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談談JavaScript異步函數發展歷程
編輯:關於JavaScript     

《The Evolution of Asynchronous JavaScript》外文梳理了JavaScript異步函數的發展歷程,首先通過回調函數實現異步,之後又經歷了Promise/A+、生成器函數,而未來將是async函數的。感謝景莊對該文章的翻譯,內容如下:

現在讓我們一起來回顧這些年來JavaScript異步函數的發展歷程吧。

回調函數Callbacks

似乎一切應該從回調函數開始談起。

異步JavaScript

正如我們所知道的那樣,在JavaScript中,異步編程方式只能通過JavaScript語言中的一等公民函數才能完成:這種方式意味著我們可以將一個函數作為另一個函數的參數,在這個函數的內部可以調用被傳遞進來的函數(即回調函數)。這也正是回調函數誕生的原因:如果你將一個函數作為參數傳遞給另一個函數(此時它被稱為高階函數),那麼在函數內部, 你可以調用這個函數來完成相應的任務。回調函數沒有返回值(不要試圖用return),僅僅被用來在函數內部執行某些動作。 看一個例子:

Something.save(function(err) {  
 if (err) { 
  //error handling 
  return; // 沒有返回值 
 } 
 console.log('success'); 
}); 

上面的例子中我們演示了一個錯誤優先的回調函數(error-first callbacks),這也是Node.js本身的特點之一, Node.js中所有的核心模塊和NPM倉庫中的大部分模塊在編寫時都會遵循這個特點。

過度使用回調函數所會遇到的挑戰:

如果不能合理的組織代碼,非常容易造成回調地獄(callback hell),這會使得你的代碼很難被別人所理解。
很容易遺漏錯誤處理代碼。

無法使用return語句返回值,並且也不能使用throw關鍵字。

也正是基於這些原因,在JavaScript世界中,一直都在尋找著能夠讓異步JavaScript開發變得更簡單的可行的方案。

一個可行的解決方案之一是async模塊。如果你和回調函數打過很久的交道, 你也許會深刻地感受到,在JavaScript中如果想要讓某些事並行執行,或是串行執行,甚至是使用異步函數來映射(mapping) 數組中的元素使用異步函數有多復雜。所以,感謝 Caolan McMahon寫了async模塊來解決這些問題。

使用async模塊,你可以輕松地以下面這種方式編寫代碼:

async.map([1, 2, 3], AsyncSquaringLibrary.square,  
 function(err, result){ 
 // result will be [1, 4, 9] 
}); 

async模塊雖然一定程度上帶來了便利,但仍然不夠簡單,代碼也不容易閱讀,因此Promise出現了。

Promise

當前的JavaScript異步標准可以追溯到2012年,並且直到ES6才變得可用,然而,Promise這個術語卻並不是JavaScript 社區所發明的。這個術語來來自於 Daniel P.friedman在1976年的發表的一篇文章。

一個Promise代表的是一個異步操作的最終結果。

現在我們使用Promise來完成上面代碼所完成的任務,Promise風格的代碼如下:

Something.save()  
 .then(function() { 
  console.log('success'); 
 }) 
 .catch(function() { 
  //error handling 
 }) 

你會發現,Promise中也利用了回調函數。在then和catch方法中都傳入了一個回調函數,分別在Promise被滿足和被拒絕時執行。Promise函數的另一個優點是它能夠被鏈接起來完成一系列任務。例如,你可以這樣寫代碼:

saveSomething()  
 .then(updateOtherthing) 
 .then(deleteStuff)  
 .then(logResults); 

當你沒有現成的Promise時,你可能需要借助一些Promise庫,一個流行的選擇是使用 bluebird。 這些庫可能會提供比原生方案更多的功能,並且不局限於Promise/A+標准所規定的特性。

但是你為什麼不用糖方法(sugar methods)呢?建議你首先閱讀 Promise: The Extension Problem這篇文章。更多關於Promise的信息,可以參考 Promise/A+標准。

你可能會問:如果大部分的庫只暴露了回調的接口的話,那麼我該如何使用Promise?

嗯,這個很簡單,此時你唯一需要做的就是使用Promise來包裹含有回調的那個函數調用體。例如:

回調風格的代碼可能是這樣的:

function saveToTheDb(value) { 
  db.values.insert(value, function (err, user) { 
    if (err) throw err; 
 
    // todo: insert user to db 
  }); 
} 

現在我們將其改成支持Promise風格調用的代碼:

function saveToTheDb(value) {  
  return new Promise(function(resolve, reject) { 
    db.values.insert(value, function(err, user) { // remember error first ;) 
      if (err) { 
        return reject(err); // don't forget to return here 
      } 
      resolve(user); 
    }) 
  } 
} 

已經有相當一部分的庫或框架同時支持者兩種方式了,即同時提供了回調風格和Promise風格的API接口。那麼現在, 如果你也想對外提供一個庫,最佳實踐也是同時提供兩種方式的接口。你可以輕松的使用如下方式來達到這個目的:

function foo(cb) {  
 if (cb) { 
  return cb(); 
 } 
 return new Promise(function (resolve, reject) { 
 
 }); 
} 

或者更簡單些,你可以從只提供Promise風格的接口開始後,並使用諸如 callbackify這樣的工具來達到向後兼容的目的。其實Callbackify所做的工作和上面的代碼片段類似,但在實現上使用了一個更通用的方法, 我建議你可以去閱讀Callbackify的源代碼。

生成器Generators/ yield

JavaScript 生成器是個相對較新的概念, 它是ES6(也被稱為ES2015)的新特性。想象下面這樣的一個場景:

當你在執行一個函數的時候,你可以在某個點暫停函數的執行,並且做一些其他工作,然後再返回這個函數繼續執行, 甚至是攜帶一些新的值,然後繼續執行。
上面描述的場景正是JavaScript生成器函數所致力於解決的問題。當我們調用一個生成器函數的時候,它並不會立即執行, 而是需要我們手動的去執行迭代操作(next方法)。也就是說,你調用生成器函數,它會返回給你一個迭代器。迭代器會遍歷每個中斷點。

function* foo () {  
 var index = 0; 
 while (index < 2) { 
  yield index++; //暫停函數執行,並執行yield後的操作 
 } 
} 
var bar = foo(); // 返回的其實是一個迭代器 
console.log(bar.next());  // { value: 0, done: false }  
console.log(bar.next());  // { value: 1, done: false }  
console.log(bar.next());  // { value: undefined, done: true } 

 更進一步的,如果你想更輕松的使用生成器函數來編寫異步JavaScript代碼,我們可以使用 co 這個庫,co是著名的tj大神寫的。

Co是一個為Node.js和浏覽器打造的基於生成器的流程控制工具,借助於Promise,你可以使用更加優雅的方式編寫非阻塞代碼。
使用co,前面的示例代碼,我們可以使用下面的代碼來改寫:

co(function* (){  
 yield Something.save(); 
}).then(function() { 
 // success 
}) 
.catch(function(err) { 
 //error handling 
}); 

你可能會問:如何實現並行操作呢?答案可能比你想象的簡單,如下(其實它就是Promise.all而已):

yield [Something.save(), Otherthing.save()];  
Async/ await

在ES7(還未正式標准化)中引入了Async函數的概念,目前如果你想要使用的話,只能借助於babel 這樣的語法轉換器將其轉為ES5代碼。(提醒一點:我們現在討論的是async關鍵字,而不是NPM中的async包)。

簡而言之,使用async關鍵字,你可以輕松地達成之前使用生成器和co函數所做到的工作。當然,除了hack之外。

也許你會問,是否在ES7中有了async關鍵字,yield就變得不是那麼重要了?

實際上,使用yield實現異步也不過是一種hack罷了,yield意味著懶次序(lazy sequences)和迭代器。 而await能夠完美的分離這兩點,首先讓yield用於其最初的目的,其次使用await來執行異步操作。

在這背後,async函數實際使用的是Promise,也就是為什麼async函數會返回一個Promise的原因。

因此,我們使用async函數來完成類似於前面代碼所完成的工作,可以使用下面這樣的方式來重新編寫代碼:

async function save(Something) {  
 try { 
  await Something.save(); // 等待await後面的代碼執行完,類似於yield 
 } catch (ex) { 
  //error handling 
 } 
 console.log('success'); 
} 

正如你看到的那樣,使用async函數,你需要在函數聲明的最前面加上async關鍵字。這之後,你可以在函數內部使用await關鍵字了,作用和之前的yield作用是類似的。

使用async函數完成並行任務與yiled的方式非常的相似,唯一不同的是,此時Promise.all不再是隱式的,你需要顯示的調用它:

async function save(Something) {  
  await Promise.all[Something.save(), Otherthing.save()] 
} 

Koa也支持async函數,如果你也在使用koa,那麼你現在就可以借助babel使用這一特性了。

import koa from koa;  
let app = koa(); 
app.experimental = true; 
app.use(async function (){  
  this.body = await Promise.resolve('Hello Reader!') 
}) 
app.listen(3000);  

以上內容給大家分享了JavaScript異步函數發展歷程,希望對大家有所幫助。

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