fs.readFile);
read('package.json')(function(err, str){
// ...
});
Thunkify的源码与上一节那个简单的转换器非常像。
function thunkify(fn){
return function(){
var args = new Array(arguments.length);
var ctx = this;
for(var i = 0; i < args.length; ++i) {
args[i] = arguments[i];
}
return function(done){
var called;
args.push(function(){
if (called) return;
called = true;
done.apply(null, arguments);
});
try {
fn.apply(ctx, args);
} catch (err) {
done(err);
}
}
}
};
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。请看下面的例子。
function f(a, b, callback){
var sum = a + b;
callback(sum);
callback(sum);
}
var ft = thunkify(f);
ft(1, 2)(console.log);
// 3
上面代码中，由于thunkify只允许回调函数执行一次，所以只输出一行结果。
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。
var g = gen();
var r1 = g.next();
r1.value(function(err, data){
if (err) throw err;
var r2 = g.next(data);
r2.value(function(err, data){
if (err) throw err;
g.next(data);
});
});
上面代码中，变量g是Generator函数的内部指针，表示目前执行到哪一步。next方法负责将指针移动到下一步，并返回该步的信息（value属性和done属性）。
仔细查看上面的代码，可以发现Generator函数的执行过程，其实是将同一个回调函数，反复传入next方法的value属性。这使得我们可以用递归来自动完成这个过程。
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。下面就是一个基于Thunk函数的Generator执行器。
function run(fn) {
var gen = fn();
function next(err, data) {
var result = gen.next(data);
if (result.done) return;
result.value(next);
}
next();
}
run(gen);
上面代码的run函数，就是一个Generator函数的自动执行器。内部的next函数就是Thunk的回调函数。next函数先将指针移到Generator函数的下一步（gen.next方法），然后判断Generator函数是否结束（result.done 属性），如果没结束，就将next函数再传入Thunk函数（result.value属性），否则就直接退出。
有了这个执行器，执行Generator函数方便多了。不管有多少个异步操作，直接传入run函数即可。当然，前提是每一个异步操作，都要是Thunk函数，也就是说，跟在yield命令后面的必须是Thunk函数。
var gen = function* (){
var f1 = yield readFile('fileA');
var f2 = yield readFile('fileB');
// ...
var fn = yield readFile('fileN');
};
run(gen);
上面代码中，函数gen封装了n个异步的读取文件操作，只要执行run函数，这些操作就会自动完成。这样一来，异步操作不仅可以写得像同步操作，而且一行代码就可以执行。
Thunk函数并不是Generator函数自动执行的唯一方案。因为自动执行的关键是，必须有一种机制，自动控制Generator函数的流程，接收和交还程序的执行权。回调函数可以做到这一点，Promise 对象也可以做到这一点。
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。
co(function* () {
var values = [n1, n2, n3];
yield values.map(somethingAsync);
});
function* somethingAsync(x) {
// do something async
return y
}
上面的代码允许并发三个somethingAsync异步操作，等到它们全部完成，才会进行下一步。