Vapor学习之Async(异步)

作者: 小熊学编程 | 来源:发表于2019-08-07 17:04 被阅读0次

Async 概览

可能你已经注意到Vapor中的一些API会期望或返回一个通用的Future类型。对于第一次听说futures的人起初会存在些困惑但别担心，Vapor会让它们变得很易用。

Promises 和 futures是有关联的，但也是截然不同的类型。Promises 用来创建futures。通常，你将使用Vapor的APIs所返回的future来工作从而不必担心创建promises。

type	description	mutability	methods
Future	引用一个可能还是不可用的对象	只读	.map(to::) .flatMap(to::) do(:) catch(:)
Promise	提供一些异步的对象	可读写	succeed(:) fail(:)

Future是基于回调的异步API的替代品,Futures可以链式以及转化来使用，这是简单闭包无法企及的方式，这使得Futures非常强大。

Transforming

就像Swift中的可选项，futures可以被mapped以及flat-mapped。这些是你在futures上执行的最常见操作

method	signature	description
map	to: U.Type, _: (T) -> U	把一个future Map成一个不同的值
flatMap	to: U.Type, _: (T) -> Future<U>	把一个future Map成一个不同的future值
transform	to: U	将一个future Map成一个已经可用值

如果你查看Optional<T>和Array <T>上的map和flatMap的方法签名，您将看到它们与Future <T>上的方法非常相似

Map

.map(to:_:)方法允许你将 future 的值转换成另一个值。一旦 Future 的数据准备就绪后，提供的闭包将会立即被调用。

/// 设想我们从某个API获取了一个future string
let futureString: Future<String> = ...

/// 将这个 future string转为 integer
let futureInt = futureString.map(to: Int.self) { string in
    print(string) // 实际的string
    return Int(string) ?? 0
}

/// 现在我们有了一个 future integer
print(futureInt) // Future<Int>

Flat Map

.flatMap(to:_:) 方法允许你将 future 的值转换成另一个 future 值。因为 flatMap 可以使你避免生成内嵌的 futures（比如：Future<Future<T>>），所以以 "flat" 来命名。换言之，这将使得你的更加扁平化。

/// 假设我们从某个API获取一个 Future<String> 对象
let futureString: Future<String> = ...

/// 假设我们创建了一个http客户端
let client: Client = ... 

/// Flat-map 操作将Future<String>转为Future<Response>
let futureResponse = futureString.flatMap(to: Response.self) { string in
    return client.get(string) // Future<Response>
/// 现在我们就有了一个Future<Response>
print(futureResponse) // Future<Response>

提示: 上述例子中如果使用 .map(to:_:) 替代的话，我们将会最终得到 Future<Future<Response>> 。

Transform

.transform（_ :)方法允许你修改future's value，而忽略现有值。这对于转化那些对于future的实际价值并不重要的Future <Void>类型的结果特别有用。

提示: Future<Void>，有时被称为信号，其唯一目的是通知你一些异步操作的完成或失败。

/// 假设我们从某个API获取了一个 future<void>
let userDidSave: Future<Void> = ...

/// 将其转化为一个http状态
let futureStatus = userDidSave.transform(to: HTTPStatus.ok)
print(futureStatus) // Future<HTTPStatus>

这个操作仍然是一个转变,即使我们已经提供了一个可使用的值用来transform.在之前的futures还未完成（或者失败）之前，这个future不会完成。

Chaining

Futures 有这么一个特性，转换可以被 chained 。它允许你可以很容易的进行多次转换。
让我们修改上述示例：

/// 假设我们获取一个future返回值从某个api
let futureString: Future<String> = ...
/// 假设我们已经初始化了一个客户端
let client: Client = ... 

/// 先转化为一个URL再转化为一个Response类型。
let futureResponse = futureString.map(to: URL.self) { string in
    guard let url = URL(string: string) else {
        throw Abort(.badRequest, reason: "Invalid URL string: \(string)")
    }
    return url
}.flatMap(to: Response.self) { url in
    return client.get(url)
}
print(futureResponse) //Future<Response>

在初次调用 map 后，生成了个临时的 Future<URL>。然后该 future 立即被 flat-mapped 成 Future<Response> 。

提示: 你可以在 map 和 flat-map 闭包中 throw 错误。这将引起 future 失败，并附带抛出来的错误信息。

/// Assume we have a Request and some ViewRenderer
let req: Request = ...
let view: ViewRenderer = ...

/// Render the view, using the Request as a worker. 
/// This ensures the async work happens on the correct event loop.
///
/// This assumes the signature is:
/// func render(_: String, on: Worker)
view.render("home.html", on: req)

Futures

因为 Future是异步执行的，我们必须使用闭包来进行交互并转换它们的值。就像 Swift 中的 optionals 一样， futures 可以被 mapped 和 flat-mapped 。

Do / Catch

与Swift的do / catch语法类似，futures也有一种do和catch方法来等待未来的结果。

/// Assume we get a future string back from some API
let futureString: Future<String> = ...
futureString.do { string in
    print(string) // 实际值
}.catch { error in
    print(error) // 一个Swift类型的错误
}

提示:.do和.catch一起工作。如果你忘记.catch，编译器会警告你一个未使用的结果。不要忘记处理错误的情况！

Always

你可以使用always来添加一个无论是失败还是成功都会被调用的回调。

/// Assume we get a future string back from some API
let futureString: Future<String> = ...
futureString.always {
    print("The future is complete!")
}

Wait

你可以使用.wait（）同步等待future完成。由于future可能会失败，所以这个调用会抛出异常。

 /// Assume we get a future string back from some API
let futureString: Future<String> = ...
/// 一直阻塞到string操作完成
let string = try futureString.wait()
print(string) /// String

注意: 不要在一个vapor 的路由或者控制器中使用这个方法

Promise

大多数情况下，你是通过调用vapor的API's来获取一个需要操作的future。但是，在某些时候，你可能需要创建自己的promise。
要创建promise，你需要访问EventLoop。Vapor中的所有容器都有一个可以使用的eventLoop属性。最常见的是，就是当前的Request。

/// Create a new promise for some string
let promiseString = req.eventLoop.newPromise(String.self)
print(promiseString) // Promise<String>
print(promiseString.futureResult) // Future<String>
/// Completes the associated future
promiseString.succeed(result: "Hello")
/// Fails the associated future
promiseString.fail(error: ...)

提示: 一个Promise对象只能够被完成一次，所有的后续完成操作都会被忽略。

线程安全

Promises可以从任何线程完成(succeed(result:) / fail(error:))。这就是为什么promise需要一个事件循环来初始化。Promise确保完成操作在它的事件循环执行。

Event Loop （事件循环）

它通常会为其运行的CPU中的每个内核创建一个事件循环在你的应用程序启动时。每个事件循环只有一个线程。如果你熟悉Node.js的事件循环，就会发现Vapor中的事件循环与Node.js中的非常相似。唯一的区别是Vapor可以在一个进程中运行多个事件循环，因为Swift支持多线程。
每次客户端连接到你的服务器时，它都将被分配给其中一个事件循环。从这一点开始，服务器和该客户端之间的所有通信都将发生在同一个事件循环（并关联到这个事件循环的线程）上。
事件循环负责跟踪每个连接的客户端的状态。如果有来自客户端的请求等待读取，则事件循环触发读取通知，导致数据被读取。一旦读取完整个请求，任何等待该请求数据的futures都将完成。

Worker

你也许会看到 Vapor 很多方法中都有一个 on: Worker 参数。这些方法通常是要执行异步任务，而且要访问 EventLoop

Vapor 中常见的 Workers 有如下几个：
- Application
- Request
- Response

你可以在这些容器上使用.eventLoop属性来访问事件循环。

print(app.eventLoop) // EventLoop

Vapor中有许多方法需要传递当前worker。它通常会有像on: Worker这样的标签。如果你处于路由闭包或控制器中，请传递当前Request或Response。如果你在启动应用程序时需要一个worker，请使用Application

Blocking（阻塞）

绝对关键的规则如下

危险
切勿直接在事件循环中进行阻塞调用。
一个阻塞调用的例子,类似于libc.sleep（_ :).

router.get("hello") { req in
    /// 使当前事件循环阻塞5s
    sleep(5)

    ///当线程重新工作室返回一个简单字符串
    return "Hello, world!"
}

sleep（_ :)是一个用于在提供的秒数内阻止当前线程的命令。如果你直接在事件循环中阻塞工作，则在阻塞工作期间，事件循环将无法响应分配给它的任何其他客户端。换句话说，如果你在事件循环中进行睡眠（5），则连接到该事件循环的所有其他客户端（可能为数百或数千个）将被延迟至少5秒
确保只有在后台才运行任何阻塞工作。当这项工作以非阻塞方式完成时，使用Promise通知事件循环。

router.get("hello") { req in
    /// 创建一个空的promise
    let promise = req.eventLoop.newPromise(Void.self)

    /// 在后台线程执行
    DispatchQueue.global() {
        /// 使后台线程睡眠
        /// 这不会影响到当前的事件循环
        sleep(5)

        /// 当阻塞工作完成时
        /// promise和他关联的future会被完成
        promise.succeed()
    }

    /// 等待 future完成
    /// 将结果转为一个简单的字符
    return promise.futureResult.transform(to: "Hello, world!")

}

并非所有的阻塞调用会像sleep(:)如此明显，当你怀疑你调用的方法可能被阻塞时，研究下这个方法本身或者询问相关的人。如果该函数正在执行磁盘或者网络IO并且使用的是一个同步API(无回调或者futures)，那么就会发生阻塞的情况。

提示: 如果阻塞工作是应用程序的核心部分，则应该考虑使用BlockingIOThreadPool来控制你创建的阻塞工作的线程数。当阻塞工作正在被完成时，这将避免你的事件循环长期获取不到 CPU 时间片。。