ES6中的Promise和Generator詳解
簡介
ES6中除了上篇文章講過的語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,今天我們將會詳細講解一下這兩個新特性。
Promise
什麼是Promise
Promise 是非同步編程的一種解決方案，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，裡面保存著某個未來才會結束的事件（通常是一個非同步操作）的結果。
從語法上說，Promise 是一個對象，從它可以獲取非同步操作的消息。
Promise的特點
Promise有兩個特點：
- 對象的狀態不受外界影響。
Promise對象代表一個非同步操作，有三種狀態：Pending（進行中）、Resolved（已完成，又稱 Fulfilled）和Rejected（已失敗）。
只有非同步操作的結果，可以決定當前是哪一種狀態，任何其他操作都無法改變這個狀態。
- 一旦狀態改變，就不會再變，任何時候都可以得到這個結果。
Promise對象的狀態改變，只有兩種可能：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的優點
Promise將非同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對象提供統一的介面，使得控制非同步操作更加容易。
Promise的缺點
-
無法取消Promise，一旦新建它就會立即執行，無法中途取消。
-
如果不設置回調函數，Promise內部拋出的錯誤，不會反應到外部。
-
當處於Pending狀態時，無法得知目前進展到哪一個階段（剛剛開始還是即將完成）。
Promise的用法
Promise對象是一個構造函數，用來生成Promise實例：
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
// ... some code
if (/* 非同步操作成功 */){
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的參數就是構建Promise的時候resolve的value，第二個function的參數就是構建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，並會定時觸發resolve方法，並傳入參數done。
最後程式輸出done。
Promise的執行順序
Promise一經創建就會立馬執行。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
Promise.prototype.then()
then方法返回的是一個新的Promise實例（注意，不是原來那個Promise實例）。因此可以採用鏈式寫法，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);
});
上面的程式碼使用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，會將返回結果作為參數，傳入第二個回調函數
Promise.prototype.catch()
Promise.prototype.catch方法是.then(null, rejection)的別名，用於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){
//處理前面所有產生的錯誤
console.log(error);
});
Promise.all()
Promise.all方法用於將多個Promise實例，包裝成一個新的Promise實例
var p = Promise.all([p1,p2,p3]);
- 只有p1、p2、p3的狀態都變成fulfilled，p的狀態才會變成fulfilled，此時p1、p2、p3的返回值組成一個數組，傳遞給p的回調函數。
- 只要p1、p2、p3之中有一個被rejected，p的狀態就變成rejected，此時第一個被reject的實例的返回值，會傳遞給p的回調函數。
Promise.race()
Promise.race方法同樣是將多個Promise實例，包裝成一個新的Promise實例
var p = Promise.race([p1,p2,p3]);
只要p1、p2、p3之中有一個實例率先改變狀態，p的狀態就跟著改變。那個率先改變的 Promise 實例的返回值，就傳遞給p的回調函數.
Promise.resolve()
Promise.resolve()將現有對象轉為Promise對象.
Promise.resolve('js');
//等價於
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實例
- 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()
Promise.reject(reason)方法也會返回一個新的 Promise 實例，該實例的狀態為rejected
var p = Promise.reject('error');
//等價於
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方法不一致
done()
Promise對象的回調鏈，不管以then方法或catch方法結尾，要是最後一個方法拋出錯誤，都有可能無法捕捉到（因為Promise內部的錯誤不會冒泡到全局）。因此，我們可以提供一個done方法，總是處於回調鏈的尾端，保證拋出任何可能出現的錯誤
asyncFunc().then(f1).catch(f2).then(f3).done();
finally()
finally方法用於指定不管Promise對象最後狀態如何，都會執行的操作。它與done方法的最大區別，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
什麼是Generator
Generator 函數是 ES6 提供的一種非同步編程解決方案
從語法上，首先可以把它理解成，Generator函數是一個狀態機，封裝了多個內部狀態
執行 Generator 函數會返回一個遍歷器對象.
形式上，Generator 函數是一個普通函數，但是有兩個特徵。一是，function關鍵字與函數名之間有一個星號；二是，函數體內部使用yield語句，定義不同的內部狀態。
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 }
yield
遍歷器對象的next方法的運行邏輯如下:
（1）遇到yield語句，就暫停執行後面的操作，並將緊跟在yield後面的那個表達式的值，作為返回的對象的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，就一直運行到函數結束，直到return語句為止，並將return語句後面的表達式的值，作為返回的對象的value屬性值。
（4）如果該函數沒有return語句，則返回的對象的value屬性值為undefined。
注意，yield句本身沒有返回值，或者說總是返回undefined。
next方法可以帶一個參數，該參數就會被當作上一個yield語句的返回值。
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));
輸出結果：
{ 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，最後導致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));
輸出結果：
{ 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本身是沒有返回值的，所以我們會得到NaN。
但是如果next傳入特定的值，則該值會替換該yield，成為真正的返回值。
yield *
如果在 Generator 函數內部，調用另一個 Generator 函數，默認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);
}
輸出結果：
x
y
可以看到，在b1中調用a1是沒有效果的。
將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);
}
輸出結果：
x
a
b
y
非同步操作的同步化表達
Generator函數的暫停執行的效果，意味著可以把非同步操作寫在yield語句裡面，等到調用next方法時再往後執行。這實際上等同於不需要寫回調函數了，因為非同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。所以，Generator函數的一個重要實際意義就是用來處理非同步操作，改寫回調函數。
我們看一個怎麼通過Generator來獲取一個Ajax的結果。
function * ajaxCall(){
let result = yield request("//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來獲取非同步執行的結果。但是我們如何將這個yield傳給result變數呢？要記住yield本身是沒有返回值的。
我們需要調用generator的next方法，將非同步執行的結果傳進去。這就是我們在request方法中做的事情。
Generator 的非同步應用
什麼是非同步應用呢？
所謂”非同步”，簡單說就是一個任務不是連續完成的，可以理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，有一個任務是讀取文件進行處理，任務的第一段是向作業系統發出請求，要求讀取文件。然後，程式執行其他任務，等到作業系統返迴文件，再接著執行任務的第二段（處理文件）。這種不連續的執行，就叫做非同步。
相應地，連續的執行就叫做同步。由於是連續執行，不能插入其他任務，所以作業系統從硬碟讀取文件的這段時間，程式只能幹等著。
ES6誕生以前，非同步編程的方法，大概有下面四種。
回調函數
事件監聽
發布/訂閱
Promise 對象
回調函數
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文件，就會出現多重嵌套。程式碼不是縱向發展，而是橫向發展，很快就會亂成一團，無法管理。因為多個非同步操作形成了強耦合，只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，可能都要跟著修改。這種情況就稱為”回調函數地獄”（callback hell）。
Promise
Promise 對象就是為了解決這個問題而提出的。它不是新的語法功能，而是一種新的寫法，允許將回調函數的嵌套，改成鏈式調用。
let readFile = require('fs-readfile-promise');
readFile(fileA).then(function(){
return readFile(fileB);
}).then(function(data){
console.log(data);
})
Thunk函數和非同步函數自動執行
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（等於6），再將這個值傳入函數f。C語言就採用這種策略。
「傳名調用」（call by name），即直接將表達式x + 5傳入函數體，只在用到它的時候求值。
編譯器的「傳名調用」實現，往往是將參數放到一個臨時函數之中，再將這個臨時函數傳入函數體。這個臨時函數就叫做 Thunk 函數。
舉個例子：
function f(m){
return m * 2;
}
f(x + 5);
上面的程式碼等於：
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，將其替換成一個只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);
那麼有沒有辦法將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將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並執行方法的函數。
這樣改寫有什麼用呢？Thunk函數現在可以用於 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的非同步方法，那麼我們需要在next方法中傳入這些非同步方法的執行結果。
手動傳入非同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返回的是一個對象，對象的value就是Thunk函數，我們向Thunk函數再次傳入next callback，從而出發下一次的yield操作。
有了這個執行器，執行Generator函數方便多了。不管內部有多少個非同步操作，直接把 Generator 函數傳入run函數即可。當然，前提是每一個非同步操作，都要是Thunk函數，也就是說，跟在yield命令後面的必須是Thunk函數。
總結
Promise和Generator是ES6中引入的非常中要的語法，後面的koa框架就是Generator的一種具體的實現。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
本文鏈接：//www.flydean.com/es6-promise-generator/
本文來源：flydean的部落格
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