地狱到天堂

妖精的绣舞 提交于 2021-02-05 10:40:12

Node 早已(从 v7 开始)支持 async/await,而 async/await 由于其可以以同步形式的代码书写异步程序,被喻为异步调用的天堂。Node 的回调模式已经根深蒂固,这个被喻为“回调地狱”的结构形式推动了 Promise 和 ES6 的迅速成型。然而,从地狱到天堂,并非一步之遥!

async/await 基于 Promise,而不是基于回调,所以要想从回调地狱中解脱出来,首先要把回调实现修改为 Promise 实现——问题来了,Node 这么多库函数,还有更多的第三方库函数都是使用回调实现的,要想全部修改为 Promise 实现,谈何容易?

使用第三方库脱离地狱

Async 库

当然,解决办法肯定是有的,比如 Async 库通过 async.waterfall() 实现了对深度回调的“扁平”化,当然它不是用 Promise 实现的,但是有它的扁平化工作作为基础,再封装 Promise 就已经简洁不少了。

下面是 Async 官方文档给出的一个示例

async.waterfall([
   function(callback) {
       callback(null, 'one', 'two');
   },
   function(arg1, arg2, callback) {
       // arg1 now equals 'one' and arg2 now equals 'two'
       callback(null, 'three');
   },
   function(arg1, callback) {
       // arg1 now equals 'three'
       callback(null, 'done');
   }
], function (err, result) {
   // result now equals 'done'
});

如果把它封装成 Promise 也很容易:

// promiseWaterfall 使用 async.waterfall 处理函数序列
// 并将最终结果封装成 Promise
function promiseWaterfall(series) {
   return new Promise((resolve, reject) => {
       async.waterfall(series, function(err, result) {
           if (err) {
               reject(err);
           } else {
               resolve(result);
           }
       });
   });
}

// 调用示例
promiseWaterfall([
   function(callback) {
       callback(null, "one", "two");
   },
   function(arg1, arg2, callback) {
       // arg1 now equals 'one' and arg2 now equals 'two'
       callback(null, "three");
   },
   function(arg1, callback) {
       // arg1 now equals 'three'
       callback(null, "done");
   }
]).then(result => {
   // result now equals 'done'
});

Q

Q 也是一个常用的 Promise 库,提供了一系列的工具函数来处理 Node 式的回调,比如 Q.nfcall()、Q.nfapply()、Q.denodeify() 等。

其中,Q.denodeify(),别名 Q.nfbind(),可以将一个 Node 回调风格的函数转换成 Promise 风格的函数。虽然转换之后的函数返回的不是原生的 Promise 对象,而是 Q 内部实现的一个 Promise 类的对象,我们可以称之为 Promise alike 对象。

Q.denodeify() 的用法很简单,直接对 Node 风格的函数进行封装即可,下面也是官方文档中的例子

var readFile = Q.nfbind(FS.readFile);
readFile("foo.txt", "utf-8").done(function (text) {
   // do something with text
});    

这里需要说明的是,虽然用 Q.denodeify() 封装的函数返回的是 Promise alike 对象,但是笔者亲测它可以用于 await 运算[注1]

[注1]:await 在 MDN 上被描述为 “operator”,即运算符,所以这里说 “await 运算”,或者可以说 “await 表达式”。

Bluebird

对于 jser 来说,Bluebird 也不陌生。它通过 Promise.promisify() 和 Promise.promisifyAll() 等提供了对 Node 风格函数的转换,这和上面提到的 Q.denodeify() 类似。注意这里提到的 Promise 也不是原生的 Promise,而是 bluebird 实现的,通常使用下面的语句引用:

const Promise = require("bluebird").Promise;

为了和原生 Promise 区别开来,也可以改为

const BbPromise = require("bluebird").Promise;

Promise.promisifyAll() 相对特殊一些,它接受一个对象作为参数,将这个对象的所有方法处理成 Promise 风格,当然你也可以指定一个 filter 让它只处理特定的方法——具体操作这里就不多说,参考官方文档即可。

Q.denodeify() 类似,通过 bluebird 的 Promise.promisify()Promise.promisifyAll() 处理过后的函数,返回的也是一个 Promise alike 对象,而且,也可以用于 await 运算。

靠自己脱离地狱

ES6 已经提供了原生 Promise 实现,如果只是为了“脱离地狱”而去引用一个第三方库,似乎有些不值。如果只需要少量代码就可以自己把回调风格封装成 Promise 风格,干嘛不自己实现一个?

Node 已经提供了 util.promisify(),不需要自己写了!

https://nodejs.org/dist/latest-v12.x/docs/api/util.html#util_util_promisify_original

不妨分析一下,自己写个 promisify() 需要做些什么

[1]> 定义 promisify()

promisify() 是一个转换函数,它的参数是一个回调风格的函数,它的返回值是一个 Promise 风格的函数,所以不管是参数还是返回值,都是函数

// promisify 的结构
function promisify(func) {
   return function() {
       // ...
   };
}

[2]> 返回的函数需要返回 Promise 对象

既然 promisify() 的返回值是一个 Promise 风格的函数,它的返回值应该是一个 Promise 对象,所以

function promisify(func) {
   return function() {
       return new Promise((resolve, reject) => {
           // TODO
       });
   };
}

[3]> Promise 中调用 func

毋庸置疑,上面的 TODO 部分需要实现对 func 的调用,并根据结果适当的调用 resolve()reject()

function promisify(func) {
   return function() {
       return new Promise((resolve, reject) => {
           func((err, result) => {
               if (err) {
                   reject(err);
               } else {
                   resolve(result);
               }
           });
       });
   };
}

Node 回调风格的回调函数第一个参数都是错误对象,如果为 null 表示没有错误,所以会有 (err, result) => {} 这样的回调定义。

[4]> 加上参数

上面调用还没有加上对参数的处理。对于 Node 回调风格的函数,通常前面 n 个参数是内部实现需要使用的参数,而最后一个参数是回调函数。使用 ES6 的可变参数和扩展数据语法很容易实现

// 最终实现如下
function promisify(func) {
   return function(...args) {
       return new Promise((resolve, reject) => {
           func(...args, (err, result) => {
               if (err) {
                   reject(err);
               } else {
                   resolve(result);
               }
           });
       });
   };
}

至此,完整的 promisify() 就实现出来了。

[5]> 实现 promisifyArray()

promisifyArray() 用于批量处理一组函数,参数是回调风格的函数列表,返回对应的 Promise 风格函数列表。在实现了 promisify() 的基础上实现 promisifyArray() 非常容易。

function promisifyArray(list) {
   return list.map(promisify);
}

[6]> 实现 promisifyObject()

promisifyObject() 的实现需要考虑 this 指针的问题,相对比较复杂,而且也不能直接使用上面的 promisify()。下面是 promisifyObject() 的简化实现,详情参考代码中的注释。

function promisifyObject(obj, suffix = "Promisified") {
   // 参照之前的实现,重新实现 promisify。
   // 这个函数没用到外层的局部变量,不必实现为局域函数,
   // 这里实现为局部函数只是为了组织演示代码
  function promisify(func) {
      return function(...args) {
          return new Promise((resolve, reject) => {
               // 注意调用方式的变化
              func.call(this, ...args, (err, result) => {
                  if (err) {
                      reject(err);
                   } else {
                      resolve(result);
                   }
               });
           });
       };
   }

   // 先找出所有方法名称,
   // 如果需要过滤可以考虑自己加 filter 实现
  const keys = [];
  for (const key in obj) {
      if (typeof obj[key] === "function") {
          keys.push(key);
       }
   }

   // 将转换之后的函数仍然附加到原对象上,
   // 以确保调用的时候,this 引用正确。
   // 为了避免覆盖原函数,加了一个 suffix。
  keys.forEach(key => {
      obj[`${key}${suffix}`] = promisify(obj[key]);
   });

  return obj;
}


天堂就在眼前

脱离了地狱,离天堂就不远了。我在之前的博客 理解 JavaScript 的 async/await 已经说明了 async/await 和 Promise 的关系。而上面已经使用了大量的篇幅实现了回调风格函数向 Promise 风格函数的转换,所以接下来要做的就是 async/await 实践。

把 promisify 相关函数封装成模块

既然是在 Node 中使用,前面自己实现的 promisify()promisifyArray()promisifyObject() 还是封装在一个 Node 模块中比较好。前面已经定义好了三个函数,只需要导出就好

module.exports = {
   promisify: promisify,
   promisifyArray: promisifyArray,
   promisifyObject: promisifyObject
};

// 通过解构对象导入
// const {promisify, promisifyArray, promisifyObject} = require("./promisify");

因为三个函数都是独立的,也可以导出成数组,

module.exports = [promisify, promisifyArray, promisifyObject];

// 通过解构数组导入
// const [promisify, promisifyArray, promisifyObject] = require("./promisify");

模拟一个应用场景

这个模拟的应用场景里需要进行一个操作,包括4个步骤 (均为异步操作)

  1. first() 获得一个用户 ID

  2. second() 根据用户 ID 获取用户的信息

  3. third() 根据用户 ID 获取用户的分数

  4. last() 输出用户信息和分数

其中第 23 步可以并行。

这个场景用到的数据结构定义如下

class User {
   constructor(id) {
       this._id = id;
       this._name = `User_${id}`;
   }

   get id() {
       return this._id;
   }

   get name() {
       return this._name;
   }

   get score() {
       return this._score || 0;
   }

   set score(score) {
       this._score = parseInt(score) || 0;
   }

   toString() {
       return `[#${this._id}] ${this._name}: ${this._score}`;
   }
}

使用 setTimeout 来模拟异步

定义一个 toAsync() 来将普通函数模拟成异步函数。可以少写几句 setTimeout()

function toAsync(func, ms = 10) {
   setTimeout(func, ms);
}

以回调风格模拟4个步骤

function first(callback) {
   toAsync(() => {
       // 产生一个 1000-9999 的随机数作为 ID
       const id = parseInt(Math.random() * 9000 + 1000);
       callback(null, id);
   });
}

function second(id, callback) {
   toAsync(() => {
       // 根据 id 产生一个 User 对象
       callback(null, new User(id));
   });
}

function third(id, callback) {
   toAsync(() => {
       // 根据 id 计算一个分值
       // 这个分值在 50-100 之间
       callback(null, id % 50 + 50);
   });
}

function last(user, score, callback) {
   toAsync(() => {
       // 将分值填入 user 对象
       // 输出这个对象的信息
       user.score = score;
       console.log(user.toString());
       if (callback) {
           callback(null, user);
       }
   });
}

当然,还有导出

module.exports = [first, second, third, last];

async/await 实践

const [promisify, promisifyArray, promisifyObject] = require("./promisify");
const [first, second, third, last] = promisifyArray(require("./steps"));
// 使用 async/await 实现
// 用 node 运行的时候需要 --harmoney_async_await 参数

async function main() {
   const userId = await first();
   // 并行调用要用 Promise.all 将多个并行处理封装成一个 Promise
   const [user, score] = await Promise.all([
       second(userId),
       third(userId)
   ]);
   last(user, score);
}

main();

本文分享自微信公众号 - 边城客栈(fancyidea-full)。
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