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52 周玩转 52 模块丨 async

第 01 周（2016.03.07） async 篇

async 简介

引用官方的话：async 是一个工具模块，用于为异步的 Javascript 提供爽滑干脆的方法集。尽管最初被设计用于 Node 服务端，但它也可以直接在浏览器中运行。

由于编写本文的时候 2.0 还在 pre 阶段，因此本文主要基于它的 1.5.2 稳定版。

async 主要方法有 3 大类（集合、流程控制、工具集），提供了近 40 个方法，包括常规的「功能性」方法（map, reduce, filter, each 等）和一些异步控制流的常规模式（并行、串行、瀑布等）。所有这些方法都假设你遵循了 Node.js 的规范，提供了一个单个的回调作为 async 方法的最后一个参数。

其中一些方法可以根据以下形式得到扩展方法

<name>Series：如 each，可以在后面直接加 Series，变为 eachSeries 方法，这样的方法每次同时只执行一个异步操作，在集合操作中较多；
<name>Limit：如 eachLimit，它表示给每次同时执行异步操作设定一个次数的上限
下文中的黑体 S 和 L 表示该方法是否支持以上两种扩展方法

集合操作（Collections）

each SL
forEachOf SL
map SL
filter SL
reject SL
reduce reduceRight
detect SL
sortBy
some L
every L
concat S

流程控制（Control Flow）

series
parallel L
whilst doWhilst
until doUntil
during doDuring
forever
waterfall
compose
seq
applyEach S
queue priorityQueue
cargo
auto
retry
iterator
times SL

工具集（Utils）

apply
nextTick
memoize
unmemoize
ensureAsync
constant
asyncify
wrapSync
log
dir
noConflict

玩转 async

接下来，我将从这些方法中挑选一些出来，作为娱乐和分析，限于篇幅不宜过长，我尽可能挑选具有代表性的方法，其他方法其实就是某些方法的变种。我们首先来玩 each 方法。

each

each 顾名思义就是每个，就是把一个集合中的每个元素都做一次操作，由于我们玩的是异步工具，因此它允许每个元素同时做操作，做的最快的最先完成，整个集合操作的时间取决于时间最慢的那个元素的操作。我们来举一个访问网址的例子：

用到了两个必要组件 node-fetch 和 present 分别用来获取网页和计算运行时间

var fetch = require('node-fetch');
var present = require('present');
var async = require('async');

var urls = [
  'http://www.qq.com',
  'https://github.com',
  'https://www.baidu.com',
  'https://www.google.com.hk',
  'https://nodejs.org/en/'
];

// 访问网址（3秒超时）
var fetchUrls = function(url, callback) {
  var start = present();
  return fetch(url, {
    timeout: 3000
  }).then(function(res) {
    var end = present();
    console.log('===> Reached: ', url, res.statusText, (end - start).toFixed(2) + 'ms');
    callback();
  }).catch(function(err) {
    callback(err);
  });
}

var a = function() {
  var start = present();
  // 并行执行访问网址操作，执行顺序不保证
  async.each(urls, fetchUrls, function(err) {
    var end = present();
    if (err) { console.log('xxx> Error: ', err); }
    console.log('===> each Finished.', (end - start).toFixed(2) + 'ms');
  });
}

a();

/* 输出结果
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 289.21ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 326.42ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 435.10ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 467.60ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 1666.13ms
 * ===> each Finished. 1676.90ms
*/

我们发现他的输出顺序与我们数组原始循序不一致，那是因为 each 不保证顺序，每个元素就像是赛跑一样，大家同时起跑，谁快谁就排第一。最后的完成时间，也反应出它只跟跑得最慢的那个有关，至于为什么时间不等于跑的最慢的那个呢？我的理解是裁判统计时间需要花时间吧，也就是说 each 这个方法本身的运算也需要一定的时间。

接着我们来看它的两个扩展方法，eachSeries 和 eachLimit ，正如前面提到的，Series 是强制串行处理，就是把原来一起跑变成一个一个跑，Limit 则是限制一次跑的人数，比如3个人一跑，因此它需要额外的传一个上限值参数。下面我们分别来看下：

...
var b = function() {
  var start = present();
  // 串行执行访问网址操作，执行顺序依据数组元素顺序
  async.eachSeries(urls, fetchUrls, function(err) {
    var end = present();
    if (err) { console.log('xxx> Error: ', err); }
    console.log('===> eachSeries Finished.', (end - start).toFixed(2) + 'ms');
  });
}

b();

/* 输出结果
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 755.59ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 2121.04ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 262.49ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 279.92ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 242.90ms
 * ===> eachSeries Finished. 3663.89ms
*/

此时我们可以看到，它的输出顺序与数组的元素顺序是一致的，且它整个过程的耗时应该等于每个元素所花时间的总和，并加上自身的运行时间。

...
var c = function() {
  var start = present();
  // 并行执行访问网址操作，但限制最多同时执行 3 个，同样不保证执行顺序
  console.time('eachLimit');
  async.eachLimit(urls, 3, fetchUrls, function(err) {
    var end = present();
    if (err) { console.log('xxx> Error: ', err); }
    console.log('===> eachLimit Finished.', (end - start).toFixed(2) + 'ms');
  });
}

c();

/* 输出结果
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 209.35ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 222.55ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 143.33ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 204.14ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 1009.46ms
 * ===> eachLimit Finished. 1010.35ms
*/

可以看出，它相当于随机的分组赛跑，第 1 组跑完了再跑第 2 组，它的整个过程耗时应该等于每组最慢的时间相加，再加上自身运行时间的总和。

其实到这里进一步观察可以发现，eachSeries 方法就相当于 eachLimit 方法的 limit 值设置为 1 的情况；each 则是 limit 值设为数组的长度或者无穷大（Infinity）。

接下来说下其他的一些集合方法，在我看来其他的方法无非是 each 的一种变体，只是侧重点不一样罢了。

forEachOf

跟 each 几乎一样，唯一的不同在于它支持的是对象，它能遍历对象的所有属性，并能获取每个属性的key和value。

map

如果说 each 看重的是过程，那 map 看重的就是结果。each 只是预览版，map 才是最终版。map 可以返回每个元素处理后结果的集合。

filter

俗称过筛子，留下需要的元素。须注意的是：此时 callback 只能接受 true 或者 false

reject

反过来过筛子，剔除不要的元素。须注意的是：此时 callback 只能接受 true 或者 false

detect

选排头兵，只要符合条件的第一个人。

some

过筛子的海选版，只要有一个符合条件，callback 就为 true

every

过筛子的精华版，要求每个都符合条件，callback 才为 true

concat

类似字符串拼接，这里是将输出结果连起来。

sortBy

对结果排序后输出，请注意这个方法是没有 Series 和 Limit 的

series

串行执行，对每个任务函数进行串行的执行，每个任务都需要等到上一个完成后才开始执行，有点像接力赛，一个接一个，任何一个跑失败了就终止，然后 callback 马上抛出错误。如果全都顺利跑完，callback 就在完成时输出所有结果。就拿上面的任务来举例吧，a b c 三个函数作为三个任务：

...
var d = function() {
  var start = present();
  async.series([
      a,
      b,
      c
    ],
    function(err, results) {
      var end = present();
      console.log('Total: ', (end - start).toFixed(2) + 'ms');
    });
}

d();

/* 输出结果
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 366.60ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 376.16ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 384.39ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 1395.95ms
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 1473.65ms
 * ===> each Finished. 1474.15ms
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 250.59ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 921.96ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 221.75ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 200.53ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 146.65ms
 * ===> eachSeries Finished. 1742.10ms
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 150.28ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 216.38ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 192.21ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 151.59ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 973.34ms
 * ===> eachLimit Finished. 974.30ms
 * Total:  4192.51ms
*/

parallel

并行执行，所有任务一起跑。

...
var e = function() {
  var start = present();
  async.parallel([
      a,
      b,
      c
    ],
    function(err, results) {
      var end = present();
      console.log('Total: ', (end - start).toFixed(2) + 'ms');
    });
}

e();

/* 输出结果
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 188.40ms
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 225.51ms
 * ===> Reached:  http://www.qq.com OK 256.70ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 314.46ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 334.17ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 431.10ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 448.82ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 243.98ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 281.63ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 1451.68ms
 * ===> each Finished. 1464.44ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 1452.40ms
 * ===> eachLimit Finished. 1457.35ms
 * ===> Reached:  https://github.com OK 1284.20ms
 * ===> Reached:  https://www.baidu.com OK 217.83ms
 * ===> Reached:  https://www.google.com.hk OK 216.63ms
 * ===> Reached:  https://nodejs.org/en/ OK 224.90ms
 * ===> eachSeries Finished. 2133.25ms
 * Total:  2165.98ms
*/

很显然，并行要比串行快不少吧 +_+

whilst 和 doWhilst

相当于 while 和 doWhile，就是做循环，利用测试函数重复回调方法。个人觉得没啥好多说的。

until 和 doUntil

跟上面一样，上面是当什么时候怎么样，until 是先做一遍再判断。

waterfall

名字很美，其实就是串行的变种，就是前一个做完了将结果交给后面一个，适用于标准化的渐进流程。需要注意的是，waterfall 的第一个 function 的第一个参数必须传 callback。例如：

...
// 第一个方法的第一个 callback 必须传 callback
var f = function(callback) {
  callback(null, 1 + 1);
}

var g = function(n, callback) {
  callback(null, n * 2);
}

var h = function(n, callback) {
  callback(null, n - 2);
}

var i = function() {
  async.waterfall([f, g, h],
    function(err, result) {
      console.log('result: ', result);
    });
}

i(); // result: 2

如果你必须要在第一个 function 传参的话，只能这样使用：

...
var f = function(n, callback) {
  callback(null, n + 1);
}

var g = function(n, callback) {
  callback(null, n * 2);
}

var h = function(n, callback) {
  callback(null, n - 2);
}

var i = function() {
  async.waterfall([
      // 如果第一个方法必须传参，这里需要这样处理
      async.apply(f, 1),
      g, h
    ],
    function(err, result) {
      console.log('result: ', result);
    });
}

i(); // result: 2

compose

组合方法，它的作用是解决异步函数的传参调用，如：f()，g()，h() 三个函数需要实现这样的调用关系，f(g(h()))，如果是同步操作没有问题，但如果每个函数都是异步的话，就达不到预期的结果了，例如：

...
var j1 = function(n) {
  setTimeout(function() {
    return n + 1;
  }, 10);
}

var k1 = function(n) {
  setTimeout(function() {
    return n * 2;
  }, 10);
}

var l1 = function() {
  var result = k1(j1());
  console.log(result);
}

l1(); // undefined

因此，我们需要使用 compose 方法来组合它们：

...
var j = function(n, callback) {
  setTimeout(function() {
    callback(null, n + 1);
  }, 10);
}

var k = function(n, callback) {
  setTimeout(function() {
    callback(null, n * 2);
  }, 10);
}

var l = function() {
  // 需要注意的是，compose 的参数顺序，需要将先最后做的放最前面，最先做的放最后
  var fn = async.compose(k, j);
  fn(4, function(err, result) {
    console.log('result: ', result);
  });
}

l(); // result: 10

（未完待续...）

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