詳談nodejs異步編程

2019-11-20 13:49:16

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

目前需求中涉及到大量的異步操作，實際的頁面越來越傾向于單頁面應用。以后可以會使用backbone、angular、knockout等框架，但是關于異步編程的問題是首先需要面對的問題。隨著node的興起，異步編程成為一個非常熱的話題。經過一段時間的學習和實踐，對異步編程的一些細節進行總結。

1.異步編程的分類

解決異步問題方法大致包括：直接回調、pub/sub模式(事件模式)、異步庫控制庫(例如async、when)、promise、Generator等。
1.1 回調函數

回調函數是常用的解決異步的方法，經常接觸和使用到，易于理解，并且在庫或函數中非常容易實現。這種也是大家接使用異步編程經常使用到的方法。

但是回調函數的方式存在如下的問題：

1. 可能形成萬惡的嵌套金字塔，代碼不易閱讀；

2. 只能對應一個回調函數，在很多場景中成為一個限制。

1.2 pub/sub模式(事件)

該模式也稱為事件模式，是回調函數的事件化，在jQuery等類庫中非常常見。

事件發布訂閱者模式本身并無同步與異步調用的問題，但是在node中，emit調用多半是伴隨事件循環而異步觸發的。該模式常用來解耦業務邏輯，事件發布者無須關注注冊的回調函數，也不用關注回調函數的個數，數據通過消息的方式可以很靈活的傳遞。

該模式的好處是：1. 便于理解；2. 不再局限于一個回調函數。

不好的地方時：1. 需要借助類庫； 2.事件與回調函數的順序很重要

復制代碼代碼如下:

var img = document.querySelect(#id);
img.addEventListener('load', function() {
　　// 圖片加載完成
    ......
});
img.addEventListener('error', function() {
　　// 出問題了
　　......
});

　　上述代碼存在兩個問題：

a. img實際已經加載完成，此時才綁定load回調函數，結果回調不會執行，但依然希望執行該對應回調函數。

復制代碼代碼如下:

var img = document.querySelect(#id);
function load() {
　　...
}
if(img.complete) {
　　load();
} else {
　　img.addEventListener('load', load);
}
img.addEventListener('error', function() {
　　// 出問題了
　　......
});

　　 b. 無法很好處理存在異常

結論：事件機制最適合處理同一個對象上反復發生的事情，不需要考慮當綁定回調函數之前事件發生的情況。

1.3 異步控制庫

目前的異步庫主要有Q、when.js、win.js、RSVP.js等。

這些庫的特點是代碼是線性的，可以從上到下完成書寫，符合自然習慣。

不好的地方也是風格各異，不便于閱讀，增加學習成本。

1.4 Promise

Promise翻譯成中文為承諾，個人理解是異步完成之后，就會給外部一個結果（成功或失?。?，并承諾結果不再發生改變。換句話就是Promise反應了一個操作的最終返回結果值(A promise represents the eventual value returned from the single completion of an operation)。目前Promise已經引入到ES6規范里面，Chrome、firefox等高級瀏覽器已經在內部實現了該原生方法，使用起來相當方便。

下面從如下幾個方面來解析Promise的特點：

1.4.1 狀態

包含三種狀態：pending、fulfilled、rejected，三種狀態只能發生兩種轉換(從pending--->fulfilled、pending―>rejected)，并且狀態的轉換僅能發生一次。

1.4.2 then方法

then方法用于指定異步事件完成之后的回調函數。

這個方法可以說是Promise的靈魂方法，該方法讓Promise充滿了魔力。有如下幾個具體表現：

a） then方法返回Promise。這樣就實現了多個異步操作的串行操作。

關于上圖中黃圈1的對value的處理是Promise里面較為復雜的一個地方，value的處理分為兩種情況：Promise對象、非Promise對象。

當value 不是Promise類型時，直接將value作為第二個Promise的resolve的參數值即可；當為Promise類型時，promise2的狀態、參數完全由value決定，可以認為promsie2完全是value的傀儡，promise2僅僅是連接不同異步的橋梁。

復制代碼代碼如下:

Promise.prototype.then = function(onFulfilled, onRejected) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {           //此處的Promise標注為promise2
        handle({
            onFulfilled: onFulfilled,
            onRejected: onRejected,
            resolve: resolve,
            reject: reject
        })
    });
}
function handle(deferred) {
    var handleFn;
    if(state === 'fulfilled') {
        handleFn = deferred.onFulfilled;
    } else if(state === 'rejected') {
        handleFn = deferred.onRejected;
    }
    var ret = handleFn(value);
    deferred.resolve(ret);                           //注意，此時的resolve是promise2的resolve
}
function  resolve(val) {
    if(val && typeof val.then === 'function') {
        val.then(resolve);                           // if val為promise對象或類promise對象時，promise2的狀態完全由val決定
        return;
    }
    if(callback) {                                    // callback為指定的回調函數
        callback(val);
    }
}

　　b）實現了多個不同異步庫之間的轉換。

在異步中存在一個叫thenable的對象，就是指具有then方法的對象，只要一個對象對象具有then方法，就可以對其進行轉換，例如：

復制代碼代碼如下:

var deferred = $('aa.ajax');      // !!deferred.then  === true
var P = Promise.resolve(deferred);
p.then(......)

1.4.3 commonJS Promise/A規范

目前關于Promise的規范存在Promise/A和Promise/A+規范，這說明關于Promise的實現是挺復雜的。

復制代碼代碼如下:

then(fulfilledHandler, rejectedHandler, progressHandler)

1.4.4 注意事項

一個Promise里面的回調函數是共享value的，在結果處理中value作為參數傳遞給相應的回調函數，如果value是對象，那就要小心不要輕易修改value的值。

復制代碼代碼如下:

var p = Promise.resolve({x: 1});
p.then(function(val) {
    console.log('first callback: ' + val.x++);
});
p.then(function(val) {
    console.log('second callback: ' + val.x)
})
// first callback: 1
// second callback: 2

1.5 Generator

上面所有的方法均是基于回調函數來完成異步操作的，無非是對回調函數進行封裝而已。ES6里面提出了Generator，增加了解決異步操作的途徑，不再依據回調函數來完成。

Generator最大的特點就是可以實現函數的暫停、重啟，這個特性非常有利于解決異步操作。將Generator的暫停與promise的異常處理結合起來，可以比較優雅地解決異步編程問題。具體實現參考：Kyle Simpson

2. 異步編程存在的問題

2.1 異常處理

a) 異步事件包括兩個環節：發出異步請求、結果處理，這兩個環節通過event loop來連接起來。那么try catch來進行異常捕獲的時候就需要分來捕獲。

復制代碼代碼如下:

try {
    asyncEvent(callback); 
} catch(err) {
    ......
}

上述代碼是無法捕獲callback里面的異常，只能獲取發出請求環節的異常。這樣就存在問題：假如請求的發出和請求的處理是兩個人完成的，那么在異常處理的時候就存在問題？

b）promise實現異常的傳遞，這帶來一些好處，在實際項目中保證代碼不被阻塞。但是如果異步事件比較多的時候，不容易找出到底是那個異步事件產生了異常。

復制代碼代碼如下:

// 場景描述： 在CRM里面展示價格的報警信息，其中包含競對的信息。但是獲取競對的信息時間比較長，后端為了避免慢查詢，就把一條記錄拆成兩塊分別獲取。
// 第一步：獲取價格報警信息，除了競對信息
function getPriceAlarmData() {
    return new Promise(function(resolve) {
        Y.io(url, {
            method: 'get',
            data: params,
            on: function() {
                success: function(id, data) {
                    resolve(alarmData);
                }
            }
        });
    });
}
// 得到報警信息后，在去獲取競對信息
getPriceAlarmData().then(function(data) {
    // 數據渲染，除了競對信息
    render(data);
    return new Promise(function(resolve) {
        Y.io(url, {
            method: 'get',
            data: {alarmList: data},
            on: function() {
                success: function(id, compData) {
                    resolve(compData);
                }
            }
        });
    });
})      //  獲取完所有數據后進行競對信息的渲染
.then(function(data) {
    // 渲染競對信息
    render(data)
}, function(err) {
    // 異常處理
    console.log(err);
});

可以把上述代碼轉換成如下：

復制代碼代碼如下:

try{
    // 獲取除競對以外的報警信息
    var alarmData = alarmDataExceptCompare();
    render(alarmData);
    // 根據報警信息查詢競對信息
    var compareData = getCompareInfo(alarmData);
    render(compareData);
} catche(err) {
    console.log(err.message);
}

在上述例子中把異常處理放到最后進行處理，這樣當其中存在某個環節出現異常，我們無法準確知道到底是哪個事件產生的。

2.2 jQuery.Deferred 的問題

jQuery中也實現了異步操作，但是在實現上不符合promise/A+規范，主要表現在以下幾個方面：

a. 參數的個數：標準的Promise只能接受一個參數，而jQuery中則可以傳遞多個參數

復制代碼代碼如下:

function asyncInJQuery() {
    var d = new $.Deferred();
    setTimeout(function() {
        d.resolve(1, 2);
    }, 100);
    return d.promise()
}
asyncInJQuery().then(function(val1, val2) {
    console.log('output: ', val1, val2);
});
// output: 1 2

b. 結果處理中異常的處理

復制代碼代碼如下:

function asyncInPromise() {
      return new Promise(function(resolve) {
        setTimeout(function() {
          var jsonStr = '{"name": "mt}';
          resolve(jsonStr);
        }, 100);
      });
  }
  asyncInPromise().then(function(val) {
      var d = JSON.parse(val);
      console.log(d.name);
  }).then(null, function(err) {
    console.log('show error: ' + err.message);
  });
// show error: Unexpected end of input
function asyncInJQuery() {
    var d = new $.Deferred();
    setTimeout(function() {
        var jsonStr = '{"name": "mt}';
        d.resolve(jsonStr);
    }, 100);
    return d.promise()
}
asyncInJQuery().then(function(val) {
    var d = JSON.parse(val);
    console.log(d.name);
}).then(function(v) {
    console.log('success: ', v.name);
}, function(err){
    console.log('show error: ' + err.message);
});
//Uncaught SyntaxError: Unexpected end of input