ES6中的Promise和Generator詳解

簡介
Promise
- 什麼是Promise
- Promise的特點
- Promise的優點
- Promise的缺點
- Promise的用法
- Promise的執行順序
- Promise.prototype.then()
- Promise.prototype.catch()
- Promise.all()
- Promise.race()
- Promise.resolve()
- Promise.reject()
- done()
- finally()
Generator
- 什麼是Generator
- yield
- yield *
- 異步操作的同步化表達
Generator 的異步應用
- 回調函數
- Thunk函數和異步函數自動執行
總結

ES6中除了上篇文章講過的文法新特性和一些新的API之外，還有兩個非常重要的新特性就是Promise和Generator,今天我們将會詳細講解一下這兩個新特性。

Promise 是異步程式設計的一種解決方案，比傳統的解決方案“回調函數和事件”更合理和更強大。

所謂Promise，簡單說就是一個容器，裡面儲存着某個未來才會結束的事件（通常是一個異步操作）的結果。

從文法上說，Promise 是一個對象，從它可以擷取異步操作的消息。

Promise有兩個特點：

對象的狀态不受外界影響。

Promise對象代表一個異步操作，有三種狀态：Pending（進行中）、Resolved（已完成，又稱 Fulfilled）和Rejected（已失敗）。

隻有異步操作的結果，可以決定目前是哪一種狀态，任何其他操作都無法改變這個狀态。

一旦狀态改變，就不會再變，任何時候都可以得到這個結果。

Promise對象的狀态改變，隻有兩種可能：從Pending變為Resolved和從Pending變為Rejected。

這與事件（Event）完全不同，事件的特點是，如果你錯過了它，再去監聽，是得不到結果的。

Promise将異步操作以同步操作的流程表達出來，避免了層層嵌套的回調函數。

Promise對象提供統一的接口，使得控制異步操作更加容易。

無法取消Promise，一旦建立它就會立即執行，無法中途取消。
如果不設定回調函數，Promise内部抛出的錯誤，不會反應到外部。
當處于Pending狀态時，無法得知目前進展到哪一個階段（剛剛開始還是即将完成）。

Promise對象是一個構造函數，用來生成Promise執行個體：

var promise = new Promise(function(resolve, reject) { 
// ... some code 
if (/* 異步操作成功 */){ 
resolve(value); 
} else { reject(error); } 
}
);

promise可以接then操作，then操作可以接兩個function參數，第一個function的參數就是建構Promise的時候resolve的value，第二個function的參數就是建構Promise的reject的error。

promise.then(function(value) { 
// success 
}, function(error) { 
// failure }
);

我們看一個具體的例子：

function timeout(ms){
    return new Promise(((resolve, reject) => {
        setTimeout(resolve,ms,'done');
    }))
}

timeout(100).then(value => console.log(value));

Promise中調用了一個setTimeout方法，并會定時觸發resolve方法，并傳入參數done。

最後程式輸出done。

Promise一經建立就會立馬執行。但是Promise.then中的方法，則會等到一個調用周期過後再次調用，我們看下面的例子：

let promise = new Promise(((resolve, reject) => {
    console.log('Step1');
    resolve();
}));

promise.then(() => {
    console.log('Step3');
});

console.log('Step2');

輸出：
Step1
Step2
Step3

then方法傳回的是一個新的Promise執行個體（注意，不是原來那個Promise執行個體）。是以可以采用鍊式寫法，即then方法後面再調用另一個then方法.

getJSON("/users.json").then(function(json){
    return json.name;
}).then(function(name){
    console.log(name);
});

上面的代碼使用then方法，依次指定了兩個回調函數。第一個回調函數完成以後，會将傳回結果作為參數，傳入第二個回調函數

Promise.prototype.catch方法是.then(null, rejection)的别名，用于指定發生錯誤時的回調函數。

getJSON("/users.json").then(function(json){
    return json.name;
}).catch(function(error){
    console.log(error);
});

Promise 對象的錯誤具有“冒泡”性質，會一直向後傳遞，直到被捕獲為止。也就是說，錯誤總是會被下一個catch語句捕獲

getJSON("/users.json").then(function(json){
    return json.name;
}).then(function(name){
    console.log(name);
}).catch(function(error){
    //處理前面所有産生的錯誤
    console.log(error);
});

Promise.all方法用于将多個Promise執行個體，包裝成一個新的Promise執行個體

var p = Promise.all([p1,p2,p3]);

隻有p1、p2、p3的狀态都變成fulfilled，p的狀态才會變成fulfilled，此時p1、p2、p3的傳回值組成一個數組，傳遞給p的回調函數。
隻要p1、p2、p3之中有一個被rejected，p的狀态就變成rejected，此時第一個被reject的執行個體的傳回值，會傳遞給p的回調函數。

Promise.race方法同樣是将多個Promise執行個體，包裝成一個新的Promise執行個體

var p = Promise.race([p1,p2,p3]);

隻要p1、p2、p3之中有一個執行個體率先改變狀态，p的狀态就跟着改變。那個率先改變的 Promise 執行個體的傳回值，就傳遞給p的回調函數.

Promise.resolve()将現有對象轉為Promise對象.

Promise.resolve('js');
//等價于
new Promise(resolve => resolve('js'));

那麼什麼樣的對象能夠轉化成為Promise對象呢？

參數是一個Promise執行個體
參數是一個thenable對象
參數不是具有then方法的對象，或根本就不是對象
不帶有任何參數

Promise.reject(reason)方法也會傳回一個新的 Promise 執行個體，該執行個體的狀态為rejected

var p = Promise.reject('error');
//等價于
var p = new Promise((resolve,reject) => reject('error'));

Promise.reject()方法的參數，會原封不動地作為reject的理由，變成後續方法的參數。這一點與Promise.resolve方法不一緻

Promise對象的回調鍊，不管以then方法或catch方法結尾，要是最後一個方法抛出錯誤，都有可能無法捕捉到（因為Promise内部的錯誤不會冒泡到全局）。是以，我們可以提供一個done方法，總是處于回調鍊的尾端，保證抛出任何可能出現的錯誤

asyncFunc().then(f1).catch(f2).then(f3).done();

finally方法用于指定不管Promise對象最後狀态如何，都會執行的操作。它與done方法的最大差別，它接受一個普通的回調函數作為參數，該函數不管怎樣都必須執行.

server.listen(1000).then(function(){
    //do something
}.finally(server.stop);

Generator 函數是 ES6 提供的一種異步程式設計解決方案

從文法上，首先可以把它了解成，Generator函數是一個狀态機，封裝了多個内部狀态

執行 Generator 函數會傳回一個周遊器對象.

形式上，Generator 函數是一個普通函數，但是有兩個特征。一是，function關鍵字與函數名之間有一個星号；二是，函數體内部使用yield語句，定義不同的内部狀态。

舉個例子：

function * helloWorldGenerator(){
    yield 'hello';
    yield 'world';
    return 'ending';
}

var gen = helloWorldGenerator();

輸出結果：

console.log(gen.next());
console.log(gen.next());
console.log(gen.next());

{ value: 'hello', done: false }
{ value: 'world', done: false }
{ value: 'ending', done: true }

周遊器對象的next方法的運作邏輯如下:

（1）遇到yield語句，就暫停執行後面的操作，并将緊跟在yield後面的那個表達式的值，作為傳回的對象的value屬性值。

（2）下一次調用next方法時，再繼續往下執行，直到遇到下一個yield語句。

（3）如果沒有再遇到新的yield語句，就一直運作到函數結束，直到return語句為止，并将return語句後面的表達式的值，作為傳回的對象的value屬性值。

（4）如果該函數沒有return語句，則傳回的對象的value屬性值為undefined。

注意，yield句本身沒有傳回值，或者說總是傳回undefined。

next方法可以帶一個參數，該參數就會被當作上一個yield語句的傳回值。

function * f() {
    for( let i =0; true; i++){
        let reset = yield i;
        if(reset){
            i = -1;
        }
    }
}

let g = f();
console.log(g.next());
console.log(g.next());
console.log(g.next(true));

{ value: 0, done: false }
{ value: 1, done: false }
{ value: 0, done: false }

可以看到最後的一步，我們使用next傳入的true替代了i的值，最後導緻i= -1 + 1 = 0.

我們再看一個例子：

function * f2(x){
    var y = 2 * ( yield ( x + 1));
    var z = yield (y / 3);
    return (x + y + z);
}

var r1= f2(5);
console.log(r1.next());
console.log(r1.next());
console.log(r1.next());

var r2= f2(5);
console.log(r2.next());
console.log(r2.next(12));
console.log(r2.next(13));

{ value: 6, done: false }
{ value: NaN, done: false }
{ value: NaN, done: true }

{ value: 6, done: false }
{ value: 8, done: false }
{ value: 42, done: true }

如果next不傳值的話，yield本身是沒有傳回值的，是以我們會得到NaN。

但是如果next傳入特定的值，則該值會替換該yield，成為真正的傳回值。

如果在 Generator 函數内部，調用另一個 Generator 函數，預設情況下是沒有效果的

function * a1(){
    yield 'a';
    yield 'b';
}

function * b1(){
    yield 'x';
    a1();
    yield 'y';
}

for(let v of b1()){
    console.log(v);
}

x
y

可以看到，在b1中調用a1是沒有效果的。

将上面的例子修改一下：

function * a1(){
    yield 'a';
    yield 'b';
}

function * b1(){
    yield 'x';
    yield * a1();
    yield 'y';
}

for(let v of b1()){
    console.log(v);
}

x
a
b
y

Generator函數的暫停執行的效果，意味着可以把異步操作寫在yield語句裡面，等到調用next方法時再往後執行。這實際上等同于不需要寫回調函數了，因為異步操作的後續操作可以放在yield語句下面，反正要等到調用next方法時再執行。是以，Generator函數的一個重要實際意義就是用來處理異步操作，改寫回調函數。

我們看一個怎麼通過Generator來擷取一個Ajax的結果。

function * ajaxCall(){
    let result = yield request("http://www.flydean.com");
    let resp = JSON.parse(result);
    console.log(resp.value);
}

function request(url){
    makeAjaxCall(url, function(response){
        it.next(response);
    });
}

var it = ajaxCall();
it.next();

我們使用一個yield來擷取異步執行的結果。但是我們如何将這個yield傳給result變量呢？要記住yield本身是沒有傳回值的。

我們需要調用generator的next方法，将異步執行的結果傳進去。這就是我們在request方法中做的事情。

什麼是異步應用呢？

所謂"異步"，簡單說就是一個任務不是連續完成的，可以了解成該任務被人為分成兩段，先執行第一段，然後轉而執行其他任務，等做好了準備，再回過頭執行第二段。

比如，有一個任務是讀取檔案進行處理，任務的第一段是向作業系統送出請求，要求讀取檔案。然後，程式執行其他任務，等到作業系統傳回檔案，再接着執行任務的第二段（處理檔案）。這種不連續的執行，就叫做異步。

相應地，連續的執行就叫做同步。由于是連續執行，不能插入其他任務，是以作業系統從硬碟讀取檔案的這段時間，程式隻能幹等着。

ES6誕生以前，異步程式設計的方法，大概有下面四種。

事件監聽

釋出/訂閱

Promise 對象

fs.readFile(fileA, 'utf-8', function(error,data){
    fs.readFile(fileB, 'utf-8', function(error,data){
}
})

如果依次讀取兩個以上的檔案，就會出現多重嵌套。代碼不是縱向發展，而是橫向發展，很快就會亂成一團，無法管理。因為多個異步操作形成了強耦合，隻要有一個操作需要修改，它的上層回調函數和下層回調函數，可能都要跟着修改。這種情況就稱為"回調函數地獄"（callback hell）。

Promise 對象就是為了解決這個問題而提出的。它不是新的文法功能，而是一種新的寫法，允許将回調函數的嵌套，改成鍊式調用。

let readFile = require('fs-readfile-promise');
readFile(fileA).then(function(){
    return readFile(fileB);
}).then(function(data){
    console.log(data);
})

在講Thunk函數之前，我們講一下函數的調用有兩種方式，一種是傳值調用，一種是傳名調用。

"傳值調用"（call by value），即在進入函數體之前，就計算x + 5的值（等于6），再将這個值傳入函數f。C語言就采用這種政策。

“傳名調用”（call by name），即直接将表達式x + 5傳入函數體，隻在用到它的時候求值。

編譯器的“傳名調用”實作，往往是将參數放到一個臨時函數之中，再将這個臨時函數傳入函數體。這個臨時函數就叫做 Thunk 函數。

function f(m){
    return m * 2;
}

f(x + 5);

上面的代碼等于：

var thunk = function () {
    return x + 5;
}
function f(thunk){
    return thunk() * 2;
}

在 JavaScript 語言中，Thunk函數替換的不是表達式，而是多參數函數，将其替換成一個隻接受回調函數作為參數的單參數函數。

怎麼解釋呢？

比如nodejs中的：

fs.readFile(filename,[encoding],[callback(err,data)])

readFile接收3個參數，其中encoding是可選的。我們就以兩個參數為例。

一般來說，我們這樣調用：

fs.readFile(fileA,callback);

那麼有沒有辦法将其改寫成為單個參數的function的級聯調用呢？

var Thunk = function (fn){
    return function (...args){
        return functon (callback){
            return fn.call(this,...args, callback);
        }
    }
}

var readFileThunk = Thunk(fs.readFile);
readFileThunk(fileA)(callback);

可以看到上面的Thunk将兩個參數的函數改寫成為了單個參數函數的級聯方式。或者說Thunk是接收一個callback并執行方法的函數。

這樣改寫有什麼用呢？Thunk函數現在可以用于 Generator 函數的自動流程管理。

之前在講Generator的時候，如果Generator中有多個yield的異步方法，那麼我們需要在next方法中傳入這些異步方法的執行結果。

手動傳入異步執行結果當然是可以的。但是有沒有自動執行的辦法呢？

let fs = require('fs');
let thunkify = require('thunkify');
let readFileThunk = thunkify(fs.readFile);

let gen = function * (){
    let r1 = yield readFileThunk('/tmp/file1');
    console.log(r1.toString());

    let r2 = yield readFileThunk('/tmp/file2');
    console.log(r2.toString());
}

let g = gen();

function run(fn){
    let gen = fn();

    function next (err, data){
        let result = gen.next(data);
        if(result.done) return;
        result.value(next);
    }
    next();
}

run(g);

gen.next傳回的是一個對象，對象的value就是Thunk函數，我們向Thunk函數再次傳入next callback，進而出發下一次的yield操作。

有了這個執行器，執行Generator函數友善多了。不管内部有多少個異步操作，直接把 Generator 函數傳入run函數即可。當然，前提是每一個異步操作，都要是Thunk函數，也就是說，跟在yield指令後面的必須是Thunk函數。

Promise和Generator是ES6中引入的非常中要的文法，後面的koa架構就是Generator的一種具體的實作。我們會在後面的文章中詳細講解koa的使用，敬請期待。

本文作者：flydean程式那些事

本文連結：http://www.flydean.com/es6-promise-generator/

本文來源：flydean的部落格

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