通过ES6 Generator函数实现异步流程

本文翻译自 Going Async With ES6 Generators

由于个人能力知识有限，翻译过程中难免有纰漏和错误，还望指正Issue

ES6 Generators：完整系列

1. The Basics Of ES6 Generators
2. Diving Deeper With ES6 Generators
3. Going Async With ES6 Generators
4. Getting Concurrent With ES6 Generators

到目前为止，你已经对ES6 generators有了初步了解并且能够方便的使用它，是时候准备将其运用到真实项目中提高现有代码质量。

Generator函数的强大在于允许你通过一些实现细节来将异步过程隐藏起来，依然使代码保持一个单线程、同步语法的代码风格。这样的语法使得我们能够很自然的方式表达我们程序的步骤/语句流程，而不需要同时去操作一些异步的语法格式。

换句话说，我们很好的对代码的功能/关注点进行了分离：通过将使用（消费）值得地方（generator函数中的逻辑）和通过异步流程来获取值（generator迭代器的next()方法）进行了有效的分离。

结果就是？不仅我们的代码具有强大的异步能力， 同时又保持了可读性和可维护性的同步语法的代码风格。

那么我们怎么实现这些功能呢？

最简单的异步实现

最简单的情况，generator函数不需要额外的代码来处理异步功能，因为你的程序也不需要这样做。

例如，让我们假象你已经写下了如下代码：

function makeAjaxCall(url,cb) {
    // do some ajax fun
    // call `cb(result)` when complete
}

makeAjaxCall( "http://some.url.1", function(result1){
    var data = JSON.parse( result1 );

    makeAjaxCall( "http://some.url.2/?id=" + data.id, function(result2){
        var resp = JSON.parse( result2 );
        console.log( "The value you asked for: " + resp.value );
    });
} );

通过generator函数（不带任何其他装饰）来实现和上面代码相同的功能，实现代码如下：

function request(url) {
    // this is where we're hiding the asynchronicity,
    // away from the main code of our generator
    // `it.next(..)` is the generator's iterator-resume
    // call
    makeAjaxCall( url, function(response){
        it.next( response );
    } );
    // Note: nothing returned here!
}

function *main() {
    var result1 = yield request( "http://some.url.1" );
    var data = JSON.parse( result1 );

    var result2 = yield request( "http://some.url.2?id=" + data.id );
    var resp = JSON.parse( result2 );
    console.log( "The value you asked for: " + resp.value );
}

var it = main();
it.next(); // get it all started

让我来解释下上面代码是如何工作的。

request(..)帮助函数主要对普通的makeAjaxCall(..)实用函数进行包装，保证在在其回调函数中调用generator迭代器的next(..)方法。

在调用request(..)的过程中，你可能已经发现函数并没有显式的返回值（换句话说，其返回undefined）。这没有什么大不了的，但是与本文后面的方法相比，返回值就显得比较重要了。这儿我们生效的yield undefined。

当我们代码执行到yield..时（yield表达式返回undefined值），我们仅仅在这一点暂停了我们的generator函数而没有做其他任何事。等待着it.next(..)方法的执行来重新启动该generator函数，而it.next()方法是在Ajax获取数据结束后的回调函数（推入异步队列等待执行）中执行的。

我们对yield..表达式的结果做了什么呢？我们将其结果赋值给了变量result1。那么我们是怎么将Ajax请求结果放到该yield..表达式的返回值中的呢？

因为当我们在Ajax的回调函数中调用it.next(..)方法的时候，我们将Ajax的返回值作为参数传递给next(..)方法，这意味着该Ajax返回值传递到了generator函数内部，当前函数内部暂停的位置，也就是result1 = yield..语句中部。

上面的代码真的很酷并且强大。本质上，result1 = yield request(..)的作用是用来请求值，但是请求的过程几乎完全对我们不可见- -或者至少在此处我们不用怎么担心它 - - 因为底层的实现使得该步骤成为了异步操作。generator函数通过通过在yield表达式中隐藏的暂停功能以及将重新启动generator函数的功能分离到另外一个函数中，来实现了异步操作。因此在主要代码中我们通过一个同步的代码风格来请求值。

第二句result2 = yield result()（译者注：作者的笔误，应该是result2 = yield request(..)）代码，和上面的代码工作原理几乎无异：通过明显的暂停和重新启动机制来获取到我们请求的数据，而在generator函数内部我们不用再为一些异步代码细节为烦恼。

当然，yield的出现，也就微妙的暗示一些神奇（啊！异步）的事情可能在此处发生。和嵌套回调函数带来的回调地狱相比，yield在语法层面上优于回调函数（甚至在API上优于promise的链式调用）。

需要注意上面我说的是“可能”。generator函数完成上面的工作，这本身就是一件非常强大的事情。上面的程序始终发送一个异步的Ajax请求，假如不发送异步Ajax请求呢？倘若我们改变我们的程序来从缓存中获取到先前（或者预先请求）Ajax请求的结果？或者从我们的URL路由中获取数据来立刻fulfillAjax请求，而不用真正的向后端请求数据。

我们可以改变我们的request(..)函数来满足上面的需求，如下：

var cache = {};

function request(url) {
    if (cache[url]) {
        // "defer" cached response long enough for current
        // execution thread to complete
        setTimeout( function(){
            it.next( cache[url] );
        }, 0 );
    }
    else {
        makeAjaxCall( url, function(resp){
            cache[url] = resp;
            it.next( resp );
        } );
    }
}

注意：在上面的代码中我们使用了一个细微的技巧setTimeout(..0)，当从缓存中获取结果时来延迟代码的执行。如果我们不延迟而是立即执行it.next(..)方法，这将会导致错误的发生，因为（这就是技巧所在）此时generator函数还没有停止执行。首先我们执行request(..)函数，然后通过yield来暂停generator函数。因此不能够在request(..)函数中立即调用it.next(..)方法，因为在此时，generator函数依然在运行（yield 还没有被调用）。但是我们可以在当前线程运行结束后，立即执行it.next(..)。这就是setTimeout(..0)将要完成的工作。在文章后面我们将看到一个更加完美的解答。

现在，我们generator函数内部主要代码依然如下：

var result1 = yield request( "http://some.url.1" );
var data = JSON.parse( result1 );
..

看到没！？当我们代码从没有缓存到上面有缓存的版本，我们generator函数内部逻辑（我们的控制流程）竟然没有变化。

*main()函数内部代码依然是请求数据，暂停generator函数的执行来等待数据的返回，数据传回后继续执行。在我们当前场景中，这个暂停可能相对比较长（真实的向服务器发送请求，这可能会耗时300~800ms）或者几乎立即执行（使用setTimeout(..0)手段延迟执行）。但是我们*main函数中的控制流程不用关心数据从何而来。

这就是从实现细节中将异步流程分离出来的强大力量。

更好的异步编程

利用上面提及的方法（回调函数），generators函数能够完成一些简单的异步工作。但是却相当局限，因此我们需要一个更加强大的异步机制来与我们的generator函数匹配结合。完成一些更加繁重的异步流程。什么异步机制呢？Promises。

如果你依然对ES6 Promises感到困惑，我写过关于Promise的系列文章。去阅读一下。我会等待你回来，<滴答，滴答>。老掉牙的异步笑话了。

先前的Ajax代码例子依然存在反转控制的问题（啊，回调地狱）正如文章最初的嵌套回调函数例子一样。到目前为止，我们应该已经明显察觉到了上面的例子存在一些待完善的地方：

1. 到目前为止没有明确的错误处理机制，正如我们上一篇学习的文章，在发送Ajax请求的过程中我们可能检测到错误（在某处），通过it.throw(..)方法将错误传递会generator函数，然后在generator函数内部通过try..catch模块来处理该错误。但是，我们在“后面”将要手动处理更多工作（更多的代码来处理我们的generator迭代器），如果在我们的程序中多次使用generators函数，这些错误处理代码很难被复用。
2. 如果makeAjaxCall(..)工具函数不受我们控制，碰巧它多次调用了回调函数，或者同时将成功值或者错误返回到generator函数中，等等。我们的generator函数就将变得极难控制（未捕获的错误，意外的返回值等）。处理、阻止上述问题的发生很多都是一些重复的工作，同时也都不是轻轻松松能够完成的。
3. 很多时候我们需要同时并行处理多个任务（例如两个并行的Ajax请求）。由于generator函数中的yield表达式执行后都会暂停函数的执行，不能够同时运行两个或多个yield表达式，也就是说yield表达式只能按顺序一个接一个的运行。因此在没有大量手写代码的前提下，一个yield表达式中同时执行多个任务依然不太明朗。

正如你所见，上面的所有问题都可以被解决，但是又有谁愿意每次重复手写这些代码呢？我们需要一种更加强大的模式，该模式是可信赖且高度复用的，并且能够很好的解决generator函数处理异步流程问题。

什么模式？yield 表达式内部是promise，当这些promise被fulfill后重新启动generator函数。

回忆上面代码，我们使用yield request(..)，但是request(..)工具函数并没有返回任何值，那么它仅仅yield undefined吗?

让我们稍微调整下上面的代码。我们把request(..)函数改为以promise为基础的函数，因此该函数返回一个promise，现在我们通过yield表达式返回了一个真实的promise（而不是undefined）。

function request(url) {
    // Note: returning a promise now!
    return new Promise( function(resolve,reject){
        makeAjaxCall( url, resolve );
    } );
}

request(..)函数通过构建一个promise来监听Ajax的完成并且resolve返回值，并且返回该promise，因此promise也能够被yield传递到generator函数外部，接下来呢？

我们需要一个工具函数来控制generator函数的迭代器，该工具函数接收yield表达式传递出来的promise，然后在promie 状态转为fulfill或者reject时，通过迭代器的next(..)方法重新启动generator函数。现在我为这个工具函数取名runGenerator(..):

// run (async) a generator to completion
// Note: simplified approach: no error handling here
function runGenerator(g) {
    var it = g(), ret;

    // asynchronously iterate over generator
    (function iterate(val){
        ret = it.next( val );

        if (!ret.done) {
            // poor man's "is it a promise?" test
            if ("then" in ret.value) {
                // wait on the promise
                ret.value.then( iterate );
            }
            // immediate value: just send right back in
            else {
                // avoid synchronous recursion
                setTimeout( function(){
                    iterate( ret.value );
                }, 0 );
            }
        }
    })();
}

需要注意的关键点：

1. 我们自动的初始化了generator函数（创建了it迭代器），然后我们异步运行it来完成generator函数的执行（done: true）。
2. 我们寻找被yield表达式传递出来的promise（啊，也就是执行it.next(..)方法后返回的对象中的value字段）。如此，我们通过在promise的then(..)方法中注册函数来监听器完成。
3. 如果一个非promise值被传递出来，我们仅仅将该值原样返回到generator函数内部，因此看上去立即重新启动了generator函数。

现在我们怎么使用它呢？

runGenerator( function *main(){
    var result1 = yield request( "http://some.url.1" );
    var data = JSON.parse( result1 );

    var result2 = yield request( "http://some.url.2?id=" + data.id );
    var resp = JSON.parse( result2 );
    console.log( "The value you asked for: " + resp.value );
} );

骗人！等等...上面代码和更早的代码几乎完全一样？哈哈，generator函数再次向我们炫耀了它的强大之处。实际上我们创建了promise，通过yield将其传递出去，然后重新启动generator函数，直到函数执行完成- - 所有被''隐藏''的实现细节！实际上并没有隐藏起来，只是和我们消费该异步流程的代码（generator中的控制流程）隔离开来了。

通过等待yield出去的promise的完成，然后将fulfill的值通过it.next(..)方法传递回函数中，result1 = yield request(..)表达式就回获取到正如先前一样的请求值。

但是现在我们通过promises来管理generator代码的异步流程部分，我们解决了回调函数所带来的反转控制等问题。通过generator+promises的模式我们“免费”解决上述所遇到的问题：

1. 现在我们用易用的内部错误处理机制。在runGenerator(..)函数中我们并没有提及，但是监听promise的错误并非难事，我们只需通过it.throw(..)方法将promise捕获的错误抛进generator函数内部，在函数内部通过try...catch模块进行错误捕获及处理。
2. promise给我们提供了可控性/可依赖性。不用担心，也不用疑惑。
3. Promises拥有一些强大的抽象工具方法，利用这些方法可以自动处理一些复杂的“并行”任务等。

例如，yield Prmise.all([ .. ])可以接受一个promise数组然后“并行”执行这些任务，然后yield出去一个单独的promise（给generator函数处理），该promise将会等待所有并行的promise都完成后才被完成，你可以通过yield表达式的返回数组（当promise完成后）来获取到所有并行promise的结果。数组中的结果和并行promises任务一一对应（因此其完全忽略promise完成的顺序）。

首先，让我们研究下错误处理：

// assume: `makeAjaxCall(..)` now expects an "error-first style" callback (omitted for brevity)
// assume: `runGenerator(..)` now also handles error handling (omitted for brevity)

function request(url) {
    return new Promise( function(resolve,reject){
        // pass an error-first style callback
        makeAjaxCall( url, function(err,text){
            if (err) reject( err );
            else resolve( text );
        } );
    } );
}

runGenerator( function *main(){
    try {
        var result1 = yield request( "http://some.url.1" );
    }
    catch (err) {
        console.log( "Error: " + err );
        return;
    }
    var data = JSON.parse( result1 );

    try {
        var result2 = yield request( "http://some.url.2?id=" + data.id );
    } catch (err) {
        console.log( "Error: " + err );
        return;
    }
    var resp = JSON.parse( result2 );
    console.log( "The value you asked for: " + resp.value );
} );

当再URL 请求发出后一个promise被reject后（或者其他的错误或异常），这个promise的reject值将会映射到一个generator函数错误（通过runGenerator(..)内部隐式的it.throw(..)来传递错误），该错误将会被try..catch模块捕获。

现在，让我们看一个通过promises来管理更加错综复杂的异步流程的事例：

function request(url) {
    return new Promise( function(resolve,reject){
        makeAjaxCall( url, resolve );
    } )
    // do some post-processing on the returned text
    .then( function(text){
        // did we just get a (redirect) URL back?
        if (/^https?:\/\/.+/.test( text )) {
            // make another sub-request to the new URL
            return request( text );
        }
        // otherwise, assume text is what we expected to get back
        else {
            return text;
        }
    } );
}

runGenerator( function *main(){
    var search_terms = yield Promise.all( [
        request( "http://some.url.1" ),
        request( "http://some.url.2" ),
        request( "http://some.url.3" )
    ] );

    var search_results = yield request(
        "http://some.url.4?search=" + search_terms.join( "+" )
    );
    var resp = JSON.parse( search_results );

    console.log( "Search results: " + resp.value );
} );

Promise.all([ .. ])会构建一个新的promise来等待其内部的三个并行promise的完成，该新的promise将会被yield表达式传递到外部给runGenerator(..)工具函数中，runGenerator()函数监听该新生成的promise的完成，以便重新启动generator函数。并行的promise的返回值可能会成为另外一个URL的组成部分，然后通过yield表达式将另外一个promise传递到外部。关于更多的promise链式调用，参见文章

promise可以处理任何复杂的异步过程，你可以通过generator函数yield出去promises（或者promise返回promise）来获取到同步代码的语法形式。（对于promise或者generator两个ES6的新特性，他们的结合或许是最好的模式）

runGenerator(..): 实用函数库

在上面我们已经定义了runGenerator(..)工具函数来顺利帮助我们充分发挥generator+promise模式的卓越能力。我们甚至省略了（为了简略起见）该工具函数的完整实现，在错误处理方面依然有些细微细节我们需要处理。

但是，你不愿意实现一个你自己的runGenerator(..)是吗？

我不这么认为。

许多promise/async库都提供了上述工具函数。在此我不会一一论述，但是你一个查阅Q.spawn(..)和co(..)库，等等。

但是我会简要的阐述我自己的库asynquence中的runner(..)插件，相对于其他库，我想提供一些独一无二的特性。如果对此感兴趣并想学习更多关于asynquence的知识而不是浅尝辄止，可以看看以前的两篇文章深入asynquence

首先，asynquence提供了自动处理上面代码片段中的”error-first-style“回调函数的工具函数：

function request(url) {
    return ASQ( function(done){
        // pass an error-first style callback
        makeAjaxCall( url, done.errfcb );
    } );
}

是不是看起来更加好看，不是吗！？

接下来，asynquence提供了runner(..)插件来在异步序列（异步流程）中执行generator函数，因此你可以在runner前面的步骤传递信息到generator函数内，同时generator函数也可以传递消息出去到下一个步骤中，同时如你所愿，所有的错误都自动冒泡被最后的or所捕获。

// first call `getSomeValues()` which produces a sequence/promise,
// then chain off that sequence for more async steps
getSomeValues()

// now use a generator to process the retrieved values
.runner( function*(token){
    // token.messages will be prefilled with any messages
    // from the previous step
    var value1 = token.messages[0];
    var value2 = token.messages[1];
    var value3 = token.messages[2];

    // make all 3 Ajax requests in parallel, wait for
    // all of them to finish (in whatever order)
    // Note: `ASQ().all(..)` is like `Promise.all(..)`
    var msgs = yield ASQ().all(
        request( "http://some.url.1?v=" + value1 ),
        request( "http://some.url.2?v=" + value2 ),
        request( "http://some.url.3?v=" + value3 )
    );

    // send this message onto the next step
    yield (msgs[0] + msgs[1] + msgs[2]);
} )

// now, send the final result of previous generator
// off to another request
.seq( function(msg){
    return request( "http://some.url.4?msg=" + msg );
} )

// now we're finally all done!
.val( function(result){
    console.log( result ); // success, all done!
} )

// or, we had some error!
.or( function(err) {
    console.log( "Error: " + err );
} );

asyquence的runner(..)工具接受上一步序列传递下来的值（也有可能没有值）来启动generator函数，可以通过token.messages数组来获取到传入的值。

然后，和上面我们所描述的runGenerator(..)工具函数类似，runner(..)也会监听yield一个promise或者yield一个asynquence序列（在本例中，是指通过ASQ().all()方法生成的”并行”任务），然后等待promise或者asynquence序列的完成后重新启动generator函数。

当generator函数执行完成后，最后通过yield表达式传递的值将作为参数传递到下一个序列步骤中。

最后，如果在某个序列步骤中出现错误，甚至在generator内部，错误都会冒泡到被注册的or(..)方法中进行错误处理。

asynquence通过尽可能简单的方式来混合匹配promises和generator。你可以自由的在以promise为基础的序列流程后面接generator控制流程，正如上面代码。

ES7 async

在ES7的时间轴上有一个提案，并且有极大可能被接受，该提案将在JavaScript中添加另外一个函数类型：async函数，该函数相当于用类似于runGenerator(..)（或者asynquence的runner(..)）工具函数在generator函数外部包装一下，来使得其自动执行。通过async函数，你可以把promises传递到外部然后async函数在promises状态变为fulfill时自动重新启动直到函数执行完成。（甚至不需要复杂的迭代器参与）

async函数大概形式如下：

async function main() {
    var result1 = await request( "http://some.url.1" );
    var data = JSON.parse( result1 );

    var result2 = await request( "http://some.url.2?id=" + data.id );
    var resp = JSON.parse( result2 );
    console.log( "The value you asked for: " + resp.value );
}

main();

正如你所见，async 函数可以想普通函数一样被调用（如main()），而不需要包装函数如runGenerator(..)或者ASQ().runner(..)的帮助。同时，函数内部不再使用yield，而是使用await（另外一个JavaScript关键字）关键字来告诉async 函数等待当前promise得到返回值后继续执行。

基本上，async函数拥有通过一些包装库调用generator函数的大部分功能，同时关键是其被原生语法所支持。

是不是很酷！？

同时，像asynquence这样的工具集使得我们能够轻易的且充分利用generator函数完成异步工作。

总结

简单地说：通过把promise和generator函数两个世界组合起来成为generator + yield promise(s)模式，该模式具有强大的能力及同步语法形式的异步表达能力。通过一些简单包装的工具（很多库已经提供了这些工具），我们可以让generator函数自动执行完成，并且提供了健全和同步语法形式的错误处理机制。

同时在ES7+的将来，我们也许将迎来async function函数，async 函数将不需要上面那些工具库就能够解决上面遇到的那些问题（至少对于基础问题是可行的）！

JavaScript的异步处理机制的未来是光明的，而且会越来越光明！我要带墨镜了。（译者注：这儿是作者幽默的说法）

但是，我们并没有在这儿就结束本系列文章，这儿还有最后一个方面我们想要研究：

倘若你想要将两个或多个generator函数结合在一起，让他们独立平行的运行，并且在它们执行的过程中来来回回得传递信息？这一定会成为一个相当强大的特性，难道不是吗？这一模式被称作“CSP”(communicating sequential processes)。我们将在下面一篇文章中解锁CSP的能力。敬请密切关注。