這就是所謂的JavaScript 異步!
ECMAScript 6(簡稱ES6)將 JavaScript 異步編程帶入了一個全新的階段。這篇文章的主題,就是介紹更強大、更完善的 ES6 異步編程方法。
首先我們回顧一下javascript異步的發展歷程。
ES6 以前:
回調函數(callback):nodejs express 中常用,ajax中常用。
ES6:
promise對象:nodejs最早有bluebird promise的雛形,axios中常用。
generator函數:nodejs koa框架使用率很高。
ES7:
async/await語法:當前最常用的異步語法,nodejs koa2 完全使用該語法。
什麼是異步
所謂"異步",簡單說就是一個任務分成兩段,先執行第一段,然後轉而執行其他任務,等做好了準備,再回過頭執行第二段。比如,有一個任務是讀取文件進行處理,異步的執行過程就是下面這樣。
上圖中,任務的第一段是向操作系統發出請求,要求讀取文件。然後,程序執行其他任務,等到操作系統返回文件,再接著執行任務的第二段(處理文件)。
這種不連續的執行,就叫做異步。相應地,連續的執行,就叫做同步。
上圖就是同步的執行方式。由於是連續執行,不能插入其他任務,所以操作系統從硬盤讀取文件的這段時間,程序只能乾等著。
回調函數callback
JavaScript 語言對異步編程的實現,就是回調函數。所謂回調函數,就是把任務的第二段單獨寫在一個函數裡面,等到重新執行這個任務的時候,就直接調用這個函數。它的英語名字 callback,直譯過來就是"重新調用"。
回調字面也好理解,就是先處理本體函數,再處理回調的函數,舉個例子,方便大家理解。
上面的例子很好理解,首先執行主體函數A,打印結果:我是主題函數;
然後執行回調函數callback 也就是B,打印結果:我是回調函數。
promise對象
promise 對象用於一個異步操作的最終完成(或最終失敗)及其結果的表示。
簡單地說就是處理一個異步請求。我們經常會做些斷言,如果我贏了你就嫁給我,如果輸了我就嫁給你之類的斷言。
這就是promise的中文含義:斷言,一個成功,一個失敗。
舉個例子,方便大家理解:
promise構造函數的參數是一個函數,我們把它稱為處理器函數。
處理器函數接收兩個函數reslove和reject作為其參數,當異步操作順利執行則執行reslove函數, 當異步操作中發生異常時,則執行reject函數。
通過resolve傳入得的值,可以在then方法中獲取到,通過reject傳入的值可以在chatch方法中獲取到。
因為then和catch都返回一個相同的promise對象,所以可以進行鏈式調用。
Promise 的寫法只是回調函數的改進,使用then方法以後,異步任務的兩段執行看得更清楚了,除此以外,並無新意。
Promise 的最大問題是代碼冗餘,原來的任務被Promise 包裝了一下,不管什麼操作,一眼看去都是一堆 then,原來的語義變得很不清楚。
那麼,有沒有更好的寫法呢?
協程
傳統的編程語言,早有異步編程的解決方案(其實是多任務的解決方案)。其中有一種叫做"協程"(coroutine),意思是多個線程互相協作,完成異步任務。
協程有點像函數,又有點像線程。它的運行流程大致如下。
第一步,協程A開始執行。
第二步,協程A執行到一半,進入暫停,執行權轉移到協程B。
第三步,(一段時間後)協程B交還執行權。
第四步,協程A恢復執行。
上面流程的協程A,就是異步任務,因為它分成兩段(或多段)執行。
舉例來說,讀取文件的協程寫法如下。
function asnycJob() {
// ...其他代碼
var f = yield readFile(fileA);
// ...其他代碼
}
上面代碼的函數 asyncJob 是一個協程,它的奧妙就在其中的 yield 命令。它表示執行到此處,執行權將交給其他協程。也就是說,yield命令是異步兩個階段的分界線。
協程遇到 yield 命令就暫停,等到執行權返回,再從暫停的地方繼續往後執行。它的最大優點,就是代碼的寫法非常像同步操作,如果去除yield命令,簡直一模一樣。
Generator 函數
Generator 函數是協程在 ES6 的實現,最大特點就是可以交出函數的執行權(即暫停執行)。
function* gen(x){
var y = yield x + 2;
return y;
}
上面代碼就是一個 Generator 函數。它不同於普通函數,是可以暫停執行的,所以函數名之前要加星號,以示區別。
整個 Generator 函數就是一個封裝的異步任務,或者說是異步任務的容器。異步操作需要暫停的地方,都用 yield 語句註明。Generator 函數的執行方法如下。
var g = gen(1);
g.next() // { value: 3, done: false }
g.next() // { value: undefined, done: true }
上面代碼中,調用 Generator 函數,會返回一個內部指針(即遍歷器 )g 。這是 Generator 函數不同於普通函數的另一個地方,即執行它不會返回結果,返回的是指針對象。調用指針 g 的 next 方法,會移動內部指針(即執行異步任務的第一段),指向第一個遇到的 yield 語句,上例是執行到 x + 2 為止。
換言之,next 方法的作用是分階段執行 Generator 函數。每次調用 next 方法,會返回一個對象,表示當前階段的信息( value 屬性和 done 屬性)。value 屬性是 yield 語句後面表達式的值,表示當前階段的值;done 屬性是一個布爾值,表示 Generator 函數是否執行完畢,即是否還有下一個階段。
Generator 函數的用法
下面看看如何使用 Generator 函數,執行一個真實的異步任務。
var fetch = require('node-fetch');
function* gen(){
var url = 'https://api.github.com/users/github';
var result = yield fetch(url);
console.log(result.bio);
}
上面代碼中,Generator 函數封裝了一個異步操作,該操作先讀取一個遠程接口,然後從 JSON 格式的數據解析信息。就像前面說過的,這段代碼非常像同步操作,除了加上了 yield 命令。
執行這段代碼的方法如下。
var g = gen();
var result = g.next();
result.value.then(function(data){
return data.json();
}).then(function(data){
g.next(data);
});
上面代碼中,首先執行 Generator 函數,獲取遍歷器對象,然後使用 next 方法(第二行),執行異步任務的第一階段。由於 Fetch 模塊返回的是一個 Promise 對象,因此要用 then 方法調用下一個next 方法。
可以看到,雖然 Generator 函數將異步操作表示得很簡潔,但是流程管理卻不方便(即何時執行第一階段、何時執行第二階段)。
async-await
async函數返回一個promise對象,如果在async函數中返回一個直接量,async會通過Promise.resolve封裝成Promise對象。
我們可以通過調用promise對象的then方法,獲取這個直接量。
那如過async函數不返回值,又會是怎麼樣呢?
await會暫停當前async的執行,await會阻塞代碼的執行,直到await後的表達式處理完成,代碼才能繼續往下執行。
await後的表達式既可以是一個Promise對象,也可以是任何要等待的值。
如果await等到的是一個 Promise 對象,await 就忙起來了,它會阻塞後面的代碼,等著 Promise 對象 resolve,然後得到 resolve 的值,作為 await 表達式的運算結果。
上邊你看到阻塞一詞,不要驚慌,async/await只是一種語法糖,代碼執行與多個callback嵌套調用沒有區別。
本質並不是同步代碼,它只是讓你思考代碼邏輯的時候能夠以同步的思維去思考,避開回調地獄。
簡而言之-async/await是以同步的思維去寫異步的代碼,所以async/await並不會影響node的併發數,大家可以大膽的應用到項目中去!
如果它等到的不是一個 Promise 對象,那 await 表達式的運算結果就是它等到的東西。
舉個例子,方便大家理解:
編程是一種修行,我願與志同道合的朋友攜手前行,一起探索有關編程的奧妙!
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