詳細介紹JavaScript非同步函數發展歷程程式碼範例

對大部分的JavaScript開發者而言，async函數是個新鮮事，它的發展經歷了一個漫長的旅程。因此本文試圖梳理總結JavaScript非同步函數的發展歷程：在不久之前，我們還只能寫回呼函數來實現非同步，然後Promise/A+標準出來了，這之後又出現了生成器函數，而未來顯然是async函數的。

現在讓我們一起來回顧這些年來JavaScript非同步函數的發展歷程吧。

回呼函數Callbacks

似乎一切應該從回呼函數開始談起。

非同步JavaScript

正如我們所知道的那樣，在JavaScript中，非同步程式設計方式只能透過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呼叫被傳遞進來的函數（即回呼函數）。這也正是回呼函數誕生的原因：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， 你可以呼叫這個函數來完成對應的任務。回呼函數沒有回傳值（不要試圖用return），只是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; // 没有返回值  
  }  
  console.log('success');  
});

上面的範例中我們示範了一個錯誤優先的回呼函數（error-first callbacks），這也是Node.js本身的特性之一， Node.js中所有的核心模組和NPM倉庫中的大部分模組在編寫時都會遵循這個特點。

過度使用回呼函數所會遇到的挑戰：

• 如果不能合理的組織程式碼，非常容易造成回呼地獄（callback hell），這會讓你的程式碼很難被別人所理解。

• 很容易遺漏錯誤處理程式碼。

• 無法使用return語句傳回值，也無法使用throw關鍵字。

也正是基於這些原因，在JavaScript世界中，一直都在尋找著能讓非同步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模組。如果你和回呼函數打過很久的交道， 你或許會深刻地感受到，在JavaScript中如果想要讓某些事並行執行，或是串列執行，甚至是使用非同步函數來映射（mapping） 數組中的元素使用非同步函數有多複雜。所以，感謝 Caolan McMahon寫了async模組來解決這些問題。

使用async模組，你可以輕鬆地以下面這種方式編寫程式碼：

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

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

Promise

目前的JavaScript非同步標準可以追溯到2012年，並且直到ES6才變得可用，然而，Promise這個術語卻並不是JavaScript 社群所發明的。這個名詞來來自於 Daniel P.friedman在1976年的發表的一篇文章。

一個Promise代表的是一個非同步操作的最終結果。

現在我們使用Promise來完成上面程式碼所完成的任務，Promise風格的程式碼如下：

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

你會發現，Promise中也利用了回呼函數。在then和catch方法中都傳入了一個回呼函數，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連結起來完成一系列任務。例如，你可以這樣寫程式碼：

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

當你沒有現成的Promise時，你可能需要藉助一些Promise函式庫，一個流行的選擇是使用 bluebird。 這些函式庫可能會提供比原生方案更多的功能，且不限於Promise/A+標準所規定的特性。

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

你可能會問：如果大部分的函式庫只暴露了回呼的介面的話，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來包覆含有回呼的那個函數呼叫體。例如：

回呼風格的程式碼可能是這樣的：

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援Promise風格呼叫的程式碼：

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函式庫或框架同時支持者兩種方式了，即同時提供了回呼風格和Promise風格的API介面。那現在， 如果你也想對外提供一個函式庫，最佳實務也是同時提供兩種方式的介面。你可以輕鬆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：

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。

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(); // 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);

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