JS `async` `Generator` 函数 (`async function*`)：异步迭代器 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位靓仔靓女，老少爷们，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊 JavaScript 中一个有点酷，但可能又有点陌生的家伙——async Generator 函数。别怕，听我慢慢道来，保证让你听得懂，用得上，还能在小伙伴面前秀一把。

啥是 Generator？

在深入 async Generator 之前，咱们先回顾一下普通的 Generator 函数。它就像一个可以暂停和恢复执行的函数。想象一下，你正在读一本书，读到一半，突然想去喝杯咖啡，然后回来继续读。Generator 函数就能做到类似的事情。

定义 Generator 函数需要用到 function* 语法。在函数体内部，使用 yield 关键字来暂停函数的执行，并返回一个值。

function* numberGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

const generator = numberGenerator();

console.log(generator.next()); // { value: 1, done: false }
console.log(generator.next()); // { value: 2, done: false }
console.log(generator.next()); // { value: 3, done: false }
console.log(generator.next()); // { value: undefined, done: true }

简单解释一下：

function* numberGenerator()：定义了一个 Generator 函数。注意 * 号。
yield 1;：暂停函数执行，并返回 1 作为 value。done 为 false 表示迭代还未完成。
generator.next()：调用 next() 方法会恢复函数的执行，直到遇到下一个 yield。
当所有 yield 都执行完毕，再次调用 next() 会返回 { value: undefined, done: true }，表示迭代完成。

Generator 函数返回的是一个迭代器对象，可以使用 for...of 循环遍历。

function* evenNumbers(max) {
  for (let i = 0; i <= max; i += 2) {
    yield i;
  }
}

for (const number of evenNumbers(10)) {
  console.log(number); // 0 2 4 6 8 10
}

异步操作的痛点

在 JavaScript 中，异步操作非常常见，比如从服务器获取数据。通常我们会使用 Promise 或者 async/await 来处理异步操作。但是，如果需要在一个循环中进行多个异步操作，代码可能会变得比较复杂。

async function fetchAndProcessData(urls) {
  for (const url of urls) {
    try {
      const response = await fetch(url);
      const data = await response.json();
      // 处理数据
      console.log('Data:', data);
    } catch (error) {
      console.error('Error:', error);
    }
  }
}

const urls = [
  'https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1',
  'https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/2',
  'https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/3',
];

//fetchAndProcessData(urls); // 取消注释以运行
//注意：由于跨域问题，直接运行这段代码可能会报错。请在支持 CORS 的环境下运行，或者使用代理。

虽然 async/await 已经简化了异步代码，但如果我们需要更精细的控制，例如在每次异步操作后暂停执行，等待某个条件满足后再继续，async Generator 就派上用场了。

async Generator 函数：异步迭代的救星

async Generator 函数结合了 async/await 和 Generator 的优点，允许我们在 Generator 函数中使用 await 关键字，从而实现异步迭代。

定义 async Generator 函数需要用到 async function* 语法。

async function* asyncNumberGenerator() {
  yield await Promise.resolve(1);
  yield await Promise.resolve(2);
  yield await Promise.resolve(3);
}

async function main() {
  const generator = asyncNumberGenerator();

  console.log(await generator.next()); // { value: 1, done: false }
  console.log(await generator.next()); // { value: 2, done: false }
  console.log(await generator.next()); // { value: 3, done: false }
  console.log(await generator.next()); // { value: undefined, done: true }
}

main();

在这个例子中，asyncNumberGenerator 是一个 async Generator 函数。yield await Promise.resolve(1) 会暂停函数的执行，等待 Promise resolve 后，将结果 1 作为 value 返回。

async Generator 的优势

简化异步迭代代码： 可以更清晰地表达异步迭代的逻辑，避免回调地狱。
精细的控制： 可以在每次异步操作后暂停执行，等待特定条件满足后再继续。
可读性更强： 代码结构更清晰，更容易理解和维护。

实际应用场景

分页加载数据： 从服务器分批加载数据，每次加载一部分，并显示在页面上。

async function* fetchPagedData(url, pageSize) {
  let page = 1;
  let hasMore = true;

  while (hasMore) {
    const response = await fetch(`${url}?page=${page}&pageSize=${pageSize}`);
    const data = await response.json();

    if (data.length === 0) {
      hasMore = false;
    } else {
      yield data;
      page++;
    }
  }
}

async function displayData() {
  const dataGenerator = fetchPagedData('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts', 10); // 假设API支持分页

  for await (const page of dataGenerator) {
    // 处理每一页的数据
    console.log('Page data:', page);
    // 将数据渲染到页面上
  }
  console.log('All data loaded.');
}

//displayData(); // 取消注释以运行
//注意：由于跨域问题，直接运行这段代码可能会报错。请在支持 CORS 的环境下运行，或者使用代理。

在这个例子中，fetchPagedData 函数会从服务器分页加载数据，每次加载 pageSize 条数据。displayData 函数使用 for await...of 循环遍历 dataGenerator，处理每一页的数据。 for await...of 专门用于异步迭代器。

处理 WebSocket 流： 从 WebSocket 连接接收数据流，并进行处理。

async function* processWebSocketStream(socket) {
  try {
    while (true) {
      const message = await new Promise((resolve, reject) => {
        socket.onmessage = (event) => {
          resolve(event.data);
        };
        socket.onerror = (error) => {
          reject(error);
        };
      });
      yield message;
    }
  } catch (error) {
    console.error('WebSocket error:', error);
  } finally {
    socket.close();
  }
}

async function handleWebSocketMessages() {
  const socket = new WebSocket('wss://echo.websocket.events'); // 使用一个公共的 WebSocket echo 服务

  socket.onopen = async () => {
    console.log('WebSocket connected.');
    const messageProcessor = processWebSocketStream(socket);

    for await (const message of messageProcessor) {
      console.log('Received message:', message);
      // 处理消息
      socket.send(`Server received: ${message}`); // Echo back to the server
    }
    console.log('WebSocket closed.');
  };

  socket.onclose = () => {
    console.log('WebSocket disconnected.');
  };
}

//handleWebSocketMessages(); // 取消注释以运行

在这个例子中，processWebSocketStream 函数会从 WebSocket 连接接收消息，并使用 yield 将消息发送出去。handleWebSocketMessages 函数使用 for await...of 循环遍历 messageProcessor，处理每一条消息。

处理大型文件： 读取大型文件，并逐行处理。

async function* processFile(file) {
  const fileStream = file.stream();
  const decoder = new TextDecoder();
  let reader = fileStream.getReader();

  try {
    while (true) {
      const { done, value } = await reader.read();
      if (done) {
        break;
      }
      const chunk = decoder.decode(value);
      const lines = chunk.split('n');

      for (const line of lines) {
        yield line;
      }
    }
  } finally {
    reader.releaseLock();
  }
}

async function handleFileProcessing(file) {
  const lineProcessor = processFile(file);

  for await (const line of lineProcessor) {
    console.log('Line:', line);
    // 处理每一行
  }
  console.log('File processing complete.');
}

// 使用示例 (需要一个 File 对象)
// const fileInput = document.getElementById('fileInput');
// fileInput.addEventListener('change', async (event) => {
//   const file = event.target.files[0];
//   await handleFileProcessing(file);
// });

在这个例子中，processFile 函数会读取文件，并将每一行作为 yield 的值发送出去。handleFileProcessing 函数使用 for await...of 循环遍历 lineProcessor，处理每一行。

async Generator 的使用场景总结

为了方便大家理解，我们用表格总结一下 async Generator 常见的应用场景：

应用场景	描述
分页加载数据	从服务器分批加载数据，每次加载一部分，并在页面上显示。可以使用 `async` `Generator` 函数来简化分页加载的逻辑，避免回调地狱。
处理 WebSocket 流	从 WebSocket 连接接收数据流，并进行处理。`async` `Generator` 函数可以方便地处理 WebSocket 消息，并在接收到消息后暂停执行，等待特定条件满足后再继续。
处理大型文件	读取大型文件，并逐行处理。`async` `Generator` 函数可以逐行读取文件内容，并在读取每一行后暂停执行，从而避免一次性将整个文件加载到内存中，导致内存溢出。
任何需要异步迭代的场景	任何需要异步迭代的场景都可以考虑使用 `async` `Generator` 函数。例如，从数据库中逐条读取数据，或者从多个 API 接口并发获取数据，并进行处理。

async Generator 的注意事项

for await...of 循环： 只能用于遍历 async Generator 函数返回的异步迭代器。
错误处理： 可以使用 try...catch 语句来处理异步操作中的错误。
兼容性： async Generator 函数是 ES2018 的新特性，需要注意浏览器的兼容性。如果需要支持旧版本的浏览器，可以使用 Babel 等工具进行转换。

throw 方法： 迭代器对象还支持 throw 方法，可以向 Generator 函数内部抛出一个错误。

async function* errorGenerator() {
  try {
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
  } catch (error) {
    console.error('Error caught:', error);
  }
}

async function main() {
  const generator = errorGenerator();

  console.log(await generator.next()); // { value: 1, done: false }
  console.log(await generator.throw(new Error('Something went wrong!'))); // Error caught: Error: Something went wrong!  { value: undefined, done: true }
  console.log(await generator.next()); // { value: undefined, done: true }
}

main();

在这个例子中，generator.throw(new Error('Something went wrong!')) 会向 errorGenerator 函数内部抛出一个错误，错误会被 try...catch 语句捕获。之后，迭代器就完成了，再调用 next() 就会返回 { value: undefined, done: true }。

return 方法： 迭代器对象还支持 return 方法，可以提前结束 Generator 函数的执行。

async function* returnGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

async function main() {
  const generator = returnGenerator();

  console.log(await generator.next()); // { value: 1, done: false }
  console.log(await generator.return('Early exit!')); // { value: 'Early exit!', done: true }
  console.log(await generator.next()); // { value: undefined, done: true }
}

main();

在这个例子中，generator.return('Early exit!') 会提前结束 returnGenerator 函数的执行，并返回 { value: 'Early exit!', done: true }。

总结

async Generator 函数是 JavaScript 中一个强大的工具，可以简化异步迭代代码，提高代码的可读性和可维护性。虽然它可能看起来有点复杂，但只要掌握了它的基本概念和使用方法，就能在实际开发中发挥巨大的作用。

希望今天的讲座能帮助你更好地理解 async Generator 函数。下次有机会，我们再聊聊其他有趣的 JavaScript 特性。拜拜！

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