[Node.js] ECMAScript 6中的生成器及koa小析

原文地址：http://www.moye.me/2014/11/10/ecmascript-6-generator/

引子

老听人说 koa大法好，这两天我也赶了把时髦：用 n 安上了node 0.11.12，下了个koa开启harmony模式试水。在一系列文档和贴子的教育下，大概认识到：

• koa 是TJ大神主导的新一代Web框架
• koa 的中间件基于ES6的生成器函数（function *）形式
• koa的核心流程库是 co，它能很好的解决Pyramid of Doom问题

在接触 Node.js 前，由于有过 Python编程的经验，我对生成器是个什么东西已经是很清楚了。我真正感兴趣的是：它是怎么被用来优化回调嵌套的。

“为何这么屌”

在 KOA框架为何这么屌 一文中有这么一段（片断1）：

var fs = require('fs');
var app = require('koa')();
var readFile = function(dir) {
    return function(fn) {
        fs.readFile(dir, fn);
    }
}
app.use(function* () {
  var arr = yield ['1.txt', '2.txt', '3.txt'].map(function(path) {
        return readFile(path);
    });
    this.body = arr.join(',');
})
app.listen(8000);

这段代码很好的演示了koa是如何利用生成器函数（function*()，函数的constructor.name === 'GeneratorFunction' ）来串行化异步回调的，它的执行流程：

1. function*(){...} 被做为生成器函数push到了koa的中间件队列中
2. koa使用co框架，对这个生成器函数进行调用执行；执行生成器函数并不立即执行函数体，而是生成生成器（generator）实例——同时，生成器可视为遵循迭代器协议的实例，每次调用迭代器的next()，都会返回一个{ value: obj, done:true/false }对象：value是执行结果值，done指示迭代是否完成
3. 调用生成器实例的next()方法将启动函数体内部的执行流，直到出现yield时被挂起，那么下一次的next()将会给yield返回执行的结果值，并挂起在下一个yield出现处；可以理解为，yield总是返回上一次next()的结果值，如果next()有参数，yield将返回这个参数值（异步回调有机会注入执行结果）
4. 观察上面代码片段我们注意到，readFile的回调处理函数fn代码中并未提供，那么koa或者说co是怎么处理这个回调函数的呢？在 koa（0.13.0）自带的co源码（line:84）中，可以看到如下片断（片断2）：

   // normalize
   ret.value = toThunk(ret.value, ctx);
   // run
   if ('function' == typeof ret.value) {
     var called = false;
     try {
       ret.value.call(ctx, function(){
         if (called) return;
         called = true;
         next.apply(ctx, arguments);
       });
     } catch (e) {
       setImmediate(function(){
         if (called) return;
         called = true;
         next(e);
       });
     }
     return;
   }

5. toThunk 会根据 yield返回的表达式转换成标准函数（片断3）：

   function toThunk(obj, ctx) {
     if (isGeneratorFunction(obj)) {
       return co(obj.call(ctx));
     }
     if (isGenerator(obj)) {
       return co(obj);
     }
     if (isPromise(obj)) {
       return promiseToThunk(obj);
     }
     if ('function' == typeof obj) {
       return obj;
     }
     if (isObject(obj) || Array.isArray(obj)) {
       return objectToThunk.call(ctx, obj);
     }
     return obj;
   }

6. 在片断1 中，生成器函数首先返回的是一个生成器；然后，yield 结合map会返回三个function对象，即高阶函数readFile返回的function：

   function(fn) {
       fs.readFile(dir, fn);
   }

7. 片断2 根据 片断3 返回的类型，对 function 进行了call调用，并提供了回调函数：将arguments通过next.apply(ctx, arguments);巧妙的进行传递。如前所述，next()如果提供了参数，yield得到的结果值就是这个参数，回调结果由此而来。

到底是谁屌

如果看官看完上面那几段还没晕，那当然是您最屌:) ——我的表述能力确实不足以很清晰的道出框架的玄机，但在我看来，真正屌的是ES6 Generator机制本身。

暂时放下 co 框架，把 片断1 稍加改造（片断4）：

var fs = require('fs');
var path = require('path');

var readFile = function (dir) {
    return function (fn) {
        fs.readFile(dir, {encoding: 'utf8', flag: 'r'}, fn);
    };
};

function *readFileGeneratorFunction(path, cb){
    console.log(yield readFile(path)(cb));
}

var readFileIterator = readFileGeneratorFunction('testDate.js', callback);
function callback(err, data){
    readFileIterator.next(data);
}
readFileIterator.next();

用意很明显：

1. 这个readFileGeneratorFunction就是个生成器函数，执行它返回一个生成器（迭代器）
2. 高阶函数返回的function，在生成器函数执行时指定了回调
3. next触发执行
4. 回调完成时，next(data)携带结果值触发yield

问题也很明显，业务代码（GeneratorFunction中的yield) 需要前置于流程控制（callback），这不科学。抽象一下，可以提供一个生成器函数的执行函数：

var slice = Array.prototype.slice;
function run(generatorFunction) {
    try {
        var generatorItr = generatorFunction(callback);
        function callback(err, res) {
            if(err)
                generatorItr.throw(err);
            else {
                var args = slice.call(arguments, 1);
                res = args.length > 1 ? args : res;
                generatorItr.next(res);
            }
        }
        generatorItr.next();
    }
    catch (e){
        console.log(e.message | "I'm died.");
    }
};

测试一下：

run(function* rfGenFunc(cb) {
    console.log('first');
    console.log(yield readFile('1.txt')(cb));
    console.log('second');
    console.log(yield readFile('2.txt')(cb));
});

执行结果：

小结

本文仅对Generator的next()应用进行了简单的描述（其实它还有更多内容如：throw/send/close)，抛砖引玉罢了。至于生成器特性，目前仍处于 ECMAScript 6 规范草案中，如MDN所言：请谨慎使用 :)

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