async-patterns

异步编程模式技能

掌握异步编程——这是 Node.js 性能与可扩展性的基础。

快速入门

异步 JavaScript 的三大支柱：

1. 回调 - 传统模式（错误优先）
2. Promise - 现代链式模式
3. Async/Await - 看起来像同步代码的异步代码

核心模式

从回调到 Promise 再到 Async/Await 的演进

// 1. Callbacks (old way)
fs.readFile('file.txt', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});

// 2. Promises (better)
fs.promises.readFile('file.txt')
  .then(data => console.log(data))
  .catch(err => console.error(err));

// 3. Async/Await (modern)
async function readFile() {
  try {
    const data = await fs.promises.readFile('file.txt');
    console.log(data);
  } catch (err) {
    console.error(err);
  }
}

顺序执行与并行执行

// ❌ Slow: Sequential (300ms total)
async function slow() {
  const a = await fetch('/api/a'); // 100ms
  const b = await fetch('/api/b'); // 100ms
  const c = await fetch('/api/c'); // 100ms
  return [a, b, c];
}

// ✅ Fast: Parallel (100ms total)
async function fast() {
  const [a, b, c] = await Promise.all([
    fetch('/api/a'),
    fetch('/api/b'),
    fetch('/api/c')
  ]);
  return [a, b, c];
}

Promise 方法

// Promise.all - Wait for all (fails if one fails)
const [users, posts] = await Promise.all([getUsers(), getPosts()]);

// Promise.allSettled - Wait for all (never fails)
const results = await Promise.allSettled([fetch1(), fetch2(), fetch3()]);

// Promise.race - First to complete
const fastest = await Promise.race([server1(), server2()]);

// Promise.any - First to succeed
const result = await Promise.any([tryAPI1(), tryAPI2()]);

学习路径

初级（1-2 周）

• ✅ 理解事件循环
• ✅ 掌握回调
• ✅ 学习 Promise 基础
• ✅ 练习 async/await

中级（3-4 周）

• ✅ 错误处理模式
• ✅ 顺序执行与并行执行
• ✅ Promise 组合
• ✅ 事件发射器

高级（5-6 周）

• ✅ 流与背压
• ✅ 并发控制
• ✅ 熔断器
• ✅ 性能优化

常见模式

错误处理

// Try/catch for async/await
async function safeOperation() {
  try {
    const result = await riskyOperation();
    return { success: true, data: result };
  } catch (error) {
    console.error('Operation failed:', error);
    return { success: false, error: error.message };
  }
}

// Process-level handlers
process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
  console.error('Unhandled Rejection:', reason);
});

使用指数退避进行重试

async function retryWithBackoff(fn, maxRetries = 3) {
  for (let i = 0; i < maxRetries; i++) {
    try {
      return await fn();
    } catch (error) {
      if (i === maxRetries - 1) throw error;
      const delay = Math.pow(2, i) * 1000;
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, delay));
    }
  }
}

并发限制

async function batchProcess(items, concurrency = 5) {
  const results = [];
  for (let i = 0; i < items.length; i += concurrency) {
    const batch = items.slice(i, i + concurrency);
    const batchResults = await Promise.all(
      batch.map(item => processItem(item))
    );
    results.push(...batchResults);
  }
  return results;
}

流

const { pipeline } = require('stream');
const fs = require('fs');

// Efficient file processing
pipeline(
  fs.createReadStream('input.txt'),
  transformStream,
  fs.createWriteStream('output.txt'),
  (err) => {
    if (err) console.error('Pipeline failed:', err);
    else console.log('Pipeline succeeded');
  }
);

事件发射器

const EventEmitter = require('events');

class MyEmitter extends EventEmitter {}
const emitter = new MyEmitter();

emitter.on('event', (data) => {
  console.log('Event fired:', data);
});

emitter.emit('event', { id: 123 });

适用场景

在以下情况下使用异步模式：

• 处理 I/O 操作（文件、网络、数据库）
• 构建可扩展的 Node.js 应用程序
• 管理多个并发操作
• 处理数据流
• 创建事件驱动架构

相关技能

• Express REST API（异步路由处理程序）
• 数据库集成（异步查询）
• 测试与调试（测试异步代码）
• 性能优化（异步性能）

资源

• MDN Promise
• Node.js 异步指南
• JavaScript.info 异步