ES6模块化与异步编程高级用法

ES6 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、CommonJS 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 CommonJS 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

npm init可以初始化一个package.json,npm是node.js的包管理器。而node.js Node.js是JavaScript的一种运行环境 node.js是对Google V8引擎进行的封装。

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:

  • 默认导出与默认导入
  • 按需导出与按需导入
  • 直接导入并执行模块中的代码

默认导出与默认导入

默认导出

默认导出的语法: export default 默认导出的成员

默认导入

默认导入的语法: import 接收名称 from ‘模块标识符’

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!

默认导入的注意事项

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:

按需导出与按需导入

按需导出

按需导出的语法: export 按需导出的成员

按需导入

按需导入的语法: import { s1 } from '模块标识符'

按需导出与按需导入的注意事项

  • 每个模块中可以使用多次按需导出
  • 按需导入的成员名称必须和按需导出的名称保持一致
  • 按需导入时,可以使用 as 关键字进行重命名
  • 按需导入可以和默认导入一起使用

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:

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:

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

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。

Promise 的基本概念

  • 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
  • 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()
  • .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

基于回调函数按顺序读取文件内容

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:

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:

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!

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。

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:

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:

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:

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:

注意:数组中 Promise 实例的顺序,就是最终结果的顺序!

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:

基于 Promise 封装读文件的方法

方法的封装要求:

  • 方法的名称要定义为 getFile
  • 方法接收一个形参 fpath,表示要读取的文件的路径
  • 方法的返回值为 Promise 实例对象

getFile 方法的基本定义


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。

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:

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 的形参中进行接收,示例代码如下:

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:

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:

.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. 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


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:
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

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

  • 同步任务由 JavaScript 主线程次序执行
  • 异步任务委托给宿主环境执行
  • 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
  • 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
  • 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)。

结合 EventLoop 分析输出的顺序

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

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(代码较长,截取成了左中右 3 个部分) :


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

  • 搭建项目的基本结构
  • 创建基本的服务器
  • 创建 db 数据库操作模块
  • 创建 user_ctrl 业务模块
  • 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

4. 创建基本的服务器

5. 创建 db 数据库操作模块

6. 创建 user_ctrl 模块

7. 创建 user_router 模块

8. 导入并挂载路由模块

9. 使用 try…catch 捕获异常