基本概念
异步
所谓异步,简单来说就是一个任务不是连续完成的,可以理解成该任务被人为分成两段,先执行第一段,然后转而执行其他任务,等做好准备后再回过头执行第二段。
相应地,连续执行叫作同步。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,程序只能等待。
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时便直接调用这个函数。
Promise
回调函数本身没有问题,它的问题出现在多个回调函数嵌套上。假定读取A文件之后再读取B文件,代码如下
fs.readFile(fileA, 'utf-8', function(err, data) {
fs.readFile(fileB, 'utf-8', function(err, data) {
// ...
})
})
如果读取的是多个文件,那么就会出现多层嵌套。只要有一个操作需要修改,它的上层回调函数和下层回调函数都要跟着修改,无法管理。
Promise对象就是为了解决这个问题而被提出的。它不是新的语法功能,而是一种新的写法,允许将回调函数的嵌套改写成链式调用。
let readFile = require('fs-readfile-promise')
readFile(fileA)
.then(function(data) {
// ...
})
.then(function () {
// ...
})
.catch(function(err) {
// ...
})
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更清楚了,除此之外,并无新意。Promise最大的问题就是代码冗余,原来的任务被Promise包装之后,无论什么操作,一眼看去都是许多then的堆积,原来的语意变得很不清楚。所以就提出了Generator函数。
Generator函数
协程
传统的编程语言中早有异步编程的解决方案(其实是多任务的解决方案),其中一种叫作"协程",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执行到一般,进入暂停状态,执行权转移到协程B中
- 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,因为它分为两段(或多段)执行。
function* loadUi () {
let result = yield loadUiAsync()
let resp = JSON.parse(result)
console.log(result.value)
}
function loadUiAsync () {
// ...
it.next()
}
let it = loadUi()
it.next()
上面代码的函数loadUi就是一个协程,它的奥妙在于其中的yield命令。它表示执行到此处时,执行权就交给其他协程loadUiAsync。loadUiAsync执行完之后调用next方法,继续执行yield后面的代码。
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。它的最大优点是,代码的写法非常像同步操作,如果去掉yield命令几乎一模一样。
协程的Generator函数实现
Generator函数是协程在ES6中的实现,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,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。
function* gen(x) {
try {
var y = yield x+2
} catch (e) {
console.log(e)
}
return y
}
let g = gen(1)
g.next()
g.next(2)
g.throw('出错了')
上面代码的最后一行中,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。
let fetch = require('node-fetch')
function* gen() {
let url = 'http://api.github.com/users/github'
let result = yield fetch(url)
console.log(result.bob)
}
let g = gen()
let result = g.next()
result.value.then(function(data) {
return data.json()
}).then(function(data) {
g.next(data)
})