异步编程（3）：Generator函数

# 异步编程（3）：Generator函数

# 定义

Generator 函数是一个状态机，封装了多个内部状态。执行Generator函数会返回一个遍历器对象 (opens new window)，可以依次遍历Generator函数的每一个状态，但是只有调用next方法才能遍历到下一个状态，所以其实提供了一种暂停执行函数，yield表达式就是暂停标志。

function* helloWorldGenerator() {
  yield 'hello';
  yield 'world';
  return 'ending';
}

var hw = helloWorldGenerator();

hw.next() // { value: 'hello', done: false }
hw.next() // { value: 'world', done: false }
hw.next() // { value: 'ending', done: true }
hw.next() // { value: undefined, done: true }

可以看出，Generator函数被调用时并不会执行，而是返回了一个遍历器对象，只有调用next方法、内部指针指向该语句时才执行，每次调用next方法，就回返回一个对象包含value和done两个属性，value属性表示内部状态的值，是yield表达式后面表达式返回的值；done属性是个布尔值，表示是否遍历结束。

# Generator执行原理

# 协程原理

Generator函数可以暂停和恢复执行，这就是协程的原理：一个线程（或函数）执行到一半，可以暂停执行，将执行权交给另一个线程（或函数），等到稍后收回执行权的时候，再恢复执行。这种可以并行执行、交换执行权的线程（或函数），就称为协程。
一句话概括：保存上下文，控制权切换……控制权恢复，取回上下文。
协程的有两大优势： 没有线程切换开销，具有极高的执行效率、不需要多线程的锁机制：

# 协程与线程的关系

协程是一种比线程更加轻量级的存在。
普通线程是抢先式的，会争夺cpu资源，而协程是合作的，可以把协程看成是跑在线程上的任务。
一个线程上可以存在多个协程，但是在线程上同时只能执行一个协程。

关于协程

进程 > 线程 > 协程
协程的第一大优势是 没有线程切换开销，具有极高的执行效率：因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此没有线程切换的开销，和多线程比，线程数量越多，协程的性能优势就越明显；
协程的第二大优势是 不需要多线程的锁机制：因为只有一个线程，也不存在同时写变量冲突，在协程中控制共享资源不加锁，只需要判断状态就好了，所以执行效率比多线程高很多；
协程看上去也是子程序，但执行过程中，在子程序内部可中断，然后转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行，需要注意的是：在一个子程序中中断，去执行其他子程序，这并不是函数调用，有点类似于CPU的中断；

用汽车和公路举个例子：js公路只是单行道（主线程），但是有很多车道（辅助线程）都可以汇入车流（异步任务完成后回调进入主线程的任务队列）；generator把js公路变成了多车道（协程实现），但是同一时间只有一个车道上的车能开（依然单线程），不过可以自由变道（移交控制权）；
线程包含于进程，协程包含于线程，只要内存足够，一个线程中可以有任意多个协程，但某一个时刻只能有一个协程在运行，多个协程分享该线程分配到的计算机资源；
就实际使用理解来说，协程允许我们写同步代码的逻辑，却做着异步的事，避免了回调嵌套，使得代码逻辑清晰；
何时挂起，唤醒协程：协程是为了使用异步的优势，异步操作是为了避免IO操作阻塞线程，那么协程挂起的时刻应该是当前协程发起异步操作的时候，而唤醒应该在其他协程退出，并且他的异步操作完成时；
单线程内开启协程，一旦遇到io，从应用程序级别（而非操作系统）控制切换对比操作系统控制线程的切换，用户在单线程内控制协程的切换，优点如下： 1）协程的切换开销更小，属于程序级别的切换，操作系统完全感知不到，因而更加轻量级； 2）单线程内就可以实现并发的效果，最大限度地利用cpu；
传统的生产者-消费者模型是一个线程写消息，一个线程取消息，通过锁机制控制队列和等待，但一不小心就可能死锁。如果改用协程，生产者生产消息后，直接通过yield跳转到消费者开始执行，待消费者执行完毕后，切换回生产者继续生产，效率极高：整个流程无锁，由一个线程执行，produce和consumer协作完成任务，所以称为“协程”，而非线程的抢占式多任务。

# 协程执行流程

它的运行流程大致如下：

1. 协程A开始执行
2. 协程A执行到某个阶段，进入暂停，执行权转移到协程B
3. 协程B执行完成或暂停，将执行权交还A
4. 协程A恢复执行

协程遇到yield命令就暂停，等到执行权返回，再从暂停的地方继续往后执行。它的最大优点，就是代码的写法非常像同步操作，如果去除yield命令，简直一模一样。

# Generator的执行器

# 执行器概念

执行生成器代码的函数，就称为执行器,co 模块就是一个著名的执行器。
Generator 是一个异步操作的容器。它是需要手动执行的，它的自动执行需要一种机制，当异步操作有了结果，能够自动交回执行权。两种方法可以做到这一点：
1. 回调函数。将异步操作包装成 Thunk 函数，在回调函数里面交回执行权。
2. Promise 对象。将异步操作包装成 Promise 对象，用then方法交回执行权

# 实现基于 Promise 对象的简单自动执行器

下面代码中，只要 Generator 函数还没执行到最后一步，next函数就调用自身，以此实现自动执行。

function run(gen) {
  var g = gen(); // 返回状态机
  
  function next(data) {
    var result = g.next(data);
    if (result.done) {
        return result.value;
    } else {
        result.value.then(() => {
          next(data)
        })
    }
  }
  
  next()
}

这样使用：

function* foo() {
    let res1 = yield fetch('https://xxx') //返回promise对象
    console.log('res1', res1)

    let res2 = yield fetch('https://xxx') //返回promise对象
    console.log('res2', res2)
}

run(foo);

参考链接：async/await 原理及执行顺序分析 (opens new window)

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