koa源码分析系列（二）co的实现

koa是TJ大神新一代的中间件框架，本系列旨在一步一步实现koa的功能，包括下面这些。
1. koa源码分析系列（一）generator
2. koa源码分析系列（二）co的实现
3. koa源码分析系列（三）koa的中间件机制实现

环境准备

koa基于co实现，co又是使用了es6的generator特性，所以，没错这个特性支持很一般。
有下面几种办法体验generator：

• node v0.11 可以使用 (node —harmony)
• 使用gnode来使用，不过据说性能一般
• 使用chrome体验，打开chrome://flags/, 搜索harmony, 启用,重启chrome即可。

thunk函数

thunk函数是一个偏函数，执行它会得到一个新的只带一个回调参数的函数。下面我们对node的stat举个例子（其实是co官方的例子）：

var fs = require('fs');
function size(file) {
  return function(fn){
    fs.stat(file, function(err, stat){
      if (err) return fn(err);
      fn(null, stat.size);
    });
  }
}
var getIndexSize = size("./index.js");
getIndexSize(function(size){
    console.log(size);
})

size函数就是个典型的thunk函数了，执行size("./index.js")我们就会得到一个只有回调的新函数。co的异步解决方案需要建立在thunk的基础上。

使用co时，yield的经常是thunk函数，thunk函数可以使用一些方法转换，也有一些库支持，可以了解下thunkify 或者thunkify-wrap。

最简单的co实现

我们先看下有了co我们会怎么编程：

co(function *(){
  var a = yield size('.gitignore');
  var b = yield size('package.json');
  console.log(a);
  console.log(b);
  return [a,b];
})(function (err,args){
  console.log("callback===args=======");
  console.log(args);
})
//下面是结果，实际的数据根据你的文件会有不同
/*
12
1215
callback===args=======
[ 12, 1215 ]
*/

你会发现我们可以直接使用yield来直接获取 异步函数的值了。如果忽略yield关键字，完全就是同步编程了。再也不用考虑那一大堆回调了。co本质上也是一个thunk函数，接收一个generatorfunction作为参数，生成一个实际操作函数。这个实际操作函数可以接收一个callback来传入最后return的值。
下面我们就来实现最简单的co函数：

function co(fn) {
  return function(done) {
    var ctx = this;
    var gen = fn.call(ctx);
    var it = null;
    function _next(err, res) {
      it = gen.next(res);
      if (it.done) {
        done.call(ctx, err, it.value);
      } else {
        it.value(_next);
      }
    }
    _next();
  }
}

co本质上也是thunk函数，传入一个generatorFunction，它会自动帮你不停的调用对应generator的next函数，如果done为true代表generatorFunction函数执行完毕，就会把值传给回调函数。逻辑比较简单就不详细解释了。这边要注意_next函数的实现，注意11行，_next实际上会成为前面yield后面的函数的回调函数。
比如前面我们说的size('package.json')会返回一个带回调的函数a。于是调用就是yield a。这边11行it.value就会是这个a，会把_next作为回调执行a函数。
所以这边需要有个约定就是thunk函数的回调都要是function(err,res){}的格式，实际上这也是node实际的规范。

进阶-yield后面跟array或者对象

上面我们实现了一个最简单的co函数，已经可以支持最基本的同步调用了，但是yield后面只能跟thunk函数的执行结果。我们这边还需要支持其他类型的yield值，比如一个数组或者对象。
我们要对co做些改进：

function co(fn) {
  return function(done) {
    var ctx = this;
    var gen = fn.call(ctx);
    var it = null;
    function _next(err, res) {
      it = gen.next(res);
      if (it.done) {
        done.call(ctx, err, it.value);
      } else {
        //new line
        it.value = toThunk(it.value,ctx);
        it.value(_next);
      }
    }
    _next();
  }
}

35行，我们增加了一行it.value = toThunk(it.value,ctx);用于对yield的值进行处理。
我们看下toThunk的实现：

function isObject(obj){
  return obj && Object == obj.constructor;  
}
function isArray(obj){
  return Array.isArray(obj);  
}
function toThunk(obj,ctx){ 
  if (isObject(obj) || isArray(obj)) {
    return objectToThunk.call(ctx, obj);
  }
  return obj;
}

toThunk主要就是用来判断yield返回的值的类型，如果是对象或者数组就会调用objectToThunk对返回值做处理。否则的话就会正常的返回。

下面我们重点看看objectToThunk的实现方式。

function objectToThunk(obj){
  var ctx = this;
  return function(done){
      var keys = Object.keys(obj);
      var results = new obj.constructor();
      var length = keys.length;
      var _run = function(fn,key){
        fn.call(ctx,function(err,res){
          results[key] = res;
          --length || done(null, results);
        })
      }
      foreach(var i in keys){
        _run(Object[keys[i]],keys[i]);
      }
  }
}

其实这种类型的函数基本都是一个思路。都是将数组里面所有的thunk函数全部拿出来执行一次，通过记录下数组的长度，各个函数执行一次就对公用的长度变量减一，不需要关心各个函数的执行顺序，只要当其中一个函数发现变量变为0时，代表其他函数都执行好了，我是最后一个，于是就可以调用回调函数done了。
objectToThunk就是这种思路。
首先我们先解释下面这两句的意思:

 var keys = Object.keys(obj);
 var results = new obj.constructor();

这么写是为了通用性，Object.keys接收一个数组或者对象，返回key值。eg：

 Object.keys([1,2,3,4]) //[ '0', '1', '2', '3' ]
 Object.keys({"one":1,"two":2,"three":3}) //[ 'one', 'two', 'three' ]

然后new obj.constructor()这句，会根据obj的类型生成一个相关的空数组或者空对象。便于下面的赋值。这也是动态语言的优势。

之后我们定义了length变量，初始化为数组或者对象的属性长度。
然后就如上面的那个思路，挨个的使用_run执行每个函数，根据length来判断是否所有的函数都执行完毕了，执行完毕就调用回调函数done。

可以看到objectToThunk本质上也是一个thunk函数。这样 我们通过这层转换，使得数组里面的函数可以并行执行。

通过这层封装我们可以这么调用了：

co(function *(){
  var a = size('.gitignore');
  var b = size('package.json');
  var r = yield [a,b];
  return r;
})(function (err,args){
  console.log("callback===args=======");
  console.log(args);
})
/*
callback===args=======
[ 12, 1215 ]
*/

yield后面跟的数组，两个异步任务，将会并行执行，不在乎谁先结束，而是等最慢的一个执行完成后会得到返回值赋值给r。

有的时候，可能会发生数组里面还是数组的情况，我们需要深度遍历执行。所以我们需要对上面的_run函数做下改造:

var _run = function(fn,key){
    //new line
    fn = toThunk(fn);
    fn.call(ctx,function(err,res){
      results[key] = res;
      --length || done(null, results);
    })
}

只要加一句fn = toThunk(fn);就成功实现了深度遍历了。不得不说TJ的设计真是太强大。
这样 我们就可以这么调用了：

co(function *(){
  var a = [size('.gitignore'), size('index.js')];
  var b = [size('.gitignore'), size('index.js')];
  var c = [size('.gitignore'), size('index.js')];
  var d = yield [a, b, c];
  console.log(d);
})()

进阶-yield后面跟promise，或者generator或generatorFunction

co的强大之处在于，yield真的几乎什么都可以跟了。promise是我们经常使用的解决异步的东西。我们现在如果想要支持yield后面跟promise对象，只需要做点小改动就行。
首先在toThunk里面加点东西

function isPromise(obj) {
  return obj && 'function' == typeof obj.then;
}
function toThunk(obj,ctx){ 
  if (isObject(obj) || isArray(obj)) {
    return objectToThunk.call(ctx, obj);
  }
  if (isPromise(obj)) {
    return promiseToThunk.call(ctx, obj);
  }
  return obj;
}

是的，只需要加一个针对promise的判断就行了。然后通过promiseToThunk来转换promise。
promiseToThunk的实现也比较容易：

function promiseToThunk(promise){
    return function(done){
        promise.then(function(err,res){
            done(err,res);
        },done)
    }
}

还是通过转换，转成一个只有一个回调参数的函数。

那我们怎么去支持yield后面跟generator呢？
如果yield后面跟generator，我们期待的理想的结果是，继续执行这个generator里面的断点。其实有点类似es6规范里面yield的delegating yiled，不清楚的可以去看上一篇博文。co相当于做了这么个扩展。

首先我们继续在toThunk里面加一个判断

function isGenerator(obj) {
  return obj && 'function' == typeof obj.next && 'function' == typeof obj.throw;
}
function toThunk(obj,ctx){
  if (isGenerator(obj)) {
    return co(obj);
  }
  if (isObject(obj) || isArray(obj)) {
    return objectToThunk.call(ctx, obj);
  }
  if (isPromise(obj)) {
    return promiseToThunk.call(ctx, obj);
  }
  return obj;
}

如果是generator的话 我们就直接调用co去处理。有木有觉得奇怪之前明明说co只接受generatorFunction来着。
别急，让我们对co函数做点小改动:

function co(fn) {
  return function(done) {
    var ctx = this;
    //old line
    //var gen = fn.call(ctx);
    //new line
    var gen = isGenerator(fn) ? fn : fn.call(ctx);
    var it = null;
    function _next(err, res) {
      it = gen.next(res);
      if (it.done) {
        done.call(ctx, err, it.value);
      } else {
        //new line
        it.value = toThunk(it.value,ctx);
        it.value(_next);
      }
    }
    _next();
  }
}

仅仅一个简单的判断，于是世界都清净了，突然就可以yield后面跟generator对象了，就支持深度调用了。虽然有点绕，不过代码真的是太精辟了。

同样的如果我们要支持yield后面跟generatorFunction的话，只需要在toThunk里面再加一个判断:

function isGeneratorFunction(obj) {
  return obj && obj.constructor && 'GeneratorFunction' == obj.constructor.name;
}
function toThunk(obj,ctx){
  if (isGeneratorFunction(obj)) {
    return co(obj.call(ctx));
  }
  if (isGenerator(obj)) {
    return co(obj);
  }
  if (isObject(obj) || isArray(obj)) {
    return objectToThunk.call(ctx, obj);
  }
  if (isPromise(obj)) {
    return promiseToThunk.call(ctx, obj);
  }
  return obj;
}

如果是generatorFunction，我们就先执行得到generator再调用co处理。一切就是这么简单。

完整的代码如下：

var fs = require("fs")
function size(file) {
  return function(fn){
    fs.stat(file, function(err, stat){
      if (err) return fn(err);
      fn(null, stat.size);
    });
  }
}
function co(fn) {
  return function(done) {
    var ctx = this;
    //old line
    //var gen = fn.call(ctx);
    //new line
    var gen = isGenerator(fn) ? fn : fn.call(ctx);
    var it = null;
    function _next(err, res) {
      it = gen.next(res);
      if (it.done) {
        done.call(ctx, err, it.value);
      } else {
        //new line
        it.value = toThunk(it.value,ctx);
        it.value(_next);
      }
    }
    _next();
  }
}
function isGeneratorFunction(obj) {
  return obj && obj.constructor && 'GeneratorFunction' == obj.constructor.name;
}
function isGenerator(obj) {
  return obj && 'function' == typeof obj.next && 'function' == typeof obj.throw;
}
function isPromise(obj) {
  return obj && 'function' == typeof obj.then;
}
function isObject(obj){
  return obj && Object == obj.constructor;  
}
function isArray(obj){
  return Array.isArray(obj);  
}
function promiseToThunk(promise){
    return function(done){
        promise.then(function(err,res){
            done(err,res);
        },done)
    }
}
function objectToThunk(obj){
  var ctx = this;
  return function(done){
      var keys = Object.keys(obj);
      var results = new obj.constructor();
      var length = keys.length;
      var _run = function(fn,key){
        fn = toThunk(fn);
        fn.call(ctx,function(err,res){
          results[key] = res;
          --length || done(null, results);
        })
      }
      for(var i in keys){
        _run(obj[keys[i]],keys[i]);
      }
  }
}
function toThunk(obj,ctx){
  if (isGeneratorFunction(obj)) {
    return co(obj.call(ctx));
  }
  if (isGenerator(obj)) {
    return co(obj);
  }
  if (isObject(obj) || isArray(obj)) {
    return objectToThunk.call(ctx, obj);
  }
  if (isPromise(obj)) {
    return promiseToThunk.call(ctx, obj);
  }
  return obj;
}
co(function *(){
  var a = size('.gitignore');
  var b = size('package.json');
  var r = yield [a,b];
  return r;
})(function (err,args){
  console.log("callback===args=======");
  console.log(args);
})

这份代码，是去除了co里面很多判断，错误处理之后的代码。用来理解原理更加简单。

结语

什么都不说了，co这样的库。源码不看真的是损失。是在不得不佩服TJ大神的脑子。据说以前还是个搞设计的。有了co，再也不用担心异步回调了。妈妈再也不用担心“恶魔金字塔了”so happy。。。。