ECMAScript 6 异步操作和Async函数

由 youj 创建， 最后一次修改 2016-09-20 基本概念Generator函数Thunk函数co模块async函数异步编程对JavaScript语言太重要。Javascript语言的执行环境是“单线程”的，如果没有异步编程，根本没法用，非卡死不可。ES6诞生以前，异步编程的方法，大概有下面四种。回调函数事件监听发布/订阅Promise 对象ES6将JavaScript异步编程带入了一个全新的阶段，ES7的Async函数更是提出了异步编程的终极解决方案。基本概念异步所谓"异步"，简单说就是一个任务分成两段，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。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面，等到重新执行这个任务的时候，就直接调用这个函数。它的英语名字callback，直译过来就是"重新调用"。读取文件进行处理，是这样写的。fs.readFile('/etc/passwd', function (err, data) { if (err) throw err; console.log(data);});上面代码中，readFile函数的第二个参数，就是回调函数，也就是任务的第二段。等到操作系统返回了/etc/passwd这个文件以后，回调函数才会执行。一个有趣的问题是，为什么Node.js约定，回调函数的第一个参数，必须是错误对象err（如果没有错误，该参数就是null）？原因是执行分成两段，在这两段之间抛出的错误，程序无法捕捉，只能当作参数，传入第二段。Promise回调函数本身并没有问题，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, function (err, data) { fs.readFile(fileB, function (err, data) { // ... });});不难想象，如果依次读取多个文件，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。这种情况就称为"回调函数噩梦"（callback hell）。Promise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。采用Promise，连续读取多个文件，写法如下。var readFile = require('fs-readfile-promise');readFile(fileA).then(function(data){ console.log(data.toString());}).then(function(){ return readFile(fileB);}).then(function(data){ console.log(data.toString());}).catch(function(err) { console.log(err);});上面代码中，我使用了fs-readfile-promise模块，它的作用就是返回一个Promise版本的readFile函数。Promise提供then方法加载回调函数，catch方法捕捉执行过程中抛出的错误。可以看到，Promise 的写法只是回调函数的改进，使用then方法以后，异步任务的两段执行看得更清楚了，除此以外，并无新意。Promise 的最大问题是代码冗余，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，原来的语义变得很不清楚。那么，有没有更好的写法呢？Generator函数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"（coroutine），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，如果去除yield命令，简直一模一样。Generator函数的概念Generator函数是协程在ES6的实现，最大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另一个地方，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函数。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属性是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方法返回值的value属性，是Generator函数向外输出数据；next方法还可以接受参数，这是向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