细说JavaScript异步函数发展历程

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2015-09-08 16:20 by 副主编 mengyidan1988 评论(1) 有7551人浏览

前端开发 JavaScript

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《The Evolution of Asynchronous JavaScript》外文梳理了JavaScript异步函数的发展历程，首先通过回调函数实现异步，之后又经历了Promise/A+、生成器函数，而未来将是async函数的。感谢景庄对该文章的翻译，内容如下：

对大部分的JavaScript开发者而言，async函数是个新鲜事物，它的发展经历了一个漫长的旅程。因此本文试图梳理总结JavaScript异步函数的发展历程：在不久之前，我们还只能写回调函数来实现异步，然后Promise/A+标准出来了，这之后又出现了生成器函数，而未来显然是async函数的。

现在让我们一起来回顾这些年来JavaScript异步函数的发展历程吧。

回调函数Callbacks

似乎一切应该从回调函数开始谈起。

异步JavaScript

正如我们所知道的那样，在JavaScript中，异步编程方式只能通过JavaScript语言中的一等公民函数才能完成：这种方式意味着我们可以将一个函数作为另一个函数的参数，在这个函数的内部可以调用被传递进来的函数（即回调函数）。这也正是回调函数诞生的原因：如果你将一个函数作为参数传递给另一个函数（此时它被称为高阶函数），那么在函数内部，你可以调用这个函数来完成相应的任务。回调函数没有返回值（不要试图用return），仅仅被用来在函数内部执行某些动作。看一个例子：

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

上面的例子中我们演示了一个错误优先的回调函数（error-first callbacks），这也是Node.js本身的特点之一， Node.js中所有的核心模块和NPM仓库中的大部分模块在编写时都会遵循这个特点。

过度使用回调函数所会遇到的挑战：

如果不能合理的组织代码，非常容易造成回调地狱（callback hell），这会使得你的代码很难被别人所理解。
很容易遗漏错误处理代码。
无法使用return语句返回值，并且也不能使用throw关键字。

也正是基于这些原因，在JavaScript世界中，一直都在寻找着能够让异步JavaScript开发变得更简单的可行的方案。

一个可行的解决方案之一是async模块。如果你和回调函数打过很久的交道，你也许会深刻地感受到，在JavaScript中如果想要让某些事并行执行，或是串行执行，甚至是使用异步函数来映射（mapping）数组中的元素使用异步函数有多复杂。所以，感谢 Caolan McMahon写了async模块来解决这些问题。

使用async模块，你可以轻松地以下面这种方式编写代码：

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

async模块虽然一定程度上带来了便利，但仍然不够简单，代码也不容易阅读，因此Promise出现了。

Promise

当前的JavaScript异步标准可以追溯到2012年，并且直到ES6才变得可用，然而，Promise这个术语却并不是JavaScript 社区所发明的。这个术语来来自于Daniel P.friedman在1976年的发表的一篇文章。

一个Promise代表的是一个异步操作的最终结果。
现在我们使用Promise来完成上面代码所完成的任务，Promise风格的代码如下：

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

你会发现，Promise中也利用了回调函数。在then和catch方法中都传入了一个回调函数，分别在Promise被满足和被拒绝时执行。Promise函数的另一个优点是它能够被链接起来完成一系列任务。例如，你可以这样写代码：

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

当你没有现成的Promise时，你可能需要借助一些Promise库，一个流行的选择是使用 bluebird。这些库可能会提供比原生方案更多的功能，并且不局限于Promise/A+标准所规定的特性。

但是你为什么不用糖方法（sugar methods）呢？建议你首先阅读Promise: The Extension Problem这篇文章。更多关于Promise的信息，可以参考Promise/A+标准。

你可能会问：如果大部分的库只暴露了回调的接口的话，那么我该如何使用Promise？

嗯，这个很简单，此时你唯一需要做的就是使用Promise来包裹含有回调的那个函数调用体。例如：

回调风格的代码可能是这样的：

function saveToTheDb(value) {
    db.values.insert(value, function (err, user) {
        if (err) throw err;

        // todo: insert user to db
    });
}

现在我们将其改成支持Promise风格调用的代码：

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);
        })
    }
}

已经有相当一部分的库或框架同时支持者两种方式了，即同时提供了回调风格和Promise风格的API接口。那么现在，如果你也想对外提供一个库，最佳实践也是同时提供两种方式的接口。你可以轻松的使用如下方式来达到这个目的：

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

  });
}

或者更简单些，你可以从只提供Promise风格的接口开始后，并使用诸如 callbackify这样的工具来达到向后兼容的目的。其实Callbackify所做的工作和上面的代码片段类似，但在实现上使用了一个更通用的方法，我建议你可以去阅读Callbackify的源代码。

生成器Generators/ yield

JavaScript生成器是个相对较新的概念，它是ES6（也被称为ES2015）的新特性。想象下面这样的一个场景：

引用

当你在执行一个函数的时候，你可以在某个点暂停函数的执行，并且做一些其他工作，然后再返回这个函数继续执行，甚至是携带一些新的值，然后继续执行。

上面描述的场景正是JavaScript生成器函数所致力于解决的问题。当我们调用一个生成器函数的时候，它并不会立即执行，而是需要我们手动的去执行迭代操作（next方法）。也就是说，你调用生成器函数，它会返回给你一个迭代器。迭代器会遍历每个中断点。

function* foo () {  
  var index = 0;
  while (index < 2) {
    yield index++; //暂停函数执行，并执行yield后的操作
  }
}
var bar =  foo(); // 返回的其实是一个迭代器

console.log(bar.next());    // { value: 0, done: false }  
console.log(bar.next());    // { value: 1, done: false }  
console.log(bar.next());    // { value: undefined, done: true }

更进一步的，如果你想更轻松的使用生成器函数来编写异步JavaScript代码，我们可以使用 co 这个库，co是著名的tj大神写的。

引用

Co是一个为Node.js和浏览器打造的基于生成器的流程控制工具，借助于Promise，你可以使用更加优雅的方式编写非阻塞代码。

使用co，前面的示例代码，我们可以使用下面的代码来改写：

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

你可能会问：如何实现并行操作呢？答案可能比你想象的简单，如下（其实它就是Promise.all而已）：

yield [Something.save(), Otherthing.save()];

Async/ await

在ES7（还未正式标准化）中引入了Async函数的概念，目前如果你想要使用的话，只能借助于babel 这样的语法转换器将其转为ES5代码。（提醒一点：我们现在讨论的是async关键字，而不是NPM中的async包）。

简而言之，使用async关键字，你可以轻松地达成之前使用生成器和co函数所做到的工作。当然，除了hack之外。

也许你会问，是否在ES7中有了async关键字，yield就变得不是那么重要了？

实际上，使用yield实现异步也不过是一种hack罢了，yield意味着懒次序（lazy sequences）和迭代器。而await能够完美的分离这两点，首先让yield用于其最初的目的，其次使用await来执行异步操作。

在这背后，async函数实际使用的是Promise，也就是为什么async函数会返回一个Promise的原因。

因此，我们使用async函数来完成类似于前面代码所完成的工作，可以使用下面这样的方式来重新编写代码：

async function save(Something) {  
  try {
    await Something.save(); //&nbsp;等待await后面的代码执行完，类似于yield
  } catch (ex) {
    //error handling
  }
  console.log('success');
}

正如你看到的那样，使用async函数，你需要在函数声明的最前面加上async关键字。这之后，你可以在函数内部使用await关键字了，作用和之前的yield作用是类似的。

使用async函数完成并行任务与yiled的方式非常的相似，唯一不同的是，此时Promise.all不再是隐式的，你需要显示的调用它：

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

Koa也支持async函数，如果你也在使用koa，那么你现在就可以借助babel使用这一特性了。

import koa from koa;  
let app = koa();

app.experimental = true;

app.use(async function (){  
    this.body = await Promise.resolve('Hello Reader!')
})

app.listen(3000);

拓展阅读

原文链接：The Evolution of Asynchronous JavaScript

译者简介：景庄，前端工程师，关注Node.js、前端工程化。个人博客： http://wwsun.github.com。

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