js-csp 异步编程的一些简单的例子

curried 发布于2019-08-21 11:23 / 2552人阅读

摘要：发现一个月没刷技术文章了有点慌整理一篇短的用法出来只包含最基本的用法在里边最清晰不过我是在写的版本的实现包含异步用法会更繁琐一些但是也值得看看我相信普及之前还是一个很有意思的选择我的代码写的是可以自动脑补圆括号花括号上去注意包含的函数自动

发现一个月没刷技术文章了, 有点慌, 整理一篇短的 CSP 用法出来,
只包含最基本的用法, 在 Go 里边最清晰, 不过我是在 Clojure 写的 CSP.
js 版本的 CSP 实现包含异步, 用法会更繁琐一些, 但是也值得看看.
我相信 async/await 普及之前, js-csp 还是一个很有意思的选择.

我的代码写的是 CoffeeScript, 可以自动脑补圆括号花括号上去...
注意包含 yield 的函数自动被转成 function*() {}, 所以注意脑补.
脑补不出来的只好贴在这边编译下了 http://coffeescript.org/

使用 timeout

首先是最基本的 CSP 的例子, 也就是用同步的代码写异步的逻辑,
CSP 当中最核心的概念是 Channel, 最简单的 csp.timeout(1000) 创建 channel.

csp = require "js-csp"

# 用 csp.go 启动一个 yield 函数
csp.go ->
  # 有 csp.take 从这个管道取出数据, yield 来模拟阻塞的效果
  yield csp.take csp.timeout(1000)
  console.log "Gone 1s"

运行一下:

=>> coffee async.coffee
Gone 1s

我注意到对于 timeout 来说, 省掉 csp.take 也是能够正常运行的:

csp = require "js-csp"

csp.go -> # 脑补 yield 函数

  yield csp.timeout 1000
  console.log "Gone 1s"
  yield csp.timeout 2000
  console.log "Gone 2s"
  yield csp.timeout 3000
  console.log "Gone 3s. End"

运行一下:

=>> coffee async.coffee
Gone 1s
Gone 2s
Gone 3s. End

使用 put 和 take

csp.timeout 比较特殊, 默认就会产生数据, 只要进行 csp.take 就好了.
一般的 Channel 的话, 需要手动创建出来, 然后手动推数据,
比如下面的代码创建了一个数据, 用 csp.go 启动另一个"进程"往 Channel 推数据,
这里的"进程"的说法并不是真正的进程, 只是模拟进程的行为:

csp = require "js-csp"

talk = (ch) ->
  yield csp.timeout 3000
  console.log "Done 3s timeout"
  # 等待 3s 然后往 Channel 当中写入数据, yield 会产生等待
  yield csp.put ch, "some result"

csp.go ->
  ch = csp.chan()

  # 启动另一个"进程"
  csp.go talk, [ch] # 数组里是传给 talk 函数的参数

  # 使用 yield.take 从 Channel 取出数据, 使用 yield 模拟等待
  result = yield csp.take ch
  console.log "Result:", JSON.stringify(result)

运行一下:

=>> coffee async.coffee
Done 3s timeout
Result: "some result"

假装有两个进程

同样是上边的代码, 只是调整一下写法, 看上去像是分别启动了两个"进程",
虽然它们的运行时独立的, 但是可以通过管道进行通信,
而且在对应的 csp.take 和 csp.put 操作过程中, 会通过 yield 进行等待:

csp = require "js-csp"

talk = (ch) ->
  yield csp.timeout 3000
  console.log "Done 3s timeout"
  yield csp.put ch, "some result"

listen = (ch) ->
  result = yield csp.take ch
  console.log "Result:", JSON.stringify(result)

# 创建 Channel, 启动两个"进程"
theCh = csp.chan()
# csp.go 后面第一个是 yield 函数, 第二个是参数的数组, 虽然比较难看
csp.go talk, [theCh]
csp.go listen, [theCh]

运行一下:

=>> coffee async.coffee
Done 3s timeout
Result: "some result"

封装异步事件

实际使用当中, 会需要把 js 环境的异步代码封装成管道的形式,
不封装成管道, 就不能借助 csp.go 来封装同步代码了,
由于 js 不像 Go 那样整个语言层面做了处理, 实际上会有奇怪的写法,
所以 js-csp 提供了 csp.putAsync 和 csp.takeAsync:

csp = require "js-csp"

talk = (ch) ->
  setTimeout ->
    csp.putAsync ch, "some result"
    console.log "Finished 3s of async"
  , 3000

listen = (ch) ->
  result = yield csp.take ch
  console.log "Result:", JSON.stringify(result)

theCh = csp.chan()
talk theCh
csp.go listen, [theCh]

运行一下:

=>> coffee async.coffee
Finished 3s of async
Result: "some result"

处理超时

一个操作是否超时的问题, 可以同时启动一个定时的"进程",
然后观察两个"进程"哪一个先执行完成, 从而判断是否超时,
这就用到了 csp.alts 函数, 这个奇怪的命名是用 Clojure 带过来的:

csp = require "js-csp"

talk = (ch) ->
  time = Math.random() * 4 * 1000
  setTimeout ->
    console.log "Get result after #{time}ms"
    csp.putAsync ch, "some result"
  , time

listen = (ch) ->
  hurry = csp.timeout 2000
  # 通过 csp.alts 同时等待多个 Channel 返回数据
  result = yield csp.alts [ch, hurry]
  # result.channel 可以用于判断数据的来源, result.value 才是真正的数据
  if result.channel is hurry
    console.log "Too slow, got no result"
    # close 只是设置 Channel 的状态, 其实还需要手工处理一些逻辑
    hurry.close()
  else
    console.log "Fast enough, got", JSON.stringify(result.value)

theCh = csp.chan()
talk theCh
csp.go listen, [theCh]

用了随机数, 运行多次试一下, 可以看到根据不同的时间, 结果是不一样的:

=>> coffee async.coffee
Too slow, got no result
Get result after 3503.6168682995008ms

=>> coffee async.coffee
Too slow, got no result
Get result after 3095.264637685924ms

=>> coffee async.coffee
Get result after 703.6501633183257ms
Fast enough, got "some result"

=>> coffee async.coffee
Too slow, got no result
Get result after 3729.5125755664317ms

=>> coffee async.coffee
Get result after 101.51519531067788ms
Fast enough, got "some result"

循环任务

跟 yield 用法类似, 如果有循环的代码, 也可以用 CSP 写出来,
这个的话不用怎么想应该能明白了, loop 只是 while true 的语法糖:

csp = require "js-csp"

chatter = (ch) ->
  counter = 0
  loop
    yield csp.timeout 1000
    counter += 1
    yield csp.put ch, counter

repeat = (ch) ->
  loop
    something = yield csp.take ch
    console.log "Hear something:", something

theCh = csp.chan()
csp.go chatter, [theCh]
csp.go repeat, [theCh]

运行一下:

=>> coffee async.coffee
Hear something: 1
Hear something: 2
Hear something: 3
Hear something: 4
^C

多个数据的消费者

实际场景当中会遇到多个消费者从单个生产者读取数据的需求,
这是一个用 Channel 比较合适的场景, 启动两个"进程"读取一个 Channel 就好了,
下面我模拟的是不同的处理时间 300ms 和 800ms 读取 100ms 频率的数据,
因为 CSP 自动处理了等待, 整个代码看上去挺简单的:

csp = require "js-csp"

chatter = (ch) ->
  counter = 0
  loop
    yield csp.timeout 100
    counter += 1
    yield csp.put ch, counter

repeat = (ch) ->
  loop
    yield csp.timeout 800
    something = yield csp.take ch
    console.log "Hear at 1:", something

repeat2 = (ch) ->
  loop
    yield csp.timeout 300
    something = yield csp.take ch
    console.log "Hear at 2:", something

theCh = csp.chan()
csp.go chatter, [theCh]
csp.go repeat, [theCh]
csp.go repeat2, [theCh]

运行一下:

=>> coffee async.coffee
Hear at 2: 1
Hear at 2: 2
Hear at 1: 3
Hear at 2: 4
Hear at 2: 5
Hear at 2: 6
Hear at 1: 7
Hear at 2: 8
Hear at 2: 9
Hear at 1: 10
Hear at 2: 11
Hear at 2: 12
Hear at 2: 13
Hear at 1: 14
Hear at 2: 15
Hear at 2: 16
Hear at 1: 17
Hear at 2: 18
Hear at 2: 19
Hear at 2: 20
Hear at 1: 21
Hear at 2: 22
Hear at 2: 23
Hear at 1: 24
^C

使用 buffer

默认情况下管道是阻塞的, csp.put csp.take 成对进行,
也就是说, 只有一个就绪的话, 它会等待另一个开始, 然后一起执行,
但是用 buffer 的话, 管道就会先在一定范围内进行缓存,
这样 csp.put 就可以先运行下去了, 这个是不难理解的...
管道实际上有 3 种策略, fixed, dropping, sliding:

fixed, 缓存放满以后就会开始形成阻塞了

dropping, 缓存满了以后, 新的数据就会丢弃

sliding, 缓存满以后, 会丢弃掉旧的数据让新数据能放进缓存

随便演示一个丢弃数据的例子:

csp = require "js-csp"

chatter = (ch) ->
  counter = 0
  loop
    yield csp.timeout 200
    counter += 1
    console.log "Write data:", counter
    yield csp.put ch, counter

repeat = (ch) ->
  loop
    yield csp.timeout 300
    something = yield csp.take ch
    console.log "Hear:", something

theCh = csp.chan(csp.buffers.dropping(3))
csp.go chatter, [theCh]
csp.go repeat, [theCh]

运行一下, 可以看到 "Hear" 部分丢失了一些数据, 但前三个数据不会丢:

=>> coffee async.coffee
Write data: 1
Hear: 1
Write data: 2
Hear: 2
Write data: 3
Write data: 4
Hear: 3
Write data: 5
Hear: 4
Write data: 6
Write data: 7
Hear: 5
Write data: 8
Hear: 6
Write data: 9
Write data: 10
Hear: 7
Write data: 11
Hear: 8
Write data: 12
Write data: 13
Hear: 9
Write data: 14
Hear: 11
Write data: 15
Write data: 16
Hear: 12
Write data: 17
Hear: 14
^C

小结

由于 CSP 是在 Go 语言发明的, 完整的用法还是看 Go 的教程比较好,
到了 Clojure 和 js 当中难免会增加一些坑, 特别是 js 当中...
上面提到的 API 在 js-csp 的文档上有描述, 例子也有, 但是挺少的:

https://github.com/ubolonton/...

另外还有一些高级一点的用法, 比如数据的 transform 和 pipe 之类的,
其实就是 Stream 的用法在 Channel 上的改版, 某种程度上 Channel 也是 Stream,
对于我个人来说, Channel 的抽象比起 Stream 的抽象舒服多了.

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