(零)ES6模块化与异步编程高级用法
(零)ES6模块化与异步编程高级用法
RamsayiES6 模块化
1. 回顾:node.js 中如何实现模块化
node.js 遵循了 CommonJS 的模块化规范。其中:
导入其它模块使用 require() 方法
模块对外共享成员使用 module.exports 对象
模块化的好处:
大家都遵守同样的模块化规范写代码,降低了沟通的成本,极大方便了各个模块之间的相互调用,利人利己。
2.前端模块化规范的分类
在 ES6 模块化规范诞生之前,JavaScript 社区已经尝试并提出了 AMD、CMD、Common]S 等模块化规范。
但是,这些由社区提出的模块化标准,还是存在一定的差异性与局限性、并不是浏览器与服务器通用的模块化标准,例如:
- AMD 和 CMD 适用于浏览器端的 Javascript 模块化
- CommonJS 适用于服务器端的 Javascript 模块化
太多的模块化规范给开发者增加了学习的难度与开发的成本。因此,大一统的 ES6 模块化规范诞生了!
3.什么是 ES6 模块化规范
ES6 模块化规范是浏览器端与服务器端通用的模块化开发规范。它的出现极大的降低了前端开发者的模块化学习成本,开发者不需再额外学习 AMD、CMD 或 CommonJS 等模块化规范
ES6 模块化规范中定义:
- 每个 js 文件都是一个独立的模块
- 导入其它模块成员使用 import 关键字
- 向外共享模块成员使用 export 关键字
4.在 node.js 中体验 ES6 模块化
node.js 中默认仅支持 Common]S 模块化规范,若想基于 node.js 体验与学习 ES6 的模块化语法,可以按照如下两个步骤进行配置:
- 确保安装了 v14.15.1 或更高版本的 node.js
- 在
package.json
的根节点中添加"type": "module"
节点
5.ES6 模块化的基本语法
ES6 的模块化主要包含如下 3 种用法:
① 默认导出与默认导入
② 按需导出与按需导入
③ 直接导入并执行模块中的代码
5.1 默认导出
默认导出的语法: export default 默认导出的成员
1 | let n1 = 10 // 定义模块私有成员 n1 |
5.1 默认导入
默认导入的语法: import 接收名称 from ‘模块标识符’
1 | // 从 01_m1.js 模块中导入 export default 向外共享的成员 |
5.1 默认导出的注意事项
每个模块中,只允许使用唯一的一次 export default,否则会报错!
1 | let n1 = 10 // 定义模块私有成员 n1 |
默认导入时的接收名称可以任意名称,只要是合法的成员名称即可:
1 | // m1 是合法的名称 |
5.2 按需导出
按需导出的语法: export 按需导出的成员
1 | // 当前模块为03_m2.js |
5.2 按需导入
按需导入的语法: import { s1 } from '模块标识符'
1 | // 导入模块成员 |
5.2 按需导出与按需导入的注意事项
① 每个模块中可以使用多次按需导出
② 按需导入的成员名称必须和按需导出的名称保持一致
③ 按需导入时,可以使用 as 关键字进行重命名
④ 按需导入可以和默认导入一起使用
5.3 直接导入并执行模块中的代码
如果只想单纯地执行某个模块中的代码,并不需要得到模块中向外共享的成员。此时,可以直接导入并执行模块代码,示例代码如下:
1 | // 当前文件模块为 05_m3.js |
Promise
1. 回调地狱
多层回调函数的相互嵌套,就形成了回调地狱。示例代码如下:
1 | setTimeout(() => { |
回调地狱的缺点:
⚫ 代码耦合性太强,牵一发而动全身,难以维护
⚫ 大量冗余的代码相互嵌套,代码的可读性变差
1.1 如何解决回调地狱的问题
为了解决回调地狱的问题,ES6(ECMAScript 2015)中新增了 Promise 的概念。
1.2 Promise 的基本概念
① Promise 是一个构造函数
⚫ 我们可以创建 Promise 的实例 const p = new Promise()
⚫ new 出来的 Promise 实例对象,代表一个异步操作
② Promise.prototype 上包含一个 .then() 方法
⚫ 每一次 new Promise() 构造函数得到的实例对象,
⚫ 都可以通过原型链的方式访问到 .then() 方法,例如 p.then()
③ .then() 方法用来预先指定成功和失败的回调函数
⚫ p.then(成功的回调函数,失败的回调函数)
⚫ p.then(result => { }, error => { })
⚫ 调用 .then() 方法时,成功的回调函数是必选的、失败的回调函数是可选的
2. 基于回调函数按顺序读取文件内容
1 | // 读取文件 1.txt |
3. 基于 then-fs 读取文件内容
由于 node.js 官方提供的 fs 模块仅支持以回调函数的方式读取文件,不支持 Promise 的调用方式。因此,需 要先运行如下的命令,安装 then-fs 这个第三方包,从而支持我们基于 Promise 的方式读取文件的内容:
1 | npm install then-fs |
3.1 then-fs 的基本使用
调用 then-fs 提供的 readFile()
方法,可以异步地读取文件的内容,它的返回值是 Promise 的实例对象。因 此可以调用 .then()
方法为每个 Promise 异步操作指定成功和失败之后的回调函数。示例代码如下:
1 | import thenFs from 'then-fs' |
注意:上述的代码无法保证文件的读取顺序,需要做进一步的改进!
3.2 .then() 方法的特性
如果上一个 .then() 方法中返回了一个新的 Promise 实例对象,则可以通过下一个 .then() 继续进行处理。通 过 .then() 方法的链式调用,就解决了回调地狱的问题。
3.3 基于 Promise 按顺序读取文件的内容
Promise 支持链式调用,从而来解决回调地狱的问题。示例代码如下:
1 | thenFs |
3.4 通过 .catch 捕获错误
在 Promise 的链式操作中如果发生了错误,可以使用 Promise.prototype.catch
方法进行捕获和处理:
1 | thenFs |
如果不希望前面的错误导致后续的 .then 无法正常执行,则可以将 .catch 的调用提前,示例代码如下:
1 | thenFs |
3.5 Promise.all() 方法
Promise.all() 方法会发起并行的 Promise 异步操作,等所有的异步操作全部结束后才会执行下一步的 .then 操作(等待机制)。示例代码如下:
1 | // 1. 定义一个数组,存放 3 个读文件的异步操作 |
注意:数组中 Promise 实例的顺序, 就是最终结果的顺序!
3.6 Promise.race() 方法
Promise.race() 方法会发起并行的 Promise 异步操作,只要任何一个异步操作完成,就立即执行下一步的 .then 操作(赛跑机制)。示例代码如下:
1 | // 1. 定义一个数组,存放 3 个读文件的异步操作 |
4. 基于 Promise 封装读文件的方法 方法的封装要求:
① 方法的名称要定义为 getFile
② 方法接收一个形参 fpath,表示要读取的文件的路径
③ 方法的返回值为 Promise 实例对象
4.1 getFile 方法的基本定义
1 | // 1. 方法的名称为 getFile |
注意:第 5 行代码中的 new Promise()
只是创建了一个形式上的异步操作。
4.2 创建具体的异步操作
如果想要创建具体的异步操作,则需要在 new Promise() 构造函数期间,传递一个 function 函数,将具体的 异步操作定义到 function 函数内部。示例代码如下:
1 | // 1. 方法的名称为 getFile |
4.3 获取 .then 的两个实参
通过 .then() 指定的成功和失败的回调函数,可以在 function 的形参中 resolve reject 进行接收,示例代码如下:
1 | function getFile(fpath) { |
4.4 调用 resolve 和 reject 回调函数
Promise 异步操作的结果,可以调用 resolve 或 reject 回调函数进行处理。示例代码如下:
1 | function getFile(fpath) { |
async/await
1. 什么是 async/await
async/await 是 ES8(ECMAScript 2017)引入的新语法,用来简化 Promise 异步操作。在 async/await 出 现之前,开发者只能通过链式 .then() 的方式处理 Promise 异步操作。示例代码如下:
1 | thenFs |
.then 链式调用的优点: 解决了回调地狱的问题
.then 链式调用的缺点: 代码冗余、阅读性差、 不易理解
2. async/await 的基本使用
使用 async/await 简化 Promise 异步操作的示例代码如下:
1 | import thenFs from 'then-fs' |
3. async/await 的使用注意事项
① 如果在 function 中使用了 await,则 function 必须被 async 修饰
② 在 async 方法中,第一个 await 之前的代码会同步执行,await 之后的代码会异步执行
1 | console.log('A') |
1 | // 最终输出的顺序 |
EventLoop
1. JavaScript 是单线程的语言
JavaScript 是一门单线程执行的编程语言。也就是说,同一时间只能做一件事情。
单线程执行任务队列的问题: 如果前一个任务非常耗时,则后续的任务就不得不一直等待,从而导致程序假死的问题。
2. 同步任务和异步任务
为了防止某个耗时任务导致程序假死的问题,JavaScript 把待执行的任务分为了两类:
① 同步任务(synchronous)
⚫ 又叫做非耗时任务,指的是在主线程上排队执行的那些任务
⚫ 只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务
② 异步任务(asynchronous)
⚫ 又叫做耗时任务,异步任务由 JavaScript 委托给宿主环境进行执行
⚫ 当异步任务执行完成后,会通知 JavaScript 主线程执行异步任务的回调函数
3. 同步任务和异步任务的执行过程
① 同步任务由 JavaScript 主线程次序执行
② 异步任务委托给宿主环境执行
③ 已完成的异步任务对应的回调函数,会被加入到任务队列中等待执行
④ JavaScript 主线程的执行栈被清空后,会读取任务队列中的回调函数,次序执行
⑤ JavaScript 主线程不断重复上面的第 4 步
4. EventLoop 的基本概念
JavaScript 主线程从“任务队列”中读取异步任务的回调函数,放到执行栈中依次执行。这个过程是循环不断的,所以整个的这种运行机制又称为 EventLoop(事件循环)。
4. 结合 EventLoop 分析输出的顺序
1 | import thenFs from 'then-fs' |
正确的输出结果:ADCB。其中:
⚫ A 和 D 属于同步任务。会根据代码的先后顺序依次被执行
⚫ C 和 B 属于异步任务。它们的回调函数会被加入到任务队列中,等待主线程空闲时再执行
宏任务和微任务
1. 什么是宏任务和微任务
JavaScript 把异步任务又做了进一步的划分,异步任务又分为两类,分别是:
① 宏任务(macrotask)
⚫ 异步 Ajax 请求、
⚫ setTimeout、setInterval、
⚫ 文件操作
⚫ 其它宏任务
② 微任务(microtask)
⚫ Promise.then、.catch 和 .finally
⚫ process.nextTick
⚫ 其它微任务
2. 宏任务和微任务的执行顺序
每一个宏任务执行完之后,都会检查是否存在待执行的微任务,
如果有,则执行完所有微任务之后,再继续执行下一个宏任务。
3. 去银行办业务的场景
① 小云和小腾去银行办业务。首先,需要取号之后进行排队
⚫ 宏任务队列
② 假设当前银行网点只有一个柜员,小云在办理存款业务时,小腾只能等待
⚫ 单线程,宏任务按次序执行
③ 小云办完存款业务后,柜员询问他是否还想办理其它业务?
⚫ 当前宏任务执行完,检查是否有微任务
④ 小云告诉柜员:想要买理财产品、再办个信用卡、最后再兑换点马年纪念币?
⚫ 执行微任务,后续宏任务被推迟
⑤ 小云离开柜台后,柜员开始为小腾办理业务
⚫ 所有微任务执行完毕,开始执行下一个宏任务
4. 分析以下代码输出的顺序
1 | setTimeout(function () { |
正确的输出顺序是:2431
分析:
① 先执行所有的同步任务
⚫ 执行第 6 行、第 12 行代码
② 再执行微任务
⚫ 执行第 9 行代码
③ 再执行下一个宏任务
⚫ 执行第 2 行代码
5. 经典面试题
请分析以下代码输出的顺序 :
1 | console.log('1') |
正确的输出顺序是:156234789
API 接口案例
1. 案例需求
基于 MySQL 数据库 + Express 对外提供用户列表的 API 接口服务。用到的技术点如下:
⚫ 第三方包 express 和 mysql2
⚫ ES6 模块化
⚫ Promise
⚫ async/await
2. 主要的实现步骤
① 搭建项目的基本结构
② 创建基本的服务器
③ 创建 db 数据库操作模块
④ 创建 user_ctrl 业务模块
⑤ 创建 user_router 路由模块
3. 搭建项目的基本结构
① 启用 ES6 模块化支持
⚫ 在 package.json 中声明 “type”: “module”
② 安装第三方依赖包
⚫ 运行 npm install express@4.17.1 mysql2@2.2.5
4. 创建基本的服务器
1 | // 使用 ES6 的默认导入语法 |
5. 创建 db 数据库操作模块
1 | import mysql from 'mysql2' |
6. 创建 user_ctrl 模块
1 | import db from '../db/index.js' |
7. 创建 user_router 模块
1 | import express from 'express' |
8. 导入并挂载路由模块
1 | import express from 'express' |
9. 使用 try…catch 捕获异常
1 | export async function getAllUser(req, res) { |
总结
① 能够知道如何使用 ES6 的模块化语法
⚫ 默认导出与默认导入、按需导出与按需导入
② 能够知道如何使用 Promise 解决回调地狱问题
⚫ promise.then()、promise.catch()
③ 能够使用 async/await 简化 Promise 的调用
⚫ 方法中用到了 await,则方法需要被 async 修饰
④ 能够说出什么是 EventLoop
⚫ EventLoop 示意图
⑤ 能够说出宏任务和微任务的执行顺序
⚫ 在执行下一个宏任务之前,先检查是否有待执行的微任务