Le contrôle de flux asynchrone Node.js expliqué en détail

Quand on n'a pas une expérience approfondie de l'utilisation des rappels de fonctions, il est quand même un peu difficile de lire ces contenus. En raison des caractéristiques asynchrones uniques de Node.js, le problème de « l'enfer des rappels » est apparu. Dans cet article, j'ai enregistré plus en détail comment résoudre le problème du flux asynchrone. Cet article présente principalement une brève discussion sur le contrôle de flux asynchrone dans Node.js. L'éditeur pense que c'est assez bon, je vais donc le partager avec vous maintenant et le donner comme référence. Suivons l'éditeur et jetons un œil. J'espère que cela pourra aider tout le monde.

L'article sera long, et cet article est une explication du mode streaming asynchrone. Cet article utilisera un exemple simple d'araignée Web. Sa fonction est d'explorer le contenu de la page Web de l'URL spécifiée et de l'enregistrer dans le projet. À la fin de l'article, vous pouvez trouver la démo du code source de l'article entier.

1. Mode JavaScript natif

Cet article n'est pas destiné aux débutants, la plupart du contenu de base sera donc omis :

(spider_v1 .js )

const request = require("request");
const fs = require("fs");
const mkdirp = require("mkdirp");
const path = require("path");
const utilities = require("./utilities");

function spider(url, callback) {
  const filename = utilities.urlToFilename(url);
  console.log(`filename: ${filename}`);

  fs.exists(filename, exists => {
    if (!exists) {
      console.log(`Downloading ${url}`);

      request(url, (err, response, body) => {
        if (err) {
          callback(err);
        } else {
          mkdirp(path.dirname(filename), err => {
            if (err) {
              callback(err);
            } else {
              fs.writeFile(filename, body, err => {
                if (err) {
                  callback(err);
                } else {
                  callback(null, filename, true);
                }
              });
            }
          });
        }
      });
    } else {
      callback(null, filename, false);
    }
  });
}

spider(process.argv[2], (err, filename, downloaded) => {
  if (err) {
    console.log(err);
  } else if (downloaded) {
    console.log(`Completed the download of ${filename}`);
  } else {
    console.log(`${filename} was already downloaded`);
  }
});

Le processus du code ci-dessus ressemble à ceci :

1. Convertir l'URL en nom de fichier

2. Déterminez si le nom du fichier existe, et revenez directement s'il existe, sinon passez à l'étape suivante

3. Envoyez une demande et récupérez le corps

4. Écrivez le corps dans le fichier

Il s'agit d'une version très simple de l'araignée. Elle ne peut explorer que le contenu d'une URL. le rappel ci-dessus est. Les gens ont des maux de tête. Ensuite, nous commençons à optimiser.

Tout d'abord, la méthode if else peut être optimisée. C'est très simple. Inutile de dire que voici un effet de comparaison :

/// before
if (err) {
  callback(err);
} else {
  callback(null, filename, true);
}

/// after
if (err) {
  return callback(err);
}
callback(null, filename, true);

Le code est le suivant En écriture, il y aura une couche d'imbrication en moins, mais les programmeurs expérimentés penseront qu'écrire de cette façon met trop l'accent sur les erreurs. Notre programmation devrait se concentrer sur le traitement des données correctes, et il existe également une telle méthode. exigence de lisibilité.

Une autre optimisation est le fractionnement des fonctions. Dans la fonction araignée du code ci-dessus, le fichier téléchargé et le fichier enregistré peuvent être divisés.

(spider_v2.js)

const request = require("request");
const fs = require("fs");
const mkdirp = require("mkdirp");
const path = require("path");
const utilities = require("./utilities");

function saveFile(filename, contents, callback) {
  mkdirp(path.dirname(filename), err => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    fs.writeFile(filename, contents, callback);
  });
}

function download(url, filename, callback) {
  console.log(`Downloading ${url}`);

  request(url, (err, response, body) => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    saveFile(filename, body, err => {
      if (err) {
        return callback(err);
      }
      console.log(`Downloaded and saved: ${url}`);
      callback(null, body);
    });
  })
}

function spider(url, callback) {
  const filename = utilities.urlToFilename(url);
  console.log(`filename: ${filename}`);

  fs.exists(filename, exists => {
    if (exists) {
      return callback(null, filename, false);
    }
    download(url, filename, err => {
      if (err) {
        return callback(err);
      }
      callback(null, filename, true);
    })
  });
}

spider(process.argv[2], (err, filename, downloaded) => {
  if (err) {
    console.log(err);
  } else if (downloaded) {
    console.log(`Completed the download of ${filename}`);
  } else {
    console.log(`${filename} was already downloaded`);
  }
});

Le code ci-dessus est essentiellement le résultat d'une optimisation native, mais la fonction de cette araignée est trop simple, nous devons maintenant explorer toutes les URL d'une certaine page Web, ce qui entraînera des problèmes en série et en parallèle.

(spider_v3.js)

const request = require("request");
const fs = require("fs");
const mkdirp = require("mkdirp");
const path = require("path");
const utilities = require("./utilities");

function saveFile(filename, contents, callback) {
  mkdirp(path.dirname(filename), err => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    fs.writeFile(filename, contents, callback);
  });
}

function download(url, filename, callback) {
  console.log(`Downloading ${url}`);

  request(url, (err, response, body) => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    saveFile(filename, body, err => {
      if (err) {
        return callback(err);
      }
      console.log(`Downloaded and saved: ${url}`);
      callback(null, body);
    });
  })
}

/// 最大的启发是实现了如何异步循环遍历数组
function spiderLinks(currentUrl, body, nesting, callback) {
  if (nesting === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);

  function iterate(index) {
    if (index === links.length) {
      return callback();
    }
    spider(links[index], nesting - 1, err => {
      if (err) {
        return callback(err);
      }
      iterate((index + 1));
    })
  }

  iterate(0);
}

function spider(url, nesting, callback) {
  const filename = utilities.urlToFilename(url);

  fs.readFile(filename, "utf8", (err, body) => {
    if (err) {
      if (err.code !== 'ENOENT') {
        return callback(err);
      }
      return download(url, filename, (err, body) => {
        if (err) {
          return callback(err);
        }
        spiderLinks(url, body, nesting, callback);
      });
    }

    spiderLinks(url, body, nesting, callback);
  });
}

spider(process.argv[2], 2, (err, filename, downloaded) => {
  if (err) {
    console.log(err);
  } else if (downloaded) {
    console.log(`Completed the download of ${filename}`);
  } else {
    console.log(`${filename} was already downloaded`);
  }
});

Le code ci-dessus a deux fonctions principales de plus que le code précédent. La première est de l'obtenir via le. classe auxiliaire Lorsqu'il s'agit de liens dans un certain corps :

const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);

L'implémentation interne ne sera pas expliquée. L'autre code de base est :

.

/// 最大的启发是实现了如何异步循环遍历数组
function spiderLinks(currentUrl, body, nesting, callback) {
  if (nesting === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);

  function iterate(index) {
    if (index === links.length) {
      return callback();
    }
    spider(links[index], nesting - 1, err => {
      if (err) {
        return callback(err);
      }
      iterate((index + 1));
    })
  }

  iterate(0);
}

On peut dire que le petit morceau de code ci-dessus est un modèle natif pour implémenter la sérialisation asynchrone. En plus de cela, le concept d'imbrication est également introduit. Grâce à cet attribut, le niveau d'exploration peut être contrôlé.

À ce stade, nous avons complètement implémenté la fonction série. Compte tenu des performances, nous devons développer la fonction d'exploration parallèle.

(spider_v4.js)

const request = require("request");
const fs = require("fs");
const mkdirp = require("mkdirp");
const path = require("path");
const utilities = require("./utilities");

function saveFile(filename, contents, callback) {
  mkdirp(path.dirname(filename), err => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    fs.writeFile(filename, contents, callback);
  });
}

function download(url, filename, callback) {
  console.log(`Downloading ${url}`);

  request(url, (err, response, body) => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    saveFile(filename, body, err => {
      if (err) {
        return callback(err);
      }
      console.log(`Downloaded and saved: ${url}`);
      callback(null, body);
    });
  })
}

/// 最大的启发是实现了如何异步循环遍历数组
function spiderLinks(currentUrl, body, nesting, callback) {
  if (nesting === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);
  if (links.length === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  let completed = 0, hasErrors = false;

  function done(err) {
    if (err) {
      hasErrors = true;
      return callback(err);
    }

    if (++completed === links.length && !hasErrors) {
      return callback();
    }
  }

  links.forEach(link => {
    spider(link, nesting - 1, done);
  });
}

const spidering = new Map();

function spider(url, nesting, callback) {
  if (spidering.has(url)) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  spidering.set(url, true);

  const filename = utilities.urlToFilename(url);

  /// In this pattern, there will be some issues.
  /// Possible problems to download the same url again and again。
  fs.readFile(filename, "utf8", (err, body) => {
    if (err) {
      if (err.code !== 'ENOENT') {
        return callback(err);
      }
      return download(url, filename, (err, body) => {
        if (err) {
          return callback(err);
        }
        spiderLinks(url, body, nesting, callback);
      });
    }

    spiderLinks(url, body, nesting, callback);
  });
}

spider(process.argv[2], 2, (err, filename, downloaded) => {
  if (err) {
    console.log(err);
  } else if (downloaded) {
    console.log(`Completed the download of ${filename}`);
  } else {
    console.log(`${filename} was already downloaded`);
  }
});

Ce code est également très simple et a deux contenus principaux. La première est de savoir comment implémenter la concurrence :

/// 最大的启发是实现了如何异步循环遍历数组
function spiderLinks(currentUrl, body, nesting, callback) {
  if (nesting === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);
  if (links.length === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  let completed = 0, hasErrors = false;

  function done(err) {
    if (err) {
      hasErrors = true;
      return callback(err);
    }

    if (++completed === links.length && !hasErrors) {
      return callback();
    }
  }

  links.forEach(link => {
    spider(link, nesting - 1, done);
  });
}

Le code ci-dessus peut être considéré comme un modèle pour atteindre la concurrence. Ceci est réalisé en utilisant le parcours de boucle. Un autre élément essentiel est que, comme il est simultané, il y aura des problèmes lors de l'utilisation de fs.exists et le même fichier peut être téléchargé à plusieurs reprises. La solution ici est :

• Utiliser Map To. mettre en cache une certaine URL, l'URL doit être utilisée comme clé

Nous avons maintenant de nouvelles exigences, qui nécessitent de limiter le nombre maximum de simultanéités simultanées, nous en introduisons donc ici une qui, je pense, est la Concept le plus important : file d’attente.

(task-Queue.js)

class TaskQueue {
  constructor(concurrency) {
    this.concurrency = concurrency;
    this.running = 0;
    this.queue = [];
  }

  pushTask(task) {
    this.queue.push(task);
    this.next();
  }

  next() {
    while (this.running < this.concurrency && this.queue.length) {
      const task = this.queue.shift();
      task(() => {
        this.running--;
        this.next();
      });
      this.running++;
    }
  }
}

module.exports = TaskQueue;

Le code ci-dessus est le code d'implémentation de la file d'attente. Le noyau est la méthode next(). , comme vous pouvez le voir, lorsque la tâche est ajoutée à la file d'attente, elle sera exécutée immédiatement. Cela ne signifie pas que la tâche doit être exécutée immédiatement, mais cela signifie que next sera appelé immédiatement.

(spider_v5.js)

const request = require("request");
const fs = require("fs");
const mkdirp = require("mkdirp");
const path = require("path");
const utilities = require("./utilities");
const TaskQueue = require("./task-Queue");
const downloadQueue = new TaskQueue(2);

function saveFile(filename, contents, callback) {
  mkdirp(path.dirname(filename), err => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    fs.writeFile(filename, contents, callback);
  });
}

function download(url, filename, callback) {
  console.log(`Downloading ${url}`);

  request(url, (err, response, body) => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    saveFile(filename, body, err => {
      if (err) {
        return callback(err);
      }
      console.log(`Downloaded and saved: ${url}`);
      callback(null, body);
    });
  })
}

/// 最大的启发是实现了如何异步循环遍历数组
function spiderLinks(currentUrl, body, nesting, callback) {
  if (nesting === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);
  if (links.length === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  let completed = 0, hasErrors = false;

  links.forEach(link => {
    /// 给队列出传递一个任务，这个任务首先是一个函数，其次该函数接受一个参数
    /// 当调用任务时，触发该函数，然后给函数传递一个参数，告诉该函数在任务结束时干什么
    downloadQueue.pushTask(done => {
      spider(link, nesting - 1, err => {
        /// 这里表示，只要发生错误，队列就会退出
        if (err) {
          hasErrors = true;
          return callback(err);
        }
        if (++completed === links.length && !hasErrors) {
          callback();
        }

        done();
      });
    });

  });
}

const spidering = new Map();

function spider(url, nesting, callback) {
  if (spidering.has(url)) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  spidering.set(url, true);

  const filename = utilities.urlToFilename(url);

  /// In this pattern, there will be some issues.
  /// Possible problems to download the same url again and again。
  fs.readFile(filename, "utf8", (err, body) => {
    if (err) {
      if (err.code !== 'ENOENT') {
        return callback(err);
      }
      return download(url, filename, (err, body) => {
        if (err) {
          return callback(err);
        }
        spiderLinks(url, body, nesting, callback);
      });
    }

    spiderLinks(url, body, nesting, callback);
  });
}

spider(process.argv[2], 2, (err, filename, downloaded) => {
  if (err) {
    console.log(`error: ${err}`);
  } else if (downloaded) {
    console.log(`Completed the download of ${filename}`);
  } else {
    console.log(`${filename} was already downloaded`);
  }
});

Par conséquent, afin de limiter le nombre de concurrence, mettez simplement le parcours des tâches dans la méthode spiderLinks La file d'attente fera l'affaire. C'est relativement simple.

Jusqu'à présent, nous avons utilisé JavaScript natif pour implémenter un web spider avec des fonctions relativement complètes, qui peuvent être à la fois série et simultanées, et peuvent également contrôler le nombre de concurrences.

2. Utilisez la bibliothèque asynchrone

Mettre différentes fonctions dans différentes fonctions nous apportera d'énormes avantages La bibliothèque asynchrone est très populaire et ses performances sont également bonnes, il est basé sur le rappel en interne.

(spider_v6.js)

const request = require("request");
const fs = require("fs");
const mkdirp = require("mkdirp");
const path = require("path");
const utilities = require("./utilities");
const series = require("async/series");
const eachSeries = require("async/eachSeries");

function download(url, filename, callback) {
  console.log(`Downloading ${url}`);

  let body;

  series([
    callback => {
      request(url, (err, response, resBody) => {
        if (err) {
          return callback(err);
        }
        body = resBody;
        callback();
      });
    },
    mkdirp.bind(null, path.dirname(filename)),
    callback => {
      fs.writeFile(filename, body, callback);
    }
  ], err => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    console.log(`Downloaded and saved: ${url}`);
    callback(null, body);
  });
}

/// 最大的启发是实现了如何异步循环遍历数组
function spiderLinks(currentUrl, body, nesting, callback) {
  if (nesting === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);
  if (links.length === 0) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  eachSeries(links, (link, cb) => {
    "use strict";
    spider(link, nesting - 1, cb);
  }, callback);
}

const spidering = new Map();

function spider(url, nesting, callback) {
  if (spidering.has(url)) {
    return process.nextTick(callback);
  }

  spidering.set(url, true);

  const filename = utilities.urlToFilename(url);

  fs.readFile(filename, "utf8", (err, body) => {
    if (err) {
      if (err.code !== 'ENOENT') {
        return callback(err);
      }
      return download(url, filename, (err, body) => {
        if (err) {
          return callback(err);
        }
        spiderLinks(url, body, nesting, callback);
      });
    }

    spiderLinks(url, body, nesting, callback);
  });
}

spider(process.argv[2], 1, (err, filename, downloaded) => {
  if (err) {
    console.log(err);
  } else if (downloaded) {
    console.log(`Completed the download of ${filename}`);
  } else {
    console.log(`${filename} was already downloaded`);
  }
});

Dans le code ci-dessus, nous n'utilisons que trois fonctions async :

const series = require("async/series"); // 串行
const eachSeries = require("async/eachSeries"); // 并行
const queue = require("async/queue"); // 队列

Comme c'est relativement simple, je ne l'expliquerai pas. Le code de la file d'attente en asynchrone se trouve dans (spider_v7.js), qui est très similaire à notre file d'attente personnalisée ci-dessus, et je ne l'expliquerai pas davantage.

3.Promise

Promise est un protocole Il existe de nombreuses bibliothèques qui implémentent ce protocole. Nous utilisons l'implémentation ES6. En termes simples, une promesse est un accord. Si elle est terminée, sa méthode de résolution est appelée. Si elle échoue, sa méthode de rejet est appelée. Il implémente la méthode then, puis renvoie la promesse elle-même, formant ainsi une chaîne d'appels.

其实Promise的内容有很多，在实际应用中是如何把普通的函数promise化。这方面的内容在这里也不讲了，我自己也不够格

(spider_v8.js)

const utilities = require("./utilities");
const request = utilities.promisify(require("request"));
const fs = require("fs");
const readFile = utilities.promisify(fs.readFile);
const writeFile = utilities.promisify(fs.writeFile);
const mkdirp = utilities.promisify(require("mkdirp"));
const path = require("path");


function saveFile(filename, contents, callback) {
  mkdirp(path.dirname(filename), err => {
    if (err) {
      return callback(err);
    }
    fs.writeFile(filename, contents, callback);
  });
}

function download(url, filename) {
  console.log(`Downloading ${url}`);

  let body;

  return request(url)
    .then(response => {
      "use strict";
      body = response.body;
      return mkdirp(path.dirname(filename));
    })
    .then(() => writeFile(filename, body))
    .then(() => {
      "use strict";
      console.log(`Downloaded adn saved: ${url}`);
      return body;
    });
}

/// promise编程的本质就是为了解决在函数中设置回调函数的问题
/// 通过中间层promise来实现异步函数同步化
function spiderLinks(currentUrl, body, nesting) {
  let promise = Promise.resolve();
  if (nesting === 0) {
    return promise;
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);

  links.forEach(link => {
    "use strict";
    promise = promise.then(() => spider(link, nesting - 1));
  });

  return promise;
}

function spider(url, nesting) {
  const filename = utilities.urlToFilename(url);

  return readFile(filename, "utf8")
    .then(
      body => spiderLinks(url, body, nesting),
      err => {
        "use strict";
        if (err.code !== 'ENOENT') {
          /// 抛出错误，这个方便与在整个异步链的最后通过呢catch来捕获这个链中的错误
          throw err;
        }
        return download(url, filename)
          .then(body => spiderLinks(url, body, nesting));
      }
    );
}

spider(process.argv[2], 1)
  .then(() => {
    "use strict";
    console.log('Download complete');
  })
  .catch(err => {
    "use strict";
    console.log(err);
  });

可以看到上边的代码中的函数都是没有callback的，只需要在最后catch就可以了。

在设计api的时候，应该支持两种方式，及支持callback，又支持promise

function asyncpision(pidend, pisor, cb) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    "use strict";
    process.nextTick(() => {
      const result = pidend / pisor;
      if (isNaN(result) || !Number.isFinite(result)) {
        const error = new Error("Invalid operands");
        if (cb) {
          cb(error);
        }
        return reject(error);
      }

      if (cb) {
        cb(null, result);
      }
      resolve(result);
    });
  });
}

asyncpision(10, 2, (err, result) => {
  "use strict";
  if (err) {
    return console.log(err);
  }
  console.log(result);
});

asyncpision(22, 11)
  .then((result) => console.log(result))
  .catch((err) => console.log(err));

4.Generator

Generator很有意思，他可以让暂停函数和恢复函数，利用thunkify和co这两个库，我们下边的代码实现起来非常酷。

(spider_v9.js)

const thunkify = require("thunkify");
const co = require("co");
const path = require("path");
const utilities = require("./utilities");

const request = thunkify(require("request"));
const fs = require("fs");
const mkdirp = thunkify(require("mkdirp"));
const readFile = thunkify(fs.readFile);
const writeFile = thunkify(fs.writeFile);
const nextTick = thunkify(process.nextTick);

function* download(url, filename) {
  console.log(`Downloading ${url}`);

  const response = yield request(url);
  console.log(response);

  const body = response[1];
  yield mkdirp(path.dirname(filename));

  yield writeFile(filename, body);

  console.log(`Downloaded and saved ${url}`);
  return body;
}

function* spider(url, nesting) {
  const filename = utilities.urlToFilename(url);

  let body;

  try {
    body = yield readFile(filename, "utf8");
  } catch (err) {
    if (err.code !== 'ENOENT') {
      throw err;
    }
    body = yield download(url, filename);
  }

  yield spiderLinks(url, body, nesting);
}

function* spiderLinks(currentUrl, body, nesting) {
  if (nesting === 0) {
    return nextTick();
  }

  const links = utilities.getPageLinks(currentUrl, body);

  for (let i = 0; i < links.length; i++) {
    yield spider(links[i], nesting - 1);
  }
}

/// 通过co就自动处理了回调函数，直接返回了回调函数中的参数，把这些参数放到一个数组中，但是去掉了err信息
co(function* () {
  try {
    yield spider(process.argv[2], 1);
    console.log(&#39;Download complete&#39;);
  } catch (err) {
    console.log(err);
  }
});

总结

我并没有写promise和generator并发的代码。以上这些内容来自于这本书nodejs-design-patterns 。

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