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ECMAScript6入门第十九章-Generator函数的异步应用

程序员文章站 2022-06-13 07:54:37
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传统方法:

所谓异步,简单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。

ES6诞生以前,异步编程的方法,大概有四种:回调函数;事件监听;发布/订阅;Promise对象。

  1. 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,等到重新执行这个任务的时候,就直接调用这个函数。
fs.readFile('/etc/passwd', 'utf-8', function (err, data) {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});

上面代码中,readFile函数的第三个参数,就是回调函数,也就是任务的第二段

  1. 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。

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) {
    // ...
  });
});

如果依次读取两个以上的文件,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。因为多个异步操作形成了强耦合,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,可能都要跟着修改。这种情况就称为回调函数地狱。

Promise对象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,允许将回调函数的嵌套,改成链式调用。

Promise的最大问题就是冗余,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,除此以外,毫无新意。

Generator函数:

Generator函数将JavaScript异步编程带入了一个全新的阶段。

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,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* asyncJob() {
  // ...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。

协程的Generator函数实现:

Generator函数是协程再ES6的实现,最大的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。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属性石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,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。

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。

异步任务的封装:

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。

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烦烦噶,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单,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。

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