理解async

zp1996

写在前面

本文将要实现一个顺序读取文件的最优方法,实现方式从最古老的回调方式到目前的async,也会与大家分享下本人对于thunk库与co库的理解。实现的效果:顺序读取出a.txtb.txt,将读出的内容拼接成为一个字符串。

同步读取

const readTwoFile = () => {
    const f1 = fs.readFileSync('./a.txt'),
        f2 = fs.readFileSync('./b.txt');
    return Buffer.concat([f1, f2]).toString();
};

这种方式最利于我们理解,代码也很清楚,没有过多的嵌套,很好的维护,但是这种有着最大的问题,那就是性能,node所倡导的就是异步i/o来处理密集i/o,而同步的读取,很大的程度上浪费着服务器的cpu,这种方式的弊端明显的大于好处,所以直接pass掉。(其实node的任何异步编程的解决方案的目标都是要达到同步的语义,异步的执行。

利用回调读取

const readTwoFile = () => {
    let str = null;
    fs.readFile('./a.txt', (err, data) => {
        if (err) throw new Error(err);
        str = data;
        fs.readFile('./b.txt', (err, data) => {
            if (err) throw new Error(err);
            str = Buffer.concat([str, data]).toString();
        });
    });
};

利用回调的方式,实现起来很简单,直接的嵌套下去就好,但是这种情况下很容易造成的就是不易维护,难以读懂的情况,最为极致的情况的就是回调地狱。

Promise实现

const readFile = file => 
    new Promise((reslove, reject) => {
        fs.readFile(file, (err, data) => {
            if (err) reject(err);
            reslove(data);
        });
    });
const readTwoFile = () => {
    let bf = null;
    readFile('./a.txt')
        .then(
            data => {
                bf = data;
                return readFile('./b.txt');
            }, 
            err => { throw new Error(err) }
        )
        .then(
            data => {
                console.log(Buffer.concat([bf, data]).toString())
            }, 
            err => { throw new Error(err) }
        );
};

Promise可以将横向增长的回调转化为纵向增长,能解决一些问题,但是Promise造成的问题就是代码冗余,一眼看过去,全部是then,也不是很爽,但是相比于回调函数嵌套来说,已经有了很大的提升。

yield

Generator很多语言中都有,本质上是协程,下面就来看一下协程,线程,进程的区别与联系:

  • 进程:操作系统中分配资源的基本单位

  • 线程:操作系统中调度资源的基本单位

  • 协程:比线程更小的的执行单元,自带cpu上下文,一个协程一个栈

一个进程中可能存在多个线程,一个线程中可能存在多个协程,进程、线程的切换由操作系统控制,而协程的切换由程序员自身控制。异步i/o利用回调的方式来应对i/o密集,同样的使用协程也可以来应对,协程的切换并没有很大的资源浪费,将一个i/o操作写成一个协程,这样进行i/o时可以吧cpu让给其他协程。
js同样支持协程,那就是yield。使用yield给我们直观的感受就是,执行到了这个地方停了下来,其他的代码继续跑,到你想让他继续执行了,他就是会继续执行。

function *readTwoFile() {
    const f1 = yield readFile('./a.txt');
    const f2 = yield readFile('./b.txt');  
    return Buffer.concat([f1, f2]).toString();
}

yield下的顺序读取呈现的也是一种顺序读取的方式,对于readFile来看有两种不同的实现方式,

  • 利用thunkify

const thunkify = (fn, ctx) => (...items) => (done) => {
    ctx = ctx || null;
    let called = false;
    items.push((...args) => {
        if (called) return void 0;
        called = true;
        done.apply(ctx, args);
    });
    try {
        fn.apply(ctx, items);    
    } catch(err) {
        done(err);
    }
};

thunkify函数就是一种柯里化得思想,最后的传入参数done就为回调函数,利用thunkify可以很轻松的实现yield函数的自动化流程:

const run = fn => {
    const gen = fn();
    let res;
    (function next(err, data) {
        let g = gen.next(data);
        if (g.done) return void 0;
        g.value(next);
    })();
};
  • 利用Promise

const readFile = file => 
    new Promise((reslove, reject) => {
        fs.readFile(file, (err, data) => {
            if (err) reject(err);
            reslove(data);
        });
    });
const run = fn => {
    const gen = fn();
    let str = null;
    (function next(err, data) {
        let res = gen.next(data);
        if (res.done) return void 0;
        res.value.then(
            data => {
                next(null, data);
            }, 
            err => { throw new Error(err); }
        );
    })();
};
run(readTwoFile);

上面两种方式都可以达到自动执行yield的过程,那么有没有一种方式,可以兼容这两种实现方式呢,tj大神又给出了一个库,那就是co库,先来看下用法:

// readTwoFile的实现与上面类似,readFile既可以利用Promise也可以利用thunkify
// co库返回一个Promise对象
co(readTwoFile).then(data => console.log(data));

来看下co库的实现,co库默认会返回一个Promise对象,对于yield之后的值(如上面的res.value),co库会将其转换为一个Promise。实现思想很简单,基本还是利用递归的方式,大体的思路如下:

const baseHandle = handle => res => {
    let ret;
    try {
        ret = gen[handle](res);
    } catch(e) {
        reject(e);
    }
    next(ret);
};
function co(gen) {
    const ctx = this,
        args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);
    return new Promise((reslove, reject) => {
        if (typeof gen === 'function') gen = gen.apply(ctx, args);
        if (!gen || typeof gen.next !== 'function') return resolve(gen);

        const onFulfilled = baseHandle('next'),
            onRejected = baseHandle('throw');

        onFulfilled();

        function next(ret) {
            if (ret.done) reslove(ret.value);
            // 将yield的返回值转换为Proimse
            const value = toPromise.call(ctx, ret.value);
            if (value && isPromise(value)) return value.then(onFulfilled, onRejected);
            return onRejected(new TypeError('yield type error'));
        }
    });
}

toPromise就是将一些类型转换为Promise,从这里我们可以看出的是可以将哪些类型放在yield后面,这里就来看一个常用的:

// 把thunkify之后的函数转化为Promise的形式
function thunkToPromise(fn) {
    const ctx = this;
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        fn.call(ctx, function (err, res) {
            if (err) return reject(err);
            if (arguments.length > 2) res = slice.call(arguments, 1);
            resolve(res);
        });
    });
}

最近Node已经支持了async/await,可以利用其来做异步操作:

终极解决

const readFile = file => 
    new Promise((reslove, reject) => {
        fs.readFile(file, (err, data) => {
            if (err) reject(err);
            reslove(data);
        });
    });
const readTwoFile = async function() {
    const f1 = await readFile('./a.txt');
    const f2 = await readFile('./b.txt');    
    return Buffer.concat([f1, f2]).toString();
};
readTwoFile().then(data => {
    console.log(data);
});

async/await做的就是将Promise对象给串联起来,避免了then的调用方式,代码非常的易读,就是一种同步的方式。不再需要借助其他外界类库(比如co库)就可以优雅的解决回调的问题。

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