各位观众老爷，大家好！今天咱们聊点刺激的，关于异步数据流管道的那些事儿。别怕，听起来高大上，其实就是把数据像水管一样串起来，让它们异步地流淌，还带点“你想要我才给”的拉取模式。主角嘛，就是Async Generator和for await...of这对黄金搭档。
一、啥是异步数据流管道？
想象一下，你是一家果汁工厂的厂长，每天的任务就是把水果变成香甜的果汁。
- 传统模式： 你得先把所有水果一股脑儿地塞进机器，机器轰隆隆地榨完，然后你再把所有果汁一股脑儿地灌装。效率低不说，万一水果太多，机器还容易爆缸。
- 管道模式： 你可以把整个过程拆成几段：清洗水果 -> 榨汁 -> 过滤 -> 灌装。每个环节只需要处理自己那一部分，处理完就交给下一个环节。而且，下一个环节可以根据自己的需要，主动“拉取”上一个环节的产出。
这就是数据流管道的思想：将一个大的数据处理任务分解成一系列小的、独立的步骤，每个步骤处理一部分数据，然后将结果传递给下一个步骤。
而“异步”，意味着每个步骤都可以独立进行，不必等待前一个步骤完成才能开始。 这样可以充分利用 CPU 和 I/O 资源，提高整体效率。
二、Async Generator：异步数据的生产者
Async Generator（异步生成器）是 ES2018 引入的一个非常强大的特性，它允许你定义一个可以异步产生一系列值的函数。 简单说，它就是个异步数据的“生产者”。
async function* fruitSource() {
yield 'apple';
await delay(100); // 模拟耗时操作
yield 'banana';
await delay(200);
yield 'orange';
}
function delay(ms) {
return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
}
// 使用方式：
(async () => {
for await (const fruit of fruitSource()) {
console.log(`Got fruit: ${fruit}`);
}
console.log('All fruits processed!');
})();在这个例子中，fruitSource就是一个异步生成器。注意几个关键点：
async function*: 声明这是一个异步生成器函数。yield: 用于产生一个值。 注意，这里产生的是个promise。await delay(100): 模拟一个异步操作，比如从数据库读取数据，或者调用一个外部 API。
fruitSource函数不会一次性返回所有水果，而是每次调用yield时，返回一个promise，并且暂停执行，等待下次调用。 这样，我们就可以在不阻塞主线程的情况下，异步地产生数据。
三、for await…of：异步数据的消费者
有了生产者，还得有消费者。for await...of语句就是用来迭代异步生成器产生的异步数据的。
for await (const fruit of fruitSource()) {
console.log(`Got fruit: ${fruit}`);
}for await...of会依次迭代fruitSource产生的每个值，并在每次迭代时等待异步操作完成。 也就是说，它会等待yield返回的promise resolve，然后将resolve的值赋给fruit变量。
四、构建一个简单的异步数据流管道
现在，我们把Async Generator和for await...of组合起来，构建一个简单的异步数据流管道。
// 1. 数据源：模拟从 API 获取用户数据
async function* userSource(count) {
for (let i = 1; i <= count; i++) {
await delay(50); // 模拟 API 请求延迟
yield { id: i, name: `User ${i}`, email: `user${i}@example.com` };
}
}
// 2. 数据转换：过滤掉 email 包含 "example.com" 的用户
async function* filterUsers(source) {
for await (const user of source) {
if (!user.email.includes('example.com')) {
yield user;
}
}
}
// 3. 数据处理：将用户数据转换成 HTML 格式
async function* formatUsers(source) {
for await (const user of source) {
yield `<li>${user.name} (${user.email})</li>`;
}
}
// 4. 运行管道
(async () => {
const userCount = 5;
const users = userSource(userCount);
const filteredUsers = filterUsers(users);
const formattedUsers = formatUsers(filteredUsers);
let html = '<ul>';
for await (const userHtml of formattedUsers) {
html += userHtml;
}
html += '</ul>';
console.log(html);
})();这个例子中，我们定义了三个异步生成器：
userSource: 模拟从 API 获取用户数据。filterUsers: 过滤掉 email 包含 "example.com" 的用户。formatUsers: 将用户数据转换成 HTML 格式。
然后，我们把这三个生成器串联起来，形成一个管道：
userSource -> filterUsers -> formatUsers
最后，我们使用for await...of迭代formatUsers产生的 HTML 格式的用户数据，并将它们拼接成一个 HTML 列表。
五、Async Generator 的优势和适用场景
使用Async Generator构建异步数据流管道有很多优势：
- 可读性好： 代码结构清晰，易于理解和维护。 每个步骤的功能都非常明确，可以单独测试和调试。
- 内存效率高： 数据是按需产生的，而不是一次性加载到内存中。 这对于处理大量数据非常重要。
- 异步处理： 每个步骤都可以异步执行，充分利用 CPU 和 I/O 资源。
- 易于扩展： 可以很容易地添加或删除管道中的步骤，而不会影响其他步骤。
Async Generator特别适合以下场景：
- 处理大量数据： 例如，从数据库读取大量数据，或者从 API 获取大量数据。
- 需要异步处理的数据： 例如，需要调用多个 API，或者需要进行复杂的计算。
- 需要逐步处理的数据： 例如，需要实时处理用户输入，或者需要逐步加载图像。
- 需要实现复杂的业务逻辑： 例如，需要根据不同的条件过滤和转换数据。
六、进阶技巧和注意事项
6.1 错误处理
在异步数据流管道中，错误处理非常重要。 我们可以使用try...catch语句来捕获异步生成器中抛出的异常。
async function* safeUserSource(count) {
try {
for (let i = 1; i <= count; i++) {
await delay(50);
if (i === 3) {
throw new Error('Simulated error');
}
yield { id: i, name: `User ${i}`, email: `user${i}@example.com` };
}
} catch (error) {
console.error('Error in userSource:', error);
}
}
(async () => {
for await (const user of safeUserSource(5)) {
console.log(`Got user: ${user.name}`);
}
})();在这个例子中，我们在safeUserSource中添加了一个try...catch语句。 如果在循环中抛出异常，catch块会捕获异常并打印错误信息。
6.2 管道的取消
有时候，我们需要取消一个正在运行的异步数据流管道。 例如，用户关闭了页面，或者我们发现数据源有问题。
async function* cancellableUserSource(count, signal) {
for (let i = 1; i <= count; i++) {
if (signal.aborted) {
console.log('User source aborted.');
return;
}
await delay(50);
yield { id: i, name: `User ${i}`, email: `user${i}@example.com` };
}
}
(async () => {
const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;
setTimeout(() => {
controller.abort(); // 取消数据源
}, 150);
try {
for await (const user of cancellableUserSource(5, signal)) {
console.log(`Got user: ${user.name}`);
}
} catch (error) {
console.error('Error:', error);
}
console.log('Done.');
})();在这个例子中，我们使用了AbortController来取消数据源。 AbortController提供了一个signal属性，我们可以将它传递给异步生成器。 在异步生成器中，我们可以检查signal.aborted属性，如果它为true，则停止生成数据。
6.3 背压 (Backpressure)
当数据生产速度快于数据消费速度时，可能会出现背压问题。 也就是说，消费者无法及时处理生产者产生的数据，导致内存溢出或者性能下降。
有很多方法可以解决背压问题，例如：
- 限制生产者的数据产生速度： 可以使用
setTimeout或者requestAnimationFrame来控制生产者的数据产生速度。 - 使用缓冲区： 可以使用缓冲区来存储生产者产生的数据，然后让消费者从缓冲区中读取数据。
- 使用流控制： 可以使用流控制机制来通知生产者降低数据产生速度。
背压是一个比较复杂的话题，这里就不深入讨论了。
6.4 使用第三方库
有很多第三方库可以简化异步数据流管道的构建，例如：
- RxJS: 一个强大的响应式编程库，提供了丰富的操作符来处理异步数据流。
- zen-observable: 一个轻量级的可观察对象库，可以用于构建异步数据流。
- Highland.js: 一个流处理库，提供了简洁的 API 来处理异步数据流。
选择哪个库取决于你的具体需求和偏好。
七、总结
Async Generator和for await...of是构建异步数据流管道的利器。 它们可以让你以一种简洁、高效、可读的方式处理异步数据。
记住，异步数据流管道的核心思想是将一个大的数据处理任务分解成一系列小的、独立的步骤，每个步骤处理一部分数据，然后将结果传递给下一个步骤。
希望今天的讲座对你有所帮助！ 记住，编程的乐趣在于实践，多多尝试，你也能成为异步数据流管道的大师！
各位观众老爷，下次再见！