良许Linux教程网 干货合集 讲解一下Generator异步编程

讲解一下Generator异步编程

Generator 是 ES6 提供的一个新的数据类型,可以叫做 Generator 函数,但跟普通函数又有些不同。

理解Generator

其最大特点就是可以交出函数的执行权(即暂停执行):

定义时在 function 后面有一个*。

可以使用关键字 yield 进行多次返回。

调用后并不立即执行,而是返回一个指向内部状态的指针对象,该对象是一个遍历器(Iterator)对象。

调用返回遍历器对象的 next 方法,会移动内部指针,使得指针指向下一个状态。会返回一个对象,表示当前阶段的信息。其中 value 属性是 yield 语句后面表达式的值,表示当前阶段的值;done 属性表示 Generator 函数是否执行完毕,即是否还有下一个阶段。

返回遍历器对象有个 throw 方法可以抛出错误,抛出的错误可以被函数体内的 try/catch 代码块捕获。

备注:yield 只能在 Generator 中使用,在其他地方使用会报错。

以下用一段代码作为示例说明:

functiongenDemo() {
  console.log('hello before')
  const hello = yield 'hello'
  console.log('hello after', hello)
  yield 'world'
  return 'end'
}

运行结果如下:

Generator异步编程Generator异步编程

执行 genDemo 这个 Generator 函数,返回的 g 是一个指针。这个时候没有任何打印,函数体内代码没有执行。
执行 g.next() 运行到第一个 yield 处停止运行,返回 { value: ‘hello’, done: false }。value 值表示的是 yield 后面的运行结果,done 表示的是整个 Generator 是否执行完毕。
继续执行 g.next(),到第二个 yield 处停止运行,后面还有代码,所以done 为false。
继续执行 g.next(), 执行到 return 了,代码执行完毕,所以 done 为 true。
继续执行 g.next(), 因为已经执行完毕了,继续执行的话,都会返回 { value: undefined, done: true }。
注意:以上结果中,变量 hello 打印出来的值为 undefined。说明没有被赋值。那么该怎么给赋值呢?

应该在执行 next 方法的时候传参来赋值。通过这种方法向 Generator 函数体内输入数据。

以下是运行示例:

Generator异步编程Generator异步编程

第一次执行 g.next,运行到第一个 yield 处停止运行。这个时候 hello 变量还没有被赋值。

第二次执行 g.next 时,传一个参数 ’wmm66’,会先将这个传入的参数赋值给上一次暂停时 yield 前面要赋值的变量,即上面代码中的 hello 变量。赋值完成后再往下运行代码,运行到下一个 yield 处。

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。以下是示例代码和运行结果。

functiongenDemo() {
  try {
    console.log('hello before')
    const hello = yield 'hello'
    console.log('hello after', hello)
    yield 'world'
    return 'end'
  } catch(err) {
    console.warn(err)
  }
}

运行 g.throw 抛出错误。Generator 函数内部的 try/catch 就可以捕获到错误。发生错误后, Generator 函数就结束运行了,返回 { value: undefined, done: true }。

Generator 实现异步编程

相对于异步,我们的思维更容易理解同步代码。异步编程的语法目标是让代码变得更像同步代码。

比如以下代码(这里假设逻辑上要求读取完 test1.txt,然后再读取 test2.txt)。

const fs = require('fs')
fs.readFile('./test1.txt'function(err, data1) {
  if (err) return err
  console.log(data1.toString())
  fs.readFile('./test2.txt'function(err, data2) {
    if (err) return err
    console.log(data2.toString())
  })
})

该代码是回调函数的方式。这种有先后顺序的时候,会出现多个函数嵌套,造成阅读和理解上的障碍。也就是常说的“回调地狱”。

我们把它改成 promise 的写法。

const fs = require('fs')
const promiseReadFile = (file) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    fs.readFile(file, function(err, data) {
      if (err) return reject(err)
      resolve(data)
    })
  })
}
promiseReadFile('./test1.txt')
  .then(data1 => {
    console.log(data1.toString())
  })
  .then(() => {
    return promiseReadFile('./test2.txt')
  })
  .then(data2 => {
    console.log(data2.toString())
  }).catch(err => {
    console.error(err)
  })

这种链式调用的方式,逻辑上清晰了不少。

我们计划使用 Generator 函数,通过如下编码实现异步。

const genReadFile = function* (){
  const data1 = yield readFile('./test1.txt')
  console.log(data1.toString())
  const data2 = yield readFile('./test2.txt')
  console.log(data2.toString())
}

Generator 函数和 yield 本身跟异步没有关系。yield 是对函数的执行流程进行变更,是控制函数执行流程用的,而恰好这个控制流程的机制能够简化回调函数和 promise 的调用。

我们现在要做的就是写一个方法,用来自动控制 Generator 函数的流程,接收和交还程序的执行权。

在这之前,先了解一下 thunk 函数。

thunk函数介绍

最早的 thunk 函数起源于 “传值调用”和“传名调用”之争。

let x = 1
function fn(m) {
  return m * 2
}
fn(x + 1)

传值调用的主张:执行前就进行计算。先计算 x + 1 = 2,然后将值2传入fn 方法中:m * 2。

传名调用的主张:只在执行的时候才进行计算。将 x + 1 直接传入到fn方法中:(x + 1) * 2。

Javascript 是“传值调用”。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
const fn = fs.readFile(file, callback)
// thunk版本的readFile
function Thunk(file) {
  return function(callback) {
    return fn(file, callback)
  }
}
const thunkReadFile = Thunk(file)
thunkReadFile(callback)

该代码中的 thunkReadFile 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。

任何函数只要存在回调就可以 thunk 转换,下面是一个简单的 thunk 转换器。

const Thunk = function(fn) {
  return function() {
    const 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。

const readFileThunk = Thunk(fs.readFile)
readFileThunk(file)(callback)

有个插件 thunkify 可以直接转换。

const fs = require('fs')
const thunkify = require('thunkify')
const readFile = thunkify(fs.readFile)
readFile('./test1.txt')(function(err, str) {
  // ...
})

实现回调函数的异步

Thunk 函数现在可以用于 Generator 函数的自动流程管理。我们让 Generator 函数的 yield 后面都执行 Thunk 函数。就改造出了我们想要的代码。

const fs = require('fs')
const thunkify = require('thunkify')
const readFile = thunkify(fs.readFile)
const genReadFile = function* (){
  const data1 = yield readFile('./test1.txt')
  console.log(data1.toString())
  const data2 = yield readFile('./test2.txt')
  console.log(data2.toString())
}

那么应该怎么执行呢?我们先来分析一下:

第一次执行 next 方法,会返回对象中的 value 是一个函数,该函数可以传入一个callback,这个 callback 里面能够获取到 ./test1.txt 文件读出来的数据。

读出来 ./test1.txt 文件的数据后,我们需要继续执行 next,此时需要传入从 ./test1.txt 文件读出来的数据,这样才能将该数据赋值给 Generator 函数中的 data1 变量。

然后同上…

所以执行方法如下:

const g = genReadFile()
const r1 = g.next()
r1.value(function(err, data1){
  if (err) throw err
  const r2 = g.next(data1)
  r2.value(function(err, data2){
    if (err) throw err
    g.next(data2)
  })
})

我们写一个 Generator 自动执行器,用来执行 Generator 函数。

function run(gen) {
  const g = gen()
  function next(err, data) {
    const result = g.next(data)
    if (result.done) return
    result.value(next)
  }
  next()
}
run(genReadFile)

实现 Promise 的异步

思路与回调函数相同,具体代码如下:

const fs = require('fs')
const readFile = (file) = >{
  return new Promise((resolve, reject) = >{
    fs.readFile(file, function(err, data) {
      if (err) return reject(err)
      resolve(data)
    })
  })
}
const genReadFile = function * () {
  const data1 = yield readFile('./test1.txt')
  console.log(data1.toString())
  const data2 = yield readFile('./test2.txt')
  console.log(data2.toString())
}

手动执行代码如下:

const g = genReadFile()
g.next().value.then(function(data1) {
  g.next(data1).value.then(function(data2) {
    g.next(data2)
  })
})

Generator 自动执行器代码如下:

function run(gen) {
  const g = gen()
  function next(data) {
    const { value, done } = g.next(data)
    if (donereturn value
    value.then(function(data) {
      next(data)
    })
  }
  next()
}
run(genReadFile)

co函数

有个成熟的函数库 co。该函数库接受 Generator 函数作为参数,返回一个 Promise 对象。

Thunk 函数示例:

const fs = require('fs')
const thunkify = require('thunkify')
const co = require('co')
const readFile = thunkify(fs.readFile)
const genReadFile = function * () {
  const data1 = yield readFile('./test1.txt')
  console.log(data1.toString())
  const data2 = yield readFile('./test2.txt')
  console.log(data2.toString())
}
co(genReadFile)

Promise 对象示例:

const fs = require('fs')
const co = require('co')
const readFile = (file) = >{
  return new Promise((resolve, reject) = >{
    fs.readFile(file, function(err, data) {
      if (err) return reject(err)
      resolve(data)
    })
  })
}
const genReadFile = function * () {
  const data1 = yield readFile('./test1.txt')
  console.log(data1.toString())
  const data2 = yield readFile('./test2.txt')
  console.log(data2.toString())
}
co(genReadFile)

Async/await 对比

ES7 引入了 async 函数。一句话,async 函数就是 Generator 函数的语法糖。

Generator 函数封装的异步代码示例:

const genReadFile = function* () {
  const data1 = yield readFile('./test1.txt')
  console.log(data1.toString())
  const data2 = yield readFile('./test2.txt')
  console.log(data2.toString())
}
co(genReadFile)

改写成 async 函数写法:

const asyncReadFile = async function() {
  const data1 = await readFile('./test1.txt')
  console.log(data1.toString())
  const data2 = await readFile('./test2.txt')
  console.log(data2.toString())
}
asyncReadFile()

以上两段代码对比,async 函数就是将 Generator 函数的星号 * 替换成 async,放在 function 关键字前面,将 yield 替换成 await。

async 函数对 Generator 函数的改进,体现在以下几点:

内置执行器:Generator 函数的执行必须靠执行器(以上代码就是使用 co 模块执行),而 async 函数自带执行器。async 函数的执行,与普通函数一模一样。

更好的语义:async 表示函数里有异步操作,await 表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。语义更清晰。

更广的适用性:co 模块约定,yield 命令后面只能是 Thunk 函数或 Promise 对象,而 async 函数的 await 命令后面,可以是Promise 对象和原始类型的值。

返回值是 Promise:async 函数的返回值是 Promise 对象,这比 Generator 函数的返回值是 Iterator 。 对象方便多了。可以用 then 方法指定下一步的操作。

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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