Promise,Generator(生成器),async(异步)函数

Promise

是什么

Promise是异步编程的一种解决方案。Promise对象表示了异步操作的最终状态(完成或失败)和返回的结果。

其实我们在jQuery的ajax中已经见识了部分Promise的实现,通过Promise,我们能够将回调转换为链式调用,也起到解耦的作用。

怎么用

Promise接口的基本思想是让异步操作返回一个Promise对象

三种状态和两种变化途径

Promise对象只有三种状态。

  • 异步操作“未完成”(pending)
  • 异步操作“已完成”(resolved,又称fulfilled)
  • 异步操作“失败”(rejected)

这三种的状态的变化途径只有两种。

  • 异步操作从“未完成”到“已完成”
  • 异步操作从“未完成”到“失败”。

这种变化只能发生一次,一旦当前状态变为“已完成”或“失败”,就意味着不会再有新的状态变化了。因此,Promise对象的最终结果只有两种。

异步操作成功,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。

生成Promise对象

通过new Promise来生成Promise对象:

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)
  }
})

Promise构造函数接受一个函数作为参数,该函数的两个参数分别是resolve和reject。它们是两个函数,由JavaScript引擎提供,不用自己部署。

resolve会将Promise对象的状态从pending变为resolved,reject则是将Promise对象的状态从pending变为rejected。

Promise构造函数接受一个函数后会立即执行这个函数

var promise = new Promise(function () {
    console.log('Hello World')
})
// Hello World

then和catch回调

Promise对象生成以后,可以用then方法分别指定resolved状态和rejected状态的回调函数。then方法可以接受两个回调函数作为参数。第一个回调函数是Promise对象的状态变为resolved时调用,第二个回调函数是Promise对象的状态变为rejected时调用。第二个函数是可选的。分别称之为成功回调和失败回调。成功回调接收异步操作成功的结果为参数,失败回调接收异步操作失败报出的错误作为参数。

var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
    setTimeout(function () {
        resolve('成功')
    }, 3000)
})

promise.then(function (data){
    console.log(data)
})
// 3s后打印'成功'

catch方法是then(null, rejection)的别名,用于指定发生错误时的回调函数。

var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
    setTimeout(function () {
        reject('失败')
    }, 3000)
})

promise.catch(function (data){
    console.log(data)
})
// 3s后打印'失败'

Promise.all()

Promise.all方法用于将多个Promise实例,包装成一个新的Promise实例。

var p = Promise.all([p1, p2, p3])

上面代码中,Promise.all方法接受一个数组作为参数,p1、p2、p3都是Promise对象的实例,如果不是,就会先调用下面讲到的Promise.resolve方法,将参数转为Promise实例,再进一步处理。(Promise.all方法的参数可以不是数组,但必须具有Iterator接口,且返回的每个成员都是Promise实例。)

p的状态由p1、p2、p3决定,分成两种情况。

(1)只有p1、p2、p3的状态都变成resolved,p的状态才会变成resolved,此时p1、p2、p3的返回值组成一个数组,传递给p的回调函数。

(2)只要p1、p2、p3之中有一个被Rejected,p的状态就变成Rejected,此时第一个被reject的实例的返回值,会传递给p的回调函数。

Promise.race()

与Promise.all()类似,不过是只要有一个Promise实例先改变了状态,p的状态就是它的状态,传递给回调函数的结果也是它的结果。所以很形象地叫做赛跑。

Promise.resolve()和Promise.reject()

有时需要将现有对象转为Promise对象,可以使用这两个方法。

Generator(生成器)

是什么

生成器本质上是一种特殊的迭代器(参见本文章系列二之Iterator)。ES6里的迭代器并不是一种新的语法或者是新的内置对象(构造函数),而是一种协议 (protocol)。所有遵循了这个协议的对象都可以称之为迭代器对象。生成器对象由生成器函数返回并且遵守了迭代器协议。具体参见MDN。

怎么用

执行过程

生成器函数的语法为function*,在其函数体内部可以使用yield和yield*关键字。

function* gen(x){
  console.log(1)
  var y = yield x + 2
  console.log(2)
  return y
}

var g = gen(1)

当我们像上面那样调用生成器函数时,会发现并没有输出。这就是生成器函数与普通函数的不同,它可以交出函数的执行权(即暂停执行)。yield表达式就是暂停标志。

之前提到了生成器对象遵循迭代器协议,所以其实可以通过next方法执行。执行结果也是一个包含value和done属性的对象。

遍历器对象的next方法的运行逻辑如下。

(1)遇到yield表达式,就暂停执行后面的操作,并将紧跟在yield后面的那个表达式的值,作为返回的对象的value属性值。

(2)下一次调用next方法时,再继续往下执行,直到遇到下一个yield表达式。

(3)如果没有再遇到新的yield表达式,就一直运行到函数结束,直到return语句为止,并将return语句后面的表达式的值,作为返回的对象的value属性值。

(4)如果该函数没有return语句,则返回的对象的value属性值为undefined。

需要注意的是,yield表达式后面的表达式,只有当调用next方法、内部指针指向该语句时才会执行。

g.next() 
// 1
// { value: 3, done: false }
g.next() 
// 2
// { value: undefined, done: true }

for...of遍历

生成器部署了迭代器接口,因此可以用for...of来遍历,不用调用next方法

function *foo() {
  yield 1
  yield 2
  yield 3
  return 4
}

for (let v of foo()) {
  console.log(v)
}

// 1
// 2
// 3

yield*表达式

从语法角度看,如果yield表达式后面跟的是一个遍历器对象,需要在yield表达式后面加上星号,表明它返回的是一个遍历器对象。这被称为yield表达式。yield后面只能跟迭代器,yield*的功能是将迭代控制权交给后面的迭代器,达到递归迭代的目的

function* foo() {
  yield 'a'
  yield 'b'
}

function* bar() {
  yield 'x'
  yield* foo()
  yield 'y'
}

for (let v of bar()) {
  console.log(v)
}

// x
// a
// b
// y

自动执行

下面是使用Generator函数执行一个真实的异步任务的例子:

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。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)。

那么如何自动化异步任务的流程管理呢?

Generator函数就是一个异步操作的容器。它的自动执行需要一种机制,当异步操作有了结果,能够自动交回执行权。

两种方法可以做到这一点。

  1. 回调函数。将异步操作包装成Thunk函数,在回调函数里面交回执行权。

  2. Promise对象。将异步操作包装成Promise对象,用then方法交回执行权。

Thunk函数

本节很简略,可能会看不太明白,请参考Thunk 函数的含义和用法

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。

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。

任何函数,只要参数有回调函数,就能写成Thunk函数的形式,可以通过一个Thunk函数转换器来转换。

Thunk函数真正的威力,在于可以自动执行Generator函数。我们可以实现一个基于Thunk函数的Generator执行器,然后直接把Generator函数传入这个执行器即可。

function run(fn) {
  var gen = fn()

  function next(err, data) {
    var result = gen.next(data)
    if (result.done) return
    result.value(next)
  }

  next()
}

function* g() {
  // ...
}

run(g)

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。

基于Promise对象的自动执行

首先,将方法包装成一个Promise对象(fs是nodejs的一个内置模块)。

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())
}

然后,手动执行上面的Generator函数。

var g = gen()

g.next().value.then(function (data) {
  g.next(data).value.then(function (data) {
    g.next(data)
  })
})

观察上面的执行过程,其实是在递归调用,我们可以用一个函数来实现:

function run(gen){
  var g = gen()

  function next(data){
    var result = g.next(data)
    if (result.done) return result.value
    result.value.then(function(data){
      next(data)
    })
  }

  next()
}

run(gen)

上面代码中,只要Generator函数还没执行到最后一步,next函数就调用自身,以此实现自动执行。

co模块

co模块是nodejs社区著名的TJ大神写的一个小工具,用于Generator函数的自动执行。

下面是一个Generator函数,用于依次读取两个文件

var gen = function* () {
  var f1 = yield readFile('/etc/fstab')
  var f2 = yield readFile('/etc/shells')
  console.log(f1.toString())
  console.log(f2.toString())
}

var co = require('co')
co(gen)

co模块可以让你不用编写Generator函数的执行器。Generator函数只要传入co函数,就会自动执行。co函数返回一个Promise对象,因此可以用then方法添加回调函数。

co(gen).then(function () {
  console.log('Generator 函数执行完成')
})

co模块的原理:其实就是将两种自动执行器(Thunk函数和Promise对象),包装成一个模块。使用co的前提条件是,Generator函数的yield命令后面,只能是Thunk函数或Promise对象。如果数组或对象的成员,全部都是Promise对象,也可以使用co(co v4.0版以后,yield命令后面只能是Promise对象,不再支持Thunk函数)。

async(异步)函数

是什么

async函数属于ES7。目前,它仍处于提案阶段,但是转码器Babel和regenerator都已经支持。async函数可以说是目前异步操作最好的解决方案,是对Generator函数的升级和改进。

怎么用

1)语法

async函数声明定义了异步函数,它会返回一个AsyncFunction对象。和普通函数一样,你也可以定义一个异步函数表达式。

调用异步函数时会返回一个promise对象。当这个异步函数成功返回一个值时,将会使用promise的resolve方法来处理这个返回值,当异步函数抛出的是异常或者非法值时,将会使用promise的reject方法来处理这个异常值。

异步函数可能会包括await表达式,这将会使异步函数暂停执行并等待promise解析传值后,继续执行异步函数并返回解析值。

注意:await只能用在async函数中。

前面依次读取两个文件的代码写成async函数如下:

var asyncReadFile = async function (){
  var f1 = await readFile('/etc/fstab')
  var f2 = await readFile('/etc/shells')
  console.log(f1.toString())
  console.log(f2.toString())
}

async函数将Generator函数的星号(*)替换成了async,将yield改为了await。

2)async函数的改进

async函数对Generator函数的改进,体现在以下三点。

(1)内置执行器。Generator函数的执行必须靠执行器,所以才有了co函数库,而async函数自带执行器。也就是说,async函数的执行,与普通函数一模一样,只要一行。

var result = asyncReadFile()

(2)更好的语义。async和await,比起星号和yield,语义更清楚了。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。

(3)更广的适用性。co函数库约定,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,可以跟Promise对象和原始类型的值(数值、字符串和布尔值,但这时等同于同步操作)。

3)基本用法

同Generator函数一样,async函数返回一个Promise对象,可以使用then方法添加回调函数。当函数执行的时候,一旦遇到await就会先返回,等到触发的异步操作完成,再接着执行函数体内后面的语句。

function resolveAfter2Seconds (x) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(x)
    }, 2000)
  })
}

async function add1 (x) {
  var a = resolveAfter2Seconds(20)
  var b = resolveAfter2Seconds(30)
  return x + await a + await b
}

add1(10).then(v => {
  console.log(v)  
})
// 2s后打印60

async function add2 (x) {
  var a = await resolveAfter2Seconds(20)
  var b = await resolveAfter2Seconds(30)
  return x + a + b
}

add2(10).then(v => {
  console.log(v)
})
// 4s后打印60

4)捕获错误

可以使用.catch回调捕获错误,也可以使用传统的try...catch。

async function myFunction () {
  try {
    await somethingThatReturnsAPromise()
  } catch (err) {
    console.log(err)
  }
}

// 另一种写法
async function myFunction () {
  await somethingThatReturnsAPromise()
  .catch(function (err) {
    console.log(err)
  }
}

5)并发的异步操作

let foo = await getFoo()
let bar = await getBar()

多个await命令后面的异步操作会按顺序完成。如果不存在继发关系,最好让它们同时触发。上面的代码只有getFoo完成,才会去执行getBar,这样会比较耗时。如果这两个是独立的异步操作,完全可以让它们同时触发。

// 写法一
let [foo, bar] = await Promise.all([getFoo(), getBar()])

// 写法二
let fooPromise = getFoo()
let barPromise = getBar()
let foo = await fooPromise
let bar = await barPromise
posted @ 2017-05-29 00:24 最骚的就是你 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏