NodeJs 畅谈异步

我们都知道NodeJs是基于事件回调处理事件的，那我们经常会有这样的疑问，比如我们会使用db或者redis或者fs等模块去存储我们的信息，当我们需要实时返回一个数据并作出处理的时候，异步的通知显得不是那么人性化了，此时我们需要将异步变成同步，在此过程中我们有这样几个知识点要掌握以下，包括JavaScript中的生成器generartor函数，配合它的是yield关键字的暂停，thunk和promise的使用，以及co模块和框架thunkify的配合使用。

生成器Generartor

生成器函数是写成：function* functionName(){} 的形式，其本质也是一个函数，所以它具备普通函数所具有的所有特性。除此之外，它还具有以下有用特性：

1. 执行生成器函数后返回一个生成器（Generator），且生成器具有throw()方法，可手动抛出一个异常，也常被用于判断是否是生成器；

2. 在生成器函数内部可以使用yield（或者yield*），函数执行到yield的时候都会暂停执行，并返回yield的右值（函数上下文，如变量的绑定等信息会保留），通过生成器的next()方法会返回一个对象，含当前yield右边表达式的值（value属性），以及generator函数是否已经执行完（done属性）等的信息。每次执行next()方法，都会从上次执行的yield的地方往下，直到遇到下一个yield并返回包含相关执行信息的对象后暂停，然后等待下一个next()的执行；

3. 生成器的next()方法返回的是包含yield右边表达式值及是否执行完毕信息的对象；而next()方法中的参数是上一个暂停处yield的返回值。var a = yield ... 该参数的值将赋值给a变量。

实例1：

function test(){return 'b';}function* func(){var a = yield 'a';console.log('gen:',a);// gen: undefined var b = yield test(); console.log('gen:',b);// gen: undefined} var func1 = func(); var a = func1.next(); console.log('next:', a);// next: { value: 'a', done: false } var b = func1.next(); console.log('next:', b);// next: { value: 'b', done: false } var c = func1.next(); console.log('next:', c);// next: { value: undefined, done: true }

根据上面说过的第3条执行准则：“生成器的next()方法返回的是包含yield右边表达式值及是否执行完毕信息的对象；而next()方法的参数是上一个暂停处yield的返回值”，因为我们没有往生成器的next()中传入任何值，所以：var a = yield ‘a’;中a的值为undefined。
那我们可以将例子稍微修改下：

function test(){return 'b';}function* func(){var a = yield 'a';console.log('gen:',a);// gen:1var b = yield test();console.log('gen:',b);// gen:2}var func2 = func();var a = func2.next();console.log('next:', a);// next: { value: 'a', done: false }var b = func2.next(1);console.log('next:', b);// next: { value: 'b', done: false }var c = func2.next(2);console.log('next:', c);// next: { value: undefined, done: true }

关于yield

普通yield实例：

function* outer() {yield 'begin';yield inner();yield 'end';}function* inner() {yield 'inner';}var it = outer(), v;v = it.next().value;console.log(v); // -> 输出：beginv = it.next().value;console.log(v); // -> 输出：{}console.log(v.toString()); // -> 输出：[object Generator]v = it.next().value;console.log(v); // -> 输出：end

代理yield实例：

function* outer() {yield 'begin';/** 这行等价于 yield 'inner';就是把inner里面的代码替换过来。同时获得的rt刚好就是inner的返回值*/var rt = yield* inner();console.log(rt); // -> 输出：return from inneryield 'end';}function* inner() {yield 'inner';return 'return from inner';}var it = outer(), v;v = it.next().value;console.log(v); // -> 输出：beginv = it.next().value;console.log(v); // -> 输出：innerv = it.next().value;console.log(v); // -> 输出：end

根据文档的描述，yield* 后面接受一个 iterable object 作为参数，然后去迭代（iterate）这个迭代器（iterable object），同时 yield* 本身这个表达式的值就是迭代器迭代完成时（done: true）的返回值。调用 generator function 会返回一个 generator object，这个对象本身也是一种 iterable object，所以，我们可以使用 yield* generator_function() 这种写法。
啊，好绕。在我实际的使用过程中，yield* 一般用来在一个 generator 函数里“执行”另一个 generator 函数，并可以取得其返回值。

关于yield和co

co(function* () {// yield promisevar a = yield Promise.resolve(1);console.log(a); // -> 输出：1// yield thunkvar b = yield later(10);console.log(b); // -> 输出：10// yield generator functionvar c = yield fn;console.log(c); // -> 输出：fn_1// yield generatorvar d = yield fn(5);console.log(d); // -> 输出：fn_5// yield arrayvar e = yield [Promise.resolve('a'),later('b'),fn,fn(5)];console.log(e); // -> 输出：['a', 'b', 'fn_1', 'fn_5']// yield objectvar f = yield {'a': Promise.resolve('a'),'b': later('b'),'c': fn,'d': fn(5)};console.log(f); // -> 输出：{a: 'a', b: 'b', c: 'fn_1', d: 'fn_5'}function* fn(n) {n = n || 1;var a = yield later(n);return 'fn_' + a;}function later(n, t) {t = t || 1000;return function(done) {setTimeout(function() { done(null, n); }, t);};}}).catch(function(e) {console.error(e);});

通过上面的代码，我们看清了一个事实，那就是co模块中yield后面的只能是promise、generator、thunk函数等，并且他只是同步的，在之前我们讨论过，如果我们想要这句代码 var a = yield 'value' 的a变量赋值，那么我们需要在调用next的时候传入参数值，但是在co模块中，他会将promise的通知值(也就是resolve)、thunk函数的灰调函数的值赋值给a变量。

promise函数

Promise对象是CommonJS工作组提出的一种规范，目的是为异步操作提供统一接口。
那么，什么是Promises？
首先，它是一个对象，也就是说与其他JavaScript对象的用法，没有什么两样；其次，它起到代理作用（proxy），充当异步操作与回调函数之间的中介。它使得异步操作具备同步操作的接口，使得程序具备正常的同步运行的流程，回调函数不必再一层层嵌套。
简单说，它的思想是，每一个异步任务立刻返回一个Promise对象，由于是立刻返回，所以可以采用同步操作的流程。这个Promises对象有一个then方法，允许指定回调函数，在异步任务完成后调用。
比如，异步操作f1返回一个Promise对象，它的回调函数f2写法如下。(new Promise(f1)).then(f2);

// 传统写法step1(function (value1) {  step2(value1, function(value2) {    step3(value2, function(value3) {      step4(value3, function(value4) {        // ...      });    });  });});// Promises的写法(new Promise(step1))  .then(step2)  .then(step3)  .then(step4);

从上面代码可以看到，采用Promises接口以后，程序流程变得非常清楚，十分易读。
注意，为了便于理解，上面代码的Promise对象的生成格式，做了简化，真正的语法请参照下文。
总的来说，传统的回调函数写法使得代码混成一团，变得横向发展而不是向下发展。Promises规范就是为了解决这个问题而提出的，目标是使用正常的程序流程（同步），来处理异步操作。它先返回一个Promise对象，后面的操作以同步的方式，寄存在这个对象上面。等到异步操作有了结果，再执行前期寄放在它上面的其他操作。
Promises原本只是社区提出的一个构想，一些外部函数库率先实现了这个功能。ECMAScript 6将其写入语言标准，因此目前JavaScript语言原生支持Promise对象。

关于Promise接口，前面说过，Promise接口的基本思想是，异步任务返回一个Promise对象。他只有三种状态pending(未完成)、resolved(已完成)、rejected(失败)，那么当它返回时，只有成功和失败两个概念了，执行成功Promise对象传回一个值，状态变为resolved，异步操作失败，Promise对象抛出一个错误，状态变为rejected。

Promise对象使用then方法添加回调函数。then方法可以接受两个回调函数，第一个是异步操作成功时（变为resolved状态）时的回调函数，第二个是异步操作失败（变为rejected）时的回调函数（可以省略）。一旦状态改变，就调用相应的回调函数。

po.then(console.log, console.error);

上面代码中，Promise对象po使用then方法绑定两个回调函数：操作成功时的回调函数console.log，操作失败时的回调函数console.error（可以省略）。这两个函数都接受异步操作传回的值作为参数。当然了，then可支持链式编程。

上面代码中，po的状态一旦变为resolved，就依次调用后面每一个then指定的回调函数，每一步都必须等到前一步完成，才会执行。最后一个then方法的回调函数console.log和console.error，用法上有一点重要的区别。console.log只显示回调函数step3的返回值，而console.error可以显示step1、step2、step3之中任意一个发生的错误。也就是说，假定step1操作失败，抛出一个错误，这时step2和step3都不会再执行了（因为它们是操作成功的回调函数，而不是操作失败的回调函数）。Promises对象开始寻找，接下来第一个操作失败时的回调函数，在上面代码中是console.error。这就是说，Promises对象的错误有传递性。

ES6提供了原生的Promise构造函数，用来生成Promise实例。

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {  // 异步操作的代码  if (/* 异步操作成功 */){    resolve(value);  } else {    reject(error);  }});

这里我们可能有点和then的用法冲突了，其实没有，下面我们给出一个ajax配合使用promise的用法：

function search(term) {  var url = 'http://example.com/search?q=' + term;  var xhr = new XMLHttpRequest();  var result;  var p = new Promise(function (resolve, reject) {    xhr.open('GET', url, true);    xhr.onload = function (e) {      if (this.status === 200) {        result = JSON.parse(this.responseText);        resolve(result);      }    };    xhr.onerror = function (e) {      reject(e);    };    xhr.send();  });  return p;}search("paramValue").then(console.log, console.error);

此时很明白了吧。。。。。。

那我们说了这么多，我们也想promise配合co模块使用一次，将其异步变成同步的使用方法就可以了，实例如下：

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());};

到此，明白了吧，这个配合co模块实现了同步的操作了吧

关于promise的更多详细讲解，参照 http://javascript.ruanyifeng.com/advanced/promise.html官方，http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/05/co.html阮一峰

这其中有几点要注意的也就是，首先promise是一个将异步金字塔管理成为then的调用，他会立即返回一个状态，当其中一个执行成功后，then去执行下一个异步回调函数，请注意它的三个状态，其中一个api Promise.resolve(value)，这个api只是的立刻马上返回一个value给return使用。

thunk函数

co模块可以将我们的生成器自动的去执行，而不需要我们手动进行next执行，但是在co的应用中，为了能像写同步代码那样书写异步代码，比较多的使用方式是使用thunk函数（但不是唯一方式，还可以是：Promise）。比如读取文件内容的一步函数fs.readFile()方法，转化为thunk函数的方式如下：

function readFile(path, encoding){       return function(cb){             fs.readFile(path, encoding, cb);       };}

thunk函数具备以下两个要素：

1. 有且只有一个参数是callback的函数；

2. callback的第一个参数是error。

其实去看看这两点，在node中的回调函数都是可以写成thunk函数去执行的。使用thunk函数，同时结合co我们就可以像写同步代码那样来写书写异步代码，先来个例子感受下：

var co = require('co'),fs = require('fs'),Promise = require('es6-promise').Promise;function readFile(path, encoding){return function(cb){ // thunk函数fs.readFile(path, encoding, cb);};}co(function* (){// 外面不可见，但在co内部其实已经转化成了promise.then().then()..链式调用的形式var a = yield readFile('a.txt', {encoding: 'utf8'});console.log(a); // avar b = yield readFile('b.txt', {encoding: 'utf8'});console.log(b); // bvar c = yield readFile('c.txt', {encoding: 'utf8'});console.log(c); // creturn yield Promise.resolve(a+b+c);}).then(function(val){console.log(val); // abc}).catch(function(error){console.log(error);});

其实，对于每次都去自己书写一个thunk函数还是比较麻烦的，有一个框架thunkify可以帮我们轻松实现，修改后的代码如下：

var co = require('co'),    thunkify = require('thunkify'),    fs = require('fs'),    Promise = require('es6-promise').Promise; var readFile = thunkify(fs.readFile); co(function* (){// 外面不可见，但在co内部其实已经转化成了promise.then().then()..链式调用的形式    var a = yield readFile('a.txt', {encoding: 'utf8'});    console.log(a); // a    var b = yield readFile('b.txt', {encoding: 'utf8'});    console.log(b); // b    var c = yield readFile('c.txt', {encoding: 'utf8'});    console.log(c); // c    return yield Promise.resolve(a+b+c);}).then(function(val){    console.log(val); // abc}).catch(function(error){    console.log(error);});

区分好thunkify的使用，它可以包含一个异步的具有回调函数的thunk函数，提供给co模块使用。

那好，我们最后来一个NodeJs异步中的总结，首先因为生成器和yield可以使程序暂停执行，但是并不具有将异步函数的返回值返回给var a变量的能力，那么我们加入了co这个模块来使用，co可以将yield后面的无论什么回调异步的返回值return给变量a使用，但是有一个问题，yield后面如果有多个或者更多的异步怎么办，我们就使用thunk和promise将所有的异步串行执行起来，最后加入co模块，完美！再次推荐使用thunk，因为我们大多是情况下是需要一个异步函数的返回值，并且有thunkify框架的支持，而promise也是有一些异样的东西，比如，有时候你在拿去它的返回值的时候，不太容易，为什么呢，then后如果写了console.log，因为上一次的值传入了log中，log并没与传出所以失去了结果，比如代码好像是这样的

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {  if (true){    //成功时，将2作为返回值，传入下一个then的参数中,如果没有下一个then，会将值村吃在promise._result中    resolve(2);   } else {    reject(error);  }});var result = promise._result;