Part 2 :准备:如何学习Node.js - Node核心:异步流程控制

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小牛编辑
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2023-12-01

Node.js是为异步而生的,它自己把复杂的事儿做了(高并发,低延时),交给用户的只是有点难用的Callback写法。也正是坦诚的将异步回调暴露出来,才有更好的流程控制方面的演进。也正是这些演进,让Node.js从DIRT(数据密集实时应用)扩展到更多的应用场景,今天的Node.js已经不只是能写后端的JavaScript,已经涵盖了所有涉及到开发的各个方面,而Node全栈更是热门种的热门。

直面问题才能有更好的解决方式,Node.js的异步是整个学习Node.js过程中重中之重。

  • 1) 异步流程控制学习重点
  • 2)Api写法:Error-first Callback 和 EventEmitter
  • 3)中流砥柱:Promise
  • 4)终极解决方案:Async/Await

1) 异步流程控制学习重点

我整理了一张图,更直观一些。从09年到现在,8年多的时间里,整个Node.js社区做了大量尝试,其中曲折足足够写一本书的了。大家先简单了解一下。

Screen Shot 2017-04-05 at 08.43.08

  • 红色代表Promise,是使用最多的,无论async还是generator都可用
  • 蓝色是Generator,过度货
  • 绿色是Async函数,趋势

结论:Promise是必须会的,那你为什幺不顺势而为呢?

推荐:使用Async函数 + Promise组合,如下图所示。

其实,一般使用是不需要掌握上图中的所有技术的。对于初学者来说,先够用,再去深究细节。所以,精简一下,只了解3个就足够足够用了。

Screen Shot 2017-04-05 at 08.43.34

结论

  1. Node.js SDK里callback写法必须会的。
  2. Node.js学习重点: Async函数与Promise
    1. 中流砥柱:Promise
    2. 终极解决方案:Async/Await

所以下面我们会分个小部分进行讲解。

2)Api写法:Error-first Callback 和 EventEmitter

a)Error-first Callback
定义错误优先的回调写法只需要注意2条规则即可:

  • 回调函数的第一个参数返回的error对象,如果error发生了,它会作为第一个err参数返回,如果没有,一般做法是返回null。
  • 回调函数的第二个参数返回的是任何成功响应的结果数据。如果结果正常,没有error发生,err会被设置为null,并在第二个参数就出返回成功结果数据。

下面让我们看一下调用函数示例,Node.js 文档里最常采用下面这样的回调方式:

  1. function(err, res) {
  2. // process the error and result
  3. }

这里的 callback 指的是带有2个参数的函数:”err”和 “res”。语义上讲,非空的“err”相当于程序异常;而空的“err”相当于可以正常返回结果“res”,无任何异常。

b)EventEmitter

事件模块是 Node.js 内置的对观察者模式“发布/订阅”(publish/subscribe)的实现,通过EventEmitter属性,提供了一个构造函数。该构造函数的实例具有 on 方法,可以用来监听指定事件,并触发回调函数。任意对象都可以发布指定事件,被 EventEmitter 实例的 on 方法监听到。

在node 6之后,可以直接使用require('events')

  1. var EventEmitter = require('events')
  2. var util = require('util')
  3. var MyEmitter = function () {
  4. }
  5. util.inherits(MyEmitter, EventEmitter)
  6. const myEmitter = new MyEmitter();
  7. myEmitter.on('event', (a, b) => {
  8. console.log(a, b, this);
  9. // Prints: a b {}
  10. });
  11. myEmitter.emit('event', 'a', 'b');

和jquery、vue里的Event是非常类似的。而且前端自己也有EventEmitter。

c)如何更好的查Node.js文档

API是应用程序接口Application Programming Interface的简称。从Node.js异步原理,我们可以知道,核心在于 Node.js SDK 中API调用,然后交由EventLoop(Libuv)去执行,所以我们一定要熟悉Node.js的API操作。

Node.js的API都是异步的,同步的函数是奢求,要查API文档,在高并发场景下慎用。

笔者推荐使用 DashZeal 查看离线文档,经常查看离线文档,对Api理解会深入很多,比IDE辅助要好,可以有效避免离开IDE就不会写代码的窘境。

Node核心:异步流程控制 - 图3

3)中流砥柱:Promise

回调地狱

Node.js 因为采用了错误优先的回调风格写法,导致sdk里导出都是回调函数。如果组合调用的话,就会特别痛苦,经常会出现回调里嵌套回调的问题,大家都非常厌烦这种写法,称之为Callback Hell,即回调地狱。一个经典的例子来自着名的Promise模块q文档里。

  1. step1(function (value1) {
  2. step2(value1, function(value2) {
  3. step3(value2, function(value3) {
  4. step4(value3, function(value4) {
  5. // Do something with value4
  6. });
  7. });
  8. });
  9. });

这里只是做4步,嵌套了4层回调,如果更多步骤呢?很多新手浅尝辄止,到这儿就望而却步,粉转黑。这明显不够成熟,最起码你要看看它的应对解决方案吧!

Node.js 约定所有Api都采用错误优先的回调方式,这部分场景都是大家直接调用接口,无太多变化。而Promise是对回调地狱的思考,或者说是改良方案。目前使用非常普遍,可以说是在async函数普及之前唯一一个通用性规范,甚至 Node.js 社区都在考虑 Promise 化,可见其影响之大。

Promise最早也是在commonjs社区提出来的,当时提出了很多规范。比较接受的是promise/A规范。后来人们在这个基础上,提出了promise/A+规范,也就是实际上现在的业内推行的规范。ES6 也是采用的这种规范。

Promise意味着[许愿|承诺]一个还没有完成的操作,但在未来会完成的。与Promise最主要的交互方法是通过将函数传入它的then方法从而获取得Promise最终的值或Promise最终最拒绝(reject)的原因。要点有三个:

  • 递归,每个异步操作返回的都是promise对象
  • 状态机:三种状态转换,只在promise对象内部可以控制,外部不能改变状态
  • 全局异常处理

1)定义

  1. var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  2. // do a thing, possibly async, then…
  3. if (/* everything turned out fine */) {
  4. resolve("Stuff worked!");
  5. }
  6. else {
  7. reject(Error("It broke"));
  8. }
  9. });

每个Promise定义都是一样的,在构造函数里传入一个匿名函数,参数是resolve和reject,分别代表成功和失败时候的处理。

2)调用

  1. promise.then(function(text){
  2. console.log(text)// Stuff worked!
  3. return Promise.reject(new Error('我是故意的'))
  4. }).catch(function(err){
  5. console.log(err)
  6. })

它的主要交互方式是通过then函数,如果Promise成功执行resolve了,那幺它就会将resolve的值传给最近的then函数,作为它的then函数的参数。如果出错reject,那就交给catch来捕获异常就好了。

Promise 的最大优势是标准化,各类异步工具库都按照统一规范实现,即使是async函数也可以无缝集成。所以用 Promise 封装 API 通用性强,用起来简单,学习成本低。在async函数普及之前,绝大部分应用都是采用Promise来做异步流程控制的,所以掌握Promise是Node.js学习过程中必须要掌握的重中之重。

Bluebird是 Node.js 世界里性能最好的Promise/a+规范的实现模块,Api非常齐全,功能强大,是原生Promise外的不二选择。

好处如下:

  • 避免Node.js内置Promise实现 问题,使用与所有版本兼容
  • 避免Node.js 4曾经出现的内存泄露问题
  • 内置更多扩展,timeout、 promisifyAll等,对Promise/A+规范提供了强有力的补充

限于时间关系,这里就不一一列举了,还是那句话,在学习Node.js过程中,对于Promise了解多深入都不过分。

推荐学习资料

4)终极解决方案:Async/Await

Async/Await是异步操作的终极解决方案,Koa 2在node 7.6发布之后,立马发布了正式版本,并且推荐使用async函数来编写Koa中间件。

这里给出一段Koa 2应用里的一段代码

  1. exports.list = async (ctx, next) => {
  2. try {
  3. let students = await Student.getAllAsync();
  4. await ctx.render('students/index', {
  5. students : students
  6. })
  7. } catch (err) {
  8. return ctx.api_error(err);
  9. }
  10. };

它做了3件事儿

  • 通过await Student.getAllAsync();来获取所有的students信息。
  • 通过await ctx.render渲染页面
  • 由于是同步代码,使用try/catch做的异常处理

是不是非常简单,现在Eggjs里也都是这样同步的代码。

4.1 正常写法

  1. const pkgConf = require('pkg-conf');
  2. async function main(){
  3. const config = await pkgConf('unicorn');
  4. console.log(config.rainbow);
  5. //=> true
  6. }
  7. main();

变态写法

  1. const pkgConf = require('pkg-conf');
  2. (async () => {
  3. const config = await pkgConf('unicorn');
  4. console.log(config.rainbow);
  5. //=> true
  6. })();

4.2 await + Promise

  1. const Promise = require('bluebird');
  2. const fs = Promise.promisifyAll(require("fs"));
  3. async function main(){
  4. const contents = await fs.readFileAsync("myfile.js", "utf8")
  5. console.log(contents);
  6. }
  7. main();

4.3 await + co + generator

  1. const co = require('co');
  2. const Promise = require('bluebird');
  3. const fs = Promise.promisifyAll(require("fs"));
  4. async function main(){
  5. const contents = co(function* () {
  6. var result = yield fs.readFileAsync("myfile.js", "utf8")
  7. return result;
  8. })
  9. console.log(contents);
  10. }
  11. main();

要点

  • co的返回值是promise,所以await可以直接接co。
  • co的参数是genrator
  • 在generator里可以使用yield,而yield后面接的有5种可能,故而把这些可以yield接的方式称为yieldable,即可以yield接的。
    • Promises
    • Thunks (functions)
    • array (parallel execution)
    • objects (parallel execution)
    • Generators 和 GeneratorFunctions

由上面3中基本用法可以推出Async函数要点如下:

  • Async函数语义上非常好
  • Async不需要执行器,它本身具备执行能力,不像Generator需要co模块
  • Async函数的异常处理采用try/catch和Promise的错误处理,非常强大
  • Await接Promise,Promise自身就足够应对所有流程了,包括async函数没有纯并行处理机制,也可以采用Promise里的all和race来补齐
  • Await释放Promise的组合能力,外加co和Promise的then,几乎没有不支持的场景

综上所述

  • Async函数是趋势,如果Chrome 52. v8 5.1已经支持Async函数 ( https://github.com/nodejs/CTC/issues/7 )了,Node.js支持还会远幺?
  • Async和Generator函数里都支持promise,所以promise是必须会的。
  • Generator和yield异常强大,不过不会成为主流,所以学会基本用法和promise就好了,没必要所有的都必须会。
  • co作为Generator执行器是不错的,它更好的是当做Promise 包装器,通过Generator支持yieldable,最后返回Promise,是不是有点无耻?

小结

这部分共讲了4个小点,都是极其直接的必须掌握的知识点。

  • 1) 异步流程控制学习重点
  • 2)Api写法:Error-first Callback 和 EventEmitter
  • 3)中流砥柱:Promise
  • 4)终极解决方案:Async/Await

这里再提一下关于Node.js源码阅读问题,很多人api都还没玩儿熟练就去阅读源码,这是非常不赞成的,不带着问题去读源码是比较容易迷失在大量代码中的。效果并不好。

先用明白,然后再去阅读Node.js源码,然后探寻libuv并发机制。很多人买了朴大的《深入浅出Node.js》一书,看了之后还是不太会用,不是书写的不好,而是步骤不对。

  • Node in action和了不起的Node.js是入门的绝好书籍,非常简单,各个部分都讲了,但不深入,看了之后,基本就能用起来了
  • 当你用了一段之后,你会对Node.js的运行机制好奇,为啥呢?这时候去读朴大的《深入浅出Node.js》一书就能够解惑。原因很简单,九浅一深一书是偏向底层实现原理的书,从操作系统,并发原理,node源码层层解读。如果是新手读,难免会比较郁闷。
  • 实践类的可以看看雷宗民(老雷)和赵坤(nswbmw)写的书

我一般给大家的推荐是把Node in action读上5遍10遍,入门干活足够了。剩下的就是反复实践,多写代码和npm模块就好。

目前所有的书籍几乎都有点过时了,大部分都是Node.js v0.10左右的版本的,我的新书是基于Node.js 8版本的,预计2018年3月或4月出版。别催我,真没法更快了。

目录

  • [01 Node.js初识]
  • [02 安装与入门]
  • [03 更了不起的Node.js]
  • [04 更好的Node.js]
  • [05 Node.js是如何执行的]
  • [06 模块与核心]
  • [07 异步写法与流程控制]
  • [08 下一代Web框架Koa入门]
  • [09 Koa的核心扩展机制:中间件]
  • [10 HTTP协议必知必会]
  • [11 Koa练习]
  • [12 数据库入门]
  • [13 数据库进阶]
  • [14 视图模板]
  • [15 Koa项目实战]
  • [16 自己动手写NPM模块]
  • [17 Node.js企业级Web开发]
  • [18 构建具有Node.js特色的微服务]
  • [19 让Node.js跑的更稳]
  • [20 让Node.js跑的更快]

博文视点的美女编辑在苦逼的整理中,预计出版在3月之后,20章,800页+,定价预计在130+。