東京Node学園#1「非同期プログラミングの改善」のエッセンス

東京NODE学園 1時限目

「非同期プログラミングの改善」
のエッセンス

小林浩一 @koichik
http://d.hatena.ne.jp/koichik/

Nodeの本を書いてます

 タイトル未定？
 最初から最後までNode
 JSの基本とか他のSSJSとか一切なし
 Node
Nodeの基本から応用まで盛りだくさん
 500ページ級？
 発売時期？
 本当はもうすぐ出るはずだったけど・・・

Node本の構成

 導入編
 基本編
 実践編
 応用編

Node本の構成

 導入編
 基本編
 実践編
 応用編
 非同期プログラミングの改善

Node本の構成

 導入編
 基本編
 実践編
 応用編
 非同期プログラミングの改善
 のエッセンス

Agenda

 非同期プログラミング
 非同期APIのスタイル
 非同期プログラミングの問題
 イディオム
 アクターとコールバックの分離

非同期APIのスタイル

 イベントリスナ・スタイル
 net, httpモジュール
 コールバック・スタイル
 fs, dnsモジュール

イベントリスナ・スタイル

 EventEmitterのサブクラスを使う
 イベントハンドラを登録する

var server = net.createServer();
server.on('request', function(socket) {
...
});
server.on('error', function(err) {
...
});

コールバック・スタイル

 最後の引数でコールバック関数を渡す
 コールバック関数の最初の引数はエラー

fs.readFile('foo.txt', function(err, data) {
...
});

幻のプロミス

 コールバックの前はプロミスだった
var promise = posix.rename("/tmp/hello", "/tmp/world");
promise.addCallback(function() {
...
}).addErrback(function() {
...
});
 プロミスの発展・応用系が Deferred
 Nodeのプロミスはチェーンもできた
 しかし品質が低かった
 標準モジュールはもっとシンプルに→コールバック

@masuidriveの悲劇

 2010/02/13
 @masuidrive、プロミスのパッチを送る
 2010/02/02/17
 Node v0.1.29 リリース
 パッチが採用される
 2010/02/22
 Node v0.1.30 リリース
 プロミス消滅

非同期プログラミングの問題

 イベントリスナスタイルは問題ではない
 理由は書籍で！
 問題はコールバック・スタイル


 この同期APIに・・・
try {
data = fs.readFileSync('foo.txt');
... // ここで data を扱う
} catch (err) {
... // エラー処理
}


 対応する非同期APIはこう
fs.readFile('foo.txt', function(err, data) {
if (err) {
... // ここでエラー処理
(return or throw)
}
... // ここで data を扱う
});


 深いネスト
// 同期 // こうも書ける
var x = f(); var z = h(g(f(x)));
var y = g(x); ...
var z = h(y);
...

// 非同期
f(function(err, x) {
g(x, function(err, y) {
h(y, function(err, z) {
...
});
});
});


 無名関数をやめても・・・
f(gotX);
function gotX(x) {
g(x, gotY);
} 名前でジャンプするなんてgoto文でしょ
function gotY(y) {
h(y, gotZ);
}
function gotZ(z) {
...
}


 エラーハンドリング (同期)
try {
var z = h(g(f(x)));
... // 成功時の処理
} catch (err) {
... // エラー処理はここでまとめて
}


 エラーハンドリング (非同期)
try {
f(function(x) {
g(x, function(y) {
h(y, function(z) {
});
});
});
} catch (err) {
... // エラー処理？間違い！
}


 エラーハンドリング (非同期)
f(function(err, x) {
if (err) {
... // f() のエラー処理
return;
}
g(x, function(err, y) {
if (err) {
... // g() のエラー処理
return;
}
h(y, function(err, z) {
if (err) {
... // h() のエラー処理
return;
}
});
});
});


 無名関数を使うとネストが深くなる
 無名関数を使わなければgotoもどきになる
 エラー処理が散在する

Agenda

 非同期プログラミング
 非同期API
 非同期プログラミングの問題
 イディオム
 アクターとコールバックの分離

例

 同期版
function toUpperCaseFile(path) {
try {
var stats = fs.statSync(path);
if (!stats.isFile()) throw new Error(path + ' is not a file');
var data = fs.readFileSync(path, 'utf8');
fs.writeFileSync(path, data.toUpperCase());
console.log('completed');
} catch (err) {
console.error(err);
}
}

例

 非同期版
fs.stat(path, function(err, stats) {
if (err) return console.error(err);
if (!stats.isFile()) return console.error(path + ' is not a file');
fs.readFile(path, 'utf8', function(err, data) {
fs.writeFile(path, data.toUpperCase(), function(err) {
});
});
});
}

インラインの無名関数をやめる
fs.stat(path, readFile);
function readFile(err, stats) {
fs.readFile(path, 'utf8', writeFile);
}
function writeFile(err, data) {
fs.writeFile(path, data.toUpperCase(), complete);
}
function complete(err) {
}
}

やりたいことは何か？

 ネストを深くしたくない
 コールバックをインライン (無名関数) にしなけれ
ばよい

 ラベル (関数名) に頼りたくない
 コールバックを無名関数にすればよい

やりたいことは何か？

 ネストを深くしたくない
 コールバックをインライン (無名関数) にしなけれ
ばよい

矛盾！

 ラベル (関数名) に頼りたくない
 コールバックを無名関数にすればよい

非インラインの無名関数にしてみる
fs.stat(path, ????);
function(err, stats) {
fs.readFile(path, 'utf8', ????);
}
function(err, data) {
fs.writeFile(path, data.toUpperCase(), ????);
}
function(err) {
}
}

何が起きたか？

 無名関数を非同期APIのコールバックとして
渡せなくなった
 コールバックはどうする？何を渡す？

そこで！

 無名関数とコールバックを分離する
 コールバックの役割
 「次」の無名関数を呼び出す
 無名関数の役割
 アプリケーション固有の処理
 非同期APIを呼び出す
 これを「アクター」と呼ぶ
 Erlang他のアクターとは無関係

アクターとコールバックを結びつける

 誰が？
 ライブラリ
 フロー制御モジュールと呼ばれる
 複数のアクターを受け取る
 配列 or 可変長引数 (arguments)
 アクターにコールバックを提供する
 コールバックはアクターを順次呼び出す

フロー制御モジュールのイメージ

chain(function(next) {
fs.stat(path, next);
}, function(err, stats, next) {
fs.readFile(path, 'utf8', next);
}, function(err, data, next) {
fs.writeFile(path, data.toUpperCase(), next);
}, function(err) {
});

フロー制御モジュールの実装

function chain() {
var actors = Array.prototype.slice.call(arguments);
next();
function next() {
var actor = actors.shift();
var args = Array.prototype.slice.call(arguments);
if (actors.length > 0) { //最後のアクターにはnextを渡さない
args = args.concat(next);
}
actor.apply(null, args);
}
}

結果

 たった12行の関数で

これや

fs.stat(path, function(err, stats) {
fs.readFile(path, 'utf8', function(err, data) {
fs.writeFile(path, data.toUpperCase(), function(err) {
});
});
});
}

これが
fs.stat(path, readFile);
function readFile(err, stats) {
fs.readFile(path, 'utf8', writeFile);
}
function writeFile(err, data) {
fs.writeFile(path, data.toUpperCase(), complete);
}
function complete(err) {
}
}

こうなった

}, function(err, stats, next) {
}, function(err, data, next) {
}, function(err) {
});

効果

 ネストは深くならない
 無駄な名前に頼らない

課題

 エラーハンドリングは？

エラー時のルーティング

 アクターごとにエラー処理をしたくない
 エラーが起きたら途中のアクターを
すっ飛ばそう
 最後のアクターでまとめてエラー処理
 try～catch と同じ

chain()の改善

function chain() {
var actors = Array.prototype.slice.call(arguments);
next();
function next(err) {
if (err) return actors.pop()(err); // エラーなら最後のアクターへ
var actor = actors.shift();
var args = Array.prototype.slice.call(arguments);
if (actors.length > 0) { // 最後のアクターにはnextを渡さない
args = args.slice(1).concat(next); // err は渡さない
}
actor.apply(null, args);
}
}

結果

 たった13行の関数で

こうなった

}, function(stats, next) {
if (!stats.isFile()) return next(path + ' is not a file');
}, function(data, next) {
}, function(err) {
});
}

課題

 無名関数大杉ね？
 一行ばっかだし

続きは書籍で！

 別のイディオムも！
 すぐに使えるフロー制御モジュールの
紹介も！

まとめ

 コールバックスパゲッティ？
 ちゃんちゃらおかしいね
 いくらでも工夫できる！
 自分のフロー制御モジュールを作ってみよう！
 世界のデファクトになるかもよ！？
 先人達の工夫
 https://github.com/joyent/node/wiki/modules#async-flow
 CSJSや他言語のアイディアも活用しよう
 Deferred, ReactiveExtension, ファイバ, ...

非同期プログラミングは
怖くないよ

Q&A

 ご質問があればどうぞ！

ご清聴ありがとうございました

こんなこともあろうかと

自己紹介

 小林浩一
 @koichik
 http://d.hatena.ne.jp/koichik/
 Seasarプロジェクト
 Seasar2, Teeda, Dolteng, Kuina-Dao, S2Hibernate,
S2Axis, S2RMI, S2Remoting, S2JMS, S2JCA,
Aptina, JUnit CDI Extensions, ...

SSJSとの出会い

 '96～97年頃実案件でSSJS
 金融系 (三大証券)
 NetScape Enterprise Server上のLiveWire
 Microsoft IIS上のASP (JScript)
 仕事ではJavaより先にSSJS
 でもその後は公私ともずっとJava

Nodeとの出会い

 '10年8月ひがさんとの雑談で
 @higayasuo もうスマホもPCもクライアントは
全部JSでいいよ。
 @koichik じゃあサーバもJSで。
SSJSは昔からあって出てきては消えてるから今も
何かあるかも。
 ごそごそ (ぐーぐる中)
 @koichik 今はNode.jsってのが来てるらしい。
あれ？これ今までのSSJSと違う・・・
こ、これはっ！？

その後

 '10年8月 Node.js日本ユーザグループ発足
 APIドキュメントの翻訳に参加
 '10年9月ブログにNodeのことを書く
 Vows
 async.js
 '10年11月 Node本の執筆に誘われる
 '10年12月 nodejs-devにパッチを送る
 スルーされる。その後も連続でスルーされる
 '10年2月パッチが採用される
 AUTHORSに記載！
 @masuidriveに続いて日本人二人目？

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