15 | 异步编程（下）：如何理解 Generator、Async/await 等异步编程的语法糖？

前两讲我们探讨了 JS 异步编程以及其中 Promise 的编程方式，那么这一讲作为延续，我再带你了解另外两种异步编程的方式。Generator 是 ES6 标准中的异步编程方式，而 async/await 是 ES7 标准中的。希望通过本讲的学习，你能对这两种编程方式有更深的理解。

那么在课程开始前请你先思考一下：

1. Generator 执行之后，最后返回的是什么？
2. async/await 的方式比 Promise 和 Generator 好在哪里？

现在让我们带着思考，开始学习。

Generator 基本介绍

Generator（生成器）是 ES6 的新关键词，学习起来比较晦涩难懂，那么什么是 Generator 的函数呢？通俗来讲 Generator 是一个带星号的 “函数”（它并不是真正的函数，下面的代码会为你验证），可以配合 yield 关键字来暂停或者执行函数。我们来看一段使用 Generator 的代码，如下所示。

function* gen() {
console.log("enter");
let a = yield 1;
let b = yield (function () {return 2})();
return 3;
}
var g = gen()           
console.log(g.next())
console.log(g.next())
console.log(g.next())
console.log(g.next())

结合上面的代码，我们分析一下 Generator 函数的执行情况。Generator 中配合使用 yield 关键词可以控制函数执行的顺序，每当执行一次 next 方法，Generator 函数会执行到下一个存在 yield 关键词的位置。

总结下来，Generator 的执行有这几个关键点。

1. 调用 gen() 后，程序会阻塞住，不会执行任何语句。
2. 调用 g.next() 后，程序继续执行，直到遇到 yield 关键词时执行暂停。
3. 一直执行 next 方法，最后返回一个对象，其存在两个属性：value 和 done。

这就是 Generator 的基本内容，其中提到了 yield 这个关键词，下面我们就来看看它的基本情况。

yield 基本介绍

yield 同样也是 ES6 的新关键词，配合 Generator 执行以及暂停。yield 关键词最后返回一个迭代器对象，该对象有 value 和 done 两个属性，其中 done 属性代表返回值以及是否完成。yield 配合着 Generator，再同时使用 next 方法，可以主动控制 Generator 执行进度。

前面说 Generator 的时候，我举的是一个生成器函数的示例，下面我们看看多个 Generator 配合 yield 使用的情况，请看下面一段代码。

function* gen1() {
    yield 1;
    yield* gen2();
    yield 4;
}
function* gen2() {
    yield 2;
    yield 3;
}
var g = gen1();
console.log(g.next())
console.log(g.next())
console.log(g.next())
console.log(g.next())

从上面的代码中可以看出，使用 yield 关键词的话还可以配合着 Generator 函数嵌套使用，从而控制函数执行进度。这样对于 Generator 的使用，以及最终函数的执行进度都可以很好地控制，从而形成符合你设想的执行顺序。即便 Generator 函数相互嵌套，也能通过调用 next 方法来按照进度一步步执行。

那么讲到这里你可能会有几个疑惑，Generator 和异步编程有什么联系？怎么才可以把 Generator 函数按照顺序一次性执行完呢？接着往下看，你就会明白了。

thunk 函数介绍

下面我带你看一下 thunk 函数，直接说概念可能会有些晦涩，我们通过一段代码来了解一下什么是 thunk 函数，就拿判断数据类型来举例，代码如下。

let isString = (obj) => {
return Object.prototype.toString.call(obj) === '[object String]';
};
let isFunction = (obj) => {
return Object.prototype.toString.call(obj) === '[object Function]';
};
let isArray = (obj) => {
return Object.prototype.toString.call(obj) === '[object Array]';
};
....

可以看到，其中出现了非常多重复的数据类型判断逻辑，平常业务开发中类似的重复逻辑的场景也同样会有很多。我们将它们做一下封装，如下所示。

let isType = (type) => {
return (obj) => {
return Object.prototype.toString.call(obj) === `[object ${type}]`;
  }
}

那么封装了之后我们可以这么来使用，从而来减少重复的逻辑代码，如下所示。

let isString = isType('String');
let isArray = isType('Array');
isString("123");    
isArray([1,2,3]);

相应的 isString 和 isArray 是由 isType 方法生产出来的函数，通过上面的方式来改造代码，明显简洁了不少。像 isType 这样的函数我们称为 thunk 函数，它的基本思路都是接收一定的参数，会生产出定制化的函数，最后使用定制化的函数去完成想要实现的功能。

这样的函数在 JS 的编程过程中会遇到很多，尤其是你在阅读一些开源项目时，抽象度比较高的 JS 代码往往都会采用这样的方式。

那么请你想一下，Generator 和 thunk 函数的结合是否能为我们带来一定的便捷性呢？

Generator 和 thunk 结合

下面我以文件操作的代码为例，看一下 Generator 和 thunk 的结合能够对异步操作产生什么样的效果。

const readFileThunk = (filename) => {
return (callback) => {
    fs.readFile(filename, callback);
  }
}
const gen = function* () {
const data1 = yield readFileThunk('1.txt')
console.log(data1.toString())
const data2 = yield readFileThunk('2.txt')
console.log(data2.toString)
}
let g = gen();
g.next().value((err, data1) => {
  g.next(data1).value((err, data2) => {
    g.next(data2);
  })
})

readFileThunk 就是一个 thunk 函数，上面的这种编程方式就让 Generator 和异步操作关联起来了。上面第三段代码执行起来嵌套的情况还算简单，如果任务多起来，就会产生很多层的嵌套，可读性不强，因此我们有必要把执行的代码封装优化一下，如下所示。

function run(gen){
const next = (err, data) => {
let res = gen.next(data);
if(res.done) return;
    res.value(next);
  }
  next();
}
run(g);

改造完之后，我们可以看到 run 函数和上面的执行效果其实是一样的。代码虽然只有几行，但其包含了递归的过程，解决了多层嵌套的问题，并且完成了异步操作的一次性的执行效果。这就是通过 thunk 函数完成异步操作的情况，你可以好好体会一下。

以上介绍了 Generator 和 thunk 结合的情况，其实 Promise 也可以和 Generator 配合，以实现上面的效果，下面我们来看一下这种情况。

Generator 和 Promise 结合

还是利用上面的输出文件的例子，对代码进行改造，如下所示。

const readFilePromise = (filename) => {
return new Promise((resolve, reject) => {
    fs.readFile(filename, (err, data) => {
if(err) {
        reject(err);
      }else {
        resolve(data);
      }
    })
  }).then(res => res);
}
let g = gen();
const gen = function* () {
const data1 = yield readFilePromise('1.txt')
console.log(data1.toString())
const data2 = yield readFilePromise('2.txt')
console.log(data2.toString)
}
function run(gen){
const next = (err, data) => {
let res = gen.next(data);
if(res.done) return;
    res.value.then(next);
  }
  next();
}
run(g);

从上面的代码可以看出，thunk 函数的方式和通过 Promise 方式执行效果本质上是一样的，只不过通过 Promise 的方式也可以配合 Generator 函数实现同样的异步操作。希望你能参照上面 thunk 的例子，仔细体会一下递归调用的过程。

co 函数库

co 函数库是著名程序员 TJ 发布的一个小工具，用于处理 Generator 函数的自动执行。核心原理其实就是上面讲的通过和 thunk 函数以及 Promise 对象进行配合，包装成一个库。它使用起来非常简单，比如还是用上面那段代码，第三段代码就可以省略了，直接引用 co 函数，包装起来就可以使用了，代码如下。

const co = require('co');
let g = gen();
co(g).then(res =>{
  console.log(res);
})

这段代码比较简单，几行就完成了之前写的递归的那些操作。那么为什么 co 函数库可以自动执行 Generator 函数，它的处理原理是什么呢？

1. 因为 Generator 函数就是一个异步操作的容器，它需要一种自动执行机制，co 函数接受 Generator 函数作为参数，并最后返回一个 Promise 对象。
2. 在返回的 Promise 对象里面，co 先检查参数 gen 是否为 Generator 函数。如果是，就执行该函数；如果不是就返回，并将 Promise 对象的状态改为 resolved。
3. co 将 Generator 函数的内部指针对象的 next 方法，包装成 onFulfilled 函数。这主要是为了能够捕捉抛出的错误。
4. 关键的是 next 函数，它会反复调用自身。

关于 co 的内部原理，你可以去 co 的源码库学习。代码不是很多，也比较清晰，按照上面我所讲的思路，你可以试着去理解，这对于提升你的 JavaScript 编码能力是很有帮助的。

那么，说完了 co 函数库，我们最后就来探究异步编程的终极解决方案：async/await。

async/await 介绍

JS 的异步编程从最开始的回调函数的方式，演化到使用 Promise 对象，再到 Generator+co 函数的方式，每次都有一些改变，但又让人觉得不彻底，都需要理解底层运行机制。

而 async/await 被称为 JS 中异步终极解决方案，它既能够像 co+Generator 一样用同步的方式来书写异步代码，又得到底层的语法支持，无须借助任何第三方库。

接下来，我们就从原理的角度来看看 async/await 这个语法糖背后到底做了哪些优化和改进，使得我们用起来会更加方便。还是按照上面 Generator 和 Promise 结合的例子，使用 async/await 语法糖来进行改造，请看改造后的代码。

const readFilePromise = (filename) => {
return new Promise((resolve, reject) => {
    fs.readFile(filename, (err, data) => {
if(err) {
        reject(err);
      }else {
        resolve(data);
      }
    })
  }).then(res => res);
}
const gen = async function() {
const data1 = await readFilePromise('1.txt')
console.log(data1.toString())
const data2 = await readFilePromise('2.txt')
console.log(data2.toString)
}

从上面的代码中可以看到，虽然我们简单地将 Generator 的 * 号换成了 async，把 yield 换成了 await，但其实 async 的内部做了不少工作。我们根据 async 的原理详细拆解一下，看看它到底做了哪些工作。

总结下来，async 函数对 Generator 函数的改进，主要体现在以下三点。

1. 内置执行器：Generator 函数的执行必须靠执行器，因为不能一次性执行完成，所以之后才有了开源的 co 函数库。但是，async 函数和正常的函数一样执行，也不用 co 函数库，也不用使用 next 方法，而 async 函数自带执行器，会自动执行。
2. 适用性更好：co 函数库有条件约束，yield 命令后面只能是 Thunk 函数或 Promise 对象，但是 async 函数的 await 关键词后面，可以不受约束。
3. 可读性更好：async 和 await，比起使用 * 号和 yield，语义更清晰明了。

说了这么多优点，我们还是通过一段简单的代码来看下 async 返回的结果，是不是使用起来更方便，请看下面的代码。

async function func() {
return 100;
}
console.log(func());

从执行的结果可以看出，async 函数 func 最后返回的结果直接是 Promise 对象，比较方便让开发者继续往后处理。而之前 Generator 并不会自动执行，需要通过 next 方法控制，最后返回的也并不是 Promise 对象，而是需要通过 co 函数库来实现最后返回 Promise 对象。

这样看来，ES7 加入的 async/await 的确解决了之前的问题，使开发者在编程过程中更容易理解，语法更清晰，并且也不用再单独引用 co 函数库了。因此用 async/await 写出的代码也更加优雅，相比于之前的 Promise 和 co+Generator 的方式更容易理解，上手成本也更低，不愧是 JS 异步的终极解决方案。

总结

这一讲，我带你把 Generator 以及 async/await 的异步编程方式学习了一遍，希望通过上面的介绍，你能够对 JS 异步编程理解更深一些。

最后，我整理了这几个异步编程的特点，你可以对比着来回顾，以加深记忆，请看下面的表格。

现在你可以回过头思考我在这一讲开头提出的两个问题了，是不是比较容易回答出来了呢？如果你对这部分内容还有不清楚的地方，可以有针对性地去学习。

后面，我会继续带着你对 JS 异步编程的知识点进行更深入的剖析，下一讲我们就进入 EventEmitter 的学习，它是结合着设计模式实现 JS 异步编程的一种思路，也是值得深入研究和学习的。