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Generator:同步代码书写异步情怀

有赞技术团队 12 阅读

编者按:看完本文,你能对ES6的Generator有一个很好的理解,轻松地以同步的方式写异步代码,也能初步理解到TJ大神的co框架的原理。

前言:ES6在2015年6月正式发布,它带给js带来许多新特性,其中一个就是Generator,虽然其它语言如python早就有了,但js的Generator和它们的还是有点不一样的,js的Generator重点在解决异步回调金字塔问题,巧妙的使用它可以写出看起来同步的代码。

我们都知道js跟其它语言相比,最大的特性就是异步,所以当我们要取异步取一个文件内容时,一般我们会这样写

$.get('http://youzan.com/test.txt', function(data){
    console.log(data);
})

如果取完A文件后又要再取B文件:

$.get('http://youzan.com/A.txt', function(a){
    $.get('http://youzan.com/B.txt', function(b){
        console.log(b);
    }
}

再取一个C文件可能这样写:

$.get('http://youzan.com/A.txt', function(a){
    $.get('http://youzan.com/B.txt', function(b){
        $.get('http://youzan.com/C.txt', function(c){
            console.log(c);
        }
    }
}

当有更多的异步操作,业务逻辑更为的复杂时,按上面的写法维护时心中肯定要骂娘了。那有没有更好一点的写法呢?在Generator出来之前可以使用promise实现,虽然说promise也是es6的一部分,es6标准未出之前已经有很多ployfill出来了。

$.get('http://youzan.com/A.txt')
    .done(function(a){
        return $.get('http://youzan.com/B.txt');
    })
    .done(function(b){
        return $.get('http://youzan.com/C.txt');
    })
    .done(function(c){
        console.log(c);
    })

promise的实现要比上面嵌套回调要优雅许多,但也可以一眼看出异步回调的身影。目前js有很多框架要致力解决js金字塔回调,让异步代码书写的逻辑更为清晰,如async, wind.js, promise, deffer。这些框架都有自己的一些约定,如async是以数组形式来写,promise是以回调参数方式,但它们都不能做到像写c或java那样第一行open一个file,然后第二行马上读取,来看看最新的Generator是怎么做的:

co(function* (){  
    var a = yield $.get('http://youzan.com/A.txt');
    var b = yield $.get('http://youzan.com/B.txt');
    var c = yield $.get('http://youzan.com/C.txt');
    console.log(c);
})

上面代码使用了co框架包裹,里面一个Generator,从书写上看它已经和其它同步语言差不多。写了多年的异步看到上面代码是不是感觉不可思义呢?这就是Generator带来的可喜之处,其实es6还更多的新东西等着你发现。下面来了详细了解一下Generator。

Generator是什么

Generator是生成器的意思,它是一种可以从中退出并在之后重新进入的函数。 生成器的环境(绑定的变量)会在每次执行后被保存,下次进入时可继续使用 。生成器其实在其它语言很早就有了,比如python、c#,但与python不同的是js的generator更多的是提供一种异步解决方案。

Generator使用 function* 来定义,内部有 yield 关键字, next 方法控制内部执行流程,每执行到一个 yield 语句就会中断,并返回一个迭代值,下次执行时从 yield 的下一个语句继续执行。一个生成器只能执行一次。

一个简单的定义如下:

function* hello() {  
   var a = 'b'
   yield 'a';
   return a;
}

var gen = hello();  
console.log(gen);  
// => hello {[[GeneratorStatus]]: "suspended", [[GeneratorReceiver]]: undefined}
console.log(gen.next())  
// => {value: "a", done: false}
console.log(gen.next())  
// => {value: "b", done: true}

上面代码通过调用 hello() ,产生了一个生成器,内部代码没有执行。调用 next 方法执行到 yield 后暂停,内部环境被保存, next 执行返回一个对象, value yield 的执行结果, done 表示迭代器是否完成。当迭代器完成后, done 为true, value 为return的值,继续执行 next value 将为undefined

Generator执行原理

回到开头的例子,Generator给我们提供了直观的写法来处理异步回调,它让代码逻辑非常清晰。来了解一下Generator内部的一些原理

function* hello() {  
   yield 'a';
   return 'b';
}
var gen = hello();  
console.log(gen);  
// => hello {[[GeneratorStatus]]: "suspended", [[GeneratorReceiver]]: undefined}

使用chrome工具查看对象内容,可发现里面有 next throw 方法。

当我们执行 next 方法时,发现其返回了一个对象:

对象含有 value done 两个字段, value 为yield 'a'的返回值,即为'a', done 表示generator的状态,为true时表示执行完成。再执行next方法时,可以看到done的值已经为true了, 而且value的值为return的值 查看gen自身内部的状态,可以看到GeneratorStatus已经为closed了

综上可以得出Generator是通过调用 next 方法来控制执行流程,当遇到yield语句时暂停执行。 next 方法返回一个对像{value: 'yield', done: false},value存储的yield 执行结果,done表示迭代器是否执行完成。

通过上面的了解貌似generator并没有太大卵用,不能如所说的用同步情怀书写异步代码。上面漏了很重要的一点就是 yield的返回值 next的参数 。看下面一段代码:

function* hello() {  
  var ret = yield 'a';
  console.log(ret);
}

然后过程如下一下: 从上面执行过程可以看到,ret与第二个next的参数值一样,这是Generator的传值方式。yield的返回值就是next的参数,第一个next由于执行到yield语句之前就暂停了,所以参数b没有用。

这里也提一下上面出现的throw方法。

在generator中使用gen.throw('error')来抛出异常。当出现异常后,迭代中止,再次执行gen.next()时,将返回{value: undefined, done: true};

使用try catch可捕获gen.throw出来的异常。

Generator自动执行封装

至此对generator了解的也差不多了,但貌似使用它来写代码感觉挺变扭的,因为你要不停的next,如果有一个函数能自动执行generator函数就好了。就像之前提到的代码:

co(function* (){  
    var a = yield $.get('http://youzan.com/A.txt');
    var b = yield $.get('http://youzan.com/B.txt');
    var c = yield $.get('http://youzan.com/C.txt');
    console.log(c);
})

上面提到的Generator内部原理可以总结出, right 这边执行后的结果放到value里,next的参数放到了 left 这边。为了让 right 这边执行后的结果放到 left ,那 right 就得返回一个function,传一个callback进行,然后在callback里执行next方法。通过了角Generator的数据传递过程就可以写出一个简易版的co来自动执行next方法,以达到上面代码效果:

function co(genFunc) {  
  var gen = genFunc();

  var next = function(value){
     var ret = gen.next(value);
     if (!ret.done) {
       ret.value(next);
     }
  }

  next();
}

function getAFromServer(url){  
    /*
     *do something sync
     */
    return function(cb) {
       /*
        *do something async
        */ 
       var a = 'data A from server';
       cb(a);    // 返回读到的内容
    }
}

function getBFromServer(url){  
    /*
     *do something sync
     */
    return function(cb) {
       /*
        *do something async
        */ 
       var b = 'data B from server';
       cb(b);    // 返回读到的内容
    }
}

co(function* (){  
  var ret = yield getFromSever('url of A');
  console.log(ret);  // 输出  data A from server
  var retB = yield getFromSever('url of B');
  console.log(retB);  // 输出  data B from server
})

上面的co就是一个非常简单的自动执行generator next的函数,且 right 这边的值能正确传到 left ,唯一的要求是getA的写法必须 trunk 的写法。像我们使用nodejs的一些异步api,可使用 trunkify 来转成trunk形式。

在co内部主要靠next来实现循环,靠外部cb()来驱动运行。大体流程如下:

了解了co原理,那就可以把它做得更强大一些,如支持Promise,支持nodejs写法的异常处理。这个可以参考co, trunks的代码。

支持情况

根据这个 ECMAScript 6 compatibility table 的资料显示,目前已经有如下平台可以支持:

Chrome 35+ (about://flags中开启)
Firefox 31+ (默认开启)
nodejs harmony
nodejs 0.11+

参考资料

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Statements/function*
http://es6.ruanyifeng.com/#docs/generator
http://kangax.github.io/compat-table/es6/#Generator%20expressions
http://www.slideshare.net/RameshNair6/es6-next-generation-javascript

作者:有赞技术团队
Thoughts, stories and ideas.
原文地址:Generator:同步代码书写异步情怀, 感谢原作者分享。

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