最近讀了樸靈老師的《深入淺出NodeJS》中《異步編程》一章，並參考了一些有趣的文章。
在此做個筆記，記錄並鞏固學到的知識。
JavaScript異步編程的兩個核心難點
異步I/O、事件驅動使得單線程的JavaScript得以在不阻塞UI的情況下執行網絡、文件訪問功能，
且使之在後端實現了較高的性能。然而異步風格也引來了一些麻煩，其中比較核心的問題是：
一,函數嵌套過深
JavaScript的異步調用基於回調函數，當多個異步事務多級依賴時，回調函數會形成多級的嵌套，代碼變成
金字塔型結構。這不僅使得代碼變難看難懂，更使得調試、重構的過程充滿風險。
二,異常處理
回調嵌套不僅僅是使代碼變得雜亂，也使得錯誤處理更復雜。
異步編程中可能拋出錯誤的情況有兩種：
三,異步函數錯誤
由於異步函數是立刻返回的，異步事務中發生的錯誤是無法通過try-catch來捕捉的，只能採用由調用方提供錯誤處理回調的方案來解決。
例如Node中常見的function (err, …) {…}回調函數，就是Node中處理錯誤的約定：
即將錯誤作爲回調函數的第一個實參返回。
再比如HTML5中FileReader對象的onerror函數，會被用於處理異步讀取文件過程中的錯誤。
四,回調函數錯誤
由於回調函數執行時，異步函數的上下文已經不存在了，通過try-catch無法捕捉回調函數內的錯誤。
可見，異步回調編程風格基本上廢掉了try-catch和throw。另外回調函數中的return也失去了意義，這會使我們的程序必須依賴於副作用。
這使得JavaScript的三個語義失效，同時又得引入新的錯誤處理方案，如果沒有像Node那樣統一的錯誤處理約定，問題會變得更加麻煩。
幾種解決方案
下面對幾種解決方案的討論主要集中於上面提到的兩個核心問題上，當然也會考慮其他方面的因素來評判其優缺點。
Async.js
首先是Node中非常著名的Async.js，這個庫能夠在Node中展露頭角，恐怕也得歸功於Node統一的錯誤處理約定。
而在前端，一開始並沒有形成這麼統一的約定，因此使用Async.js的話可能需要對現有的庫進行封裝。
Async.js的其實就是給回調函數的幾種常見使用模式加了一層包裝。比如我們需要三個前後依賴的異步操作，採用純回調函數寫法如下：
asyncOpA(a, b, (err, result) => {
if (err) {
handleErrorA(err);
}
asyncOpB(c, result, (err, result) => {
if (err) {
handleErrorB(err);
}
asyncOpB(d, result, (err, result) => {
if (err) {
handlerErrorC(err);
}
finalOp(result);
});
});
});如果我們採用async庫來做：
async.waterfall([
(cb) => {
asyncOpA(a, b, (err, result) => {
cb(err, c, result);
});
},
(c, lastResult, cb) => {
asyncOpB(c, lastResult, (err, result) => {
cb(err, d, result);
})
},
(d, lastResult, cb) => {
asyncOpC(d, lastResult, (err, result) => {
cb(err, result);
});
}
], (err, finalResult) => {
if (err) {
handlerError(err);
}
finalOp(finalResult);
});可以看到，回調函數由原來的橫向發展轉變爲縱向發展，同時錯誤被統一傳遞到最後的處理函數中。
其原理是，將函數數組中的後一個函數包裝後作爲前一個函數的末參數cb傳入，同時要求：
- 每一個函數都應當執行其cb參數;
- cb的第一個參數用來傳遞錯誤。
我們可以自己寫一個async.waterfall的實現：
let async = {
waterfall: (methods, finalCb = _emptyFunction) => {
if (!_isArray(methods)) {
return finalCb(new Error('First argument to waterfall must be an array of functions'));
}
if (!methods.length) {
return finalCb();
}
function wrap(n) {
if (n === methods.length) {
return finalCb;
}
return function (err, ...args) {
if (err) {
return finalCb(err);
}
methods[n](...args, wrap(n + 1));
}
}
wrap(0)(false);
}
};Async.js還有series/parallel/whilst等多種流程控制方法，來實現常見的異步協作。
Async.js的問題是：
在外在上依然沒有擺脫回調函數，只是將其從橫向發展變爲縱向，還是需要程序員熟練異步回調風格。
錯誤處理上仍然沒有利用上try-catch和throw，依賴於“回調函數的第一個參數用來傳遞錯誤”這樣的一個約定。
Promise方案
ES6的Promise來源於Promise/A+。使用Promise來進行異步流程控制，有幾個需要注意的問題，
在We have a problem with promises一文中有很好的總結。
把前面提到的功能用Promise來實現，需要先包裝異步函數，使之能返回一個Promise：
function toPromiseStyle(fn) {
return (...args) => {
return new Promise((resolve, reject) => {
fn(...args, (err, result) => {
if (err) reject(err);
resolve(result);
})
});
};
}這個函數可以把符合下述規則的異步函數轉換爲返回Promise的函數：
回調函數的第一個參數用於傳遞錯誤，第二個參數用於傳遞正常的結果。
接着就可以進行操作了：
let [opA, opB, opC] = [asyncOpA, asyncOpB, asyncOpC].map((fn) => toPromiseStyle(fn));
opA(a, b)
.then((res) => {
return opB(c, res);
})
.then((res) => {
return opC(d, res);
})
.then((res) => {
return finalOp(res);
})
.catch((err) => {
handleError(err);
});通過Promise，原來明顯的異步回調函數風格顯得更像同步編程風格，我們只需要使用then方法將結果傳遞下去即可，同時return也有了相應的意義：
在每一個then的onFullfilled函數（以及onRejected）裏的return，都會爲下一個then的onFullfilled函數（以及onRejected）的參數設定好值。
如此一來，return、try-catch/throw都可以使用了，但catch是以方法的形式出現，還是不盡如人意。
Generator方案
ES6引入的Generator可以理解爲可在運行中轉移控制權給其他代碼，並在需要的時候返回繼續執行的函數。利用Generator可以實現協程的功能。
將Generator與Promise結合，可以進一步將異步代碼轉化爲同步風格：
function* getResult() {
let res, a, b, c, d;
try {
res = yield opA(a, b);
res = yield opB(c, res);
res = yield opC(d);
return res;
} catch (err) {
return handleError(err);
}
}然而我們還需要一個可以自動運行Generator的函數：
function spawn(genF, ...args) {
return new Promise((resolve, reject) => {
let gen = genF(...args);
function next(fn) {
try {
let r = fn();
if (r.done) {
resolve(r.value);
}
Promise.resolve(r.value)
.then((v) => {
next(() => {
return gen.next(v);
});
}).catch((err) => {
next(() => {
return gen.throw(err);
})
});
} catch (err) {
reject(err);
}
}
next(() => {
return gen.next(undefined);
});
});
}用這個函數來調用Generator即可：
spawn(getResult)
.then((res) => {
finalOp(res);
})
.catch((err) => {
handleFinalOpError(err);
});可見try-catch和return實際上已經以其原本面貌回到了代碼中，在代碼形式上也已經看不到異步風格的痕跡。
類似的功能有co/task.js等庫實現。
ES7的async/await
ES7中將會引入async function和await關鍵字，利用這個功能，我們可以輕鬆寫出同步風格的代碼，
同時依然可以利用原有的異步I/O機制。
採用async function，我們可以將之前的代碼寫成這樣：
async function getResult() {
let res, a, b, c, d;
try {
res = await opA(a, b);
res = await opB(c, res);
res = await opC(d);
return res;
} catch (err) {
return handleError(err);
}
}getResult();
和Generator & Promise方案看起來沒有太大區別，只是關鍵字換了換。
實際上async function就是對Generator方案的一個官方認可，將之作爲語言內置功能。
async function的缺點是：
await只能在async function內部使用，因此一旦你寫了幾個async function，
或者使用了依賴於async function的庫，那你很可能會需要更多的async function。
目前處於提案階段的async function還沒有得到任何瀏覽器或Node.JS/io.js的支持。
Babel轉碼器也需要打開實驗選項，並且對於不支持Generator的瀏覽器來說，
還需要引進一層厚厚的regenerator runtime，想在前端生產環境得到應用還需要時間。