Nodejs 数组的队列以及forEach的应用详解

本文主要记录了在Nodejs开发过程中遇到过的由数组特性引起的问题及解决方式，以及对数组的灵活应用。

本文代码测试结果均基于node v6.9.5

数组与队列

利用数组对象方法push/shift可实现队列先进先出特性，例如：

>a=[]
[]
>a.push(2.3.4)
3
>a.push(2)
3
>a
[2.3.4.2]
>a.shift()
2
>a
>[3.4.2]

数组与forEach

对数组的删除操作有两种常见方式：delete和使用splice方法，需要明确他们的区别。

如果要从数组中彻底删除某个元素，使用splice即可：

> a=[1,2,3]
[ 1, 2, 3 ]
> a.splice(1,1)
[ 2 ]
> a
[ 1, 3 ]
> a.length
2
> a.forEach(function(item, index){console.info("index[", index,"]:", item)});
index[ 0 ]: 1
index[ 1 ]: 3
undefined
> 

那么，当使用delete删除某个元素对象后，此时执行forEach的效果是什么？

forEach对含空元素数组处理机制

测试结果如下

> a=[1,2,3]
[ 1, 2, 3 ]
> delete a[1]
true
> a
[ 1, , 3 ]
> a.length
3
> a.forEach(function(item, index){console.info("index[", index,"]:", item)});
index[ 0 ]: 1
index[ 2 ]: 3
undefined

从测试结果来看，forEach并不会遍历到值为undefined的哪一项。这在实际应用中如何判断forEach是否结束是一大挑战。

解决配合forEach的异步特性应用，可为数组添加prototype来自行管理设置有效数据；

效果如下：

> a=[1,2,3]
[ 1, 2, 3 ]
> a.validnum=3
3
> delete a[2]
true
> a.validnum=2
2
> a
[ 1, 2, , validnum: 2 ]
> a.length
3
> a.validnum
2
> a.forEach(function(item, index){console.info("index[", index,"]:", item)});
index[ 0 ]: 1
index[ 1 ]: 2
undefined
> 

补充：Node.js 数组 forEach 同步处理上下文语句

习惯了C语言系的思维方式，刚接触Node.js，它的异步处理让我头大。

写代码遇到这么一个场景，需要循环对一个数组中的元素进行处理，全部处理完成后再执行一个last操作。但是JS的异步特性会使这个last语句先执行，所以花点时间研究研究forEach。

Talk is cheap. Show me the code.

forEach 用法

forEach用于对数组结构进行遍历，看到有人说forEach底层是用for实现的，没深究，起码效果上看是一样的。forEach的回调函数3个参数分别是：值、序号和原数组。序号从0开始。

(() => {
  let arr = [2, 3, 1];
  arr.forEach(function (value, index, array) {
    console.log(value);
    console.log(index);
    console.log(array);
    console.log('-----');
  });
})();

Output

2
0
[ 2, 3, 1 ]
-----
3
1
[ 2, 3, 1 ]
-----
1
2
[ 2, 3, 1 ]
-----

从结果上看forEach多次循环之间是同步的，也就是说都是按顺序执行的。但是一想到它是JS就感觉不可能同步的。。可以验证一下。

forEach 异步处理多次循环

这次在forEach加个定时任务，每次循环操作都延时value相关的时间，模拟比较耗时的操作。

(() => {
  let arr = [2, 3, 1];
  arr.forEach(function (value, index, array) {
    setTimeout(function () {
      console.log(value);
    }, value*100);
  });
})();

Output

1
2
3

从结果可以看出耗时最短的任务先完成，每次循环的任务并不是按循环的先后顺序执行的，也就是说异步处理多次循环。

forEach 上下文也是异步执行

回到开始说到的问题了，且不管多次循环是不是按顺序执行，我需要forEach中的所有任务都完成后执行一条数据来通知我任务全部完成了。

(() => {
  let arr = [2, 3, 1];
  arr.forEach(function (value, index, array) {
    setTimeout(function () {
      console.log(value);
    }, value*100);
  });
  console.log('All the work is done');
})();

Output

All the work is done
1
2
3

从结果来看，上下文的语句也不是同步的，forEach循环中的任务没有完成就通知所有任务都完成了，显然不符合预期。

针对这个问题看了好多个博客，都没有找到合适的解决方法，最后只能想到用Promise.all来勉强实现这个功能。

Promise.all 实现 forEach 上下文语句同步处理

把上面的代码改成Promise.all的结构。每个循环中执行结束调用resolve()，我们知道Promise.all的then函数，只有所有的Promise都执行完成才会触发，这样好像能满足我们的需求。

(() => {
  let arr = [2, 3, 1];
  let proArr = [];
  arr.forEach(function (value, index) {
    proArr[index] = new Promise(function (resolve) {
      setTimeout(function () {
        console.log(value);
        resolve();
      }, value*100);
    });
  });
  Promise.all(proArr).then(()=>{
    console.log('All the work is done');
  })
})();

Output

1
2
3
All the work is done

从结果来看，满足了我们的需求。

可能还存在的问题

想到JS异步特性，突然发现可能这个方法还存在个问题。

这里每次 forEach 刚进入就对 Promise 数组进行了赋值操作，这个操作时间应该非常短，循环3次都赋值完成后才调用最后的Promise.all语句。

但是如果这个数组非常大，这个循环赋值的操作非常耗时间的话，假如只完成了一半的赋值操作，那么执行最后这个 Promise.all 的时候传入的 Promise 数组可能并不是包含所有 Promise 的数组。

这样的话 Promise.all 等待的就只有一半的操作，Promise.all 等待的时候，这个数组后面被赋值的 Promise 不知道会不会被等待。

刚接触JS不明白实现机制，只能实验来验证一下是否存在这个问题。接下来用把这个数组弄大一些，请原谅我用最傻瓜式的方式搞大它。

(() => {
  let arr = [2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2];  // 10
  arr= arr.concat(arr);  // 2^1 * 10
  arr= arr.concat(arr);  // 2^2 * 10
  arr= arr.concat(arr);  // 2^3
  arr= arr.concat(arr);  // 2^4
  arr= arr.concat(arr);  // 2^5
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);  // 2^10
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr);  // 2^15
  arr= arr.concat(arr);
  arr= arr.concat(arr); // 2^17 * 10
// arr= arr.concat(arr);  // 2^18 * 10
  console.log(arr.length);
  let proArr = [];
  arr.forEach(function (value, index) {
    proArr[index] = new Promise(function (resolve) {
      setTimeout(function () {
        console.log(value);
        resolve();
      }, value*100);
    });
  });
  Promise.all(proArr).then(()=>{
    console.log('All the work is done');
    console.log(arr.length);
  }).catch(function (err) {
    console.log(err);
  })
})();

经过测试在我这个电脑上当数组长度为2^18 * 10的时候，Promise报错 RangeError: Too many elements passed to Promise.all。

当数组长度为2^17 * 10 即2621440的时候，会正常运行。测试了几次，最后的执行命令输出的All the work is done始终在最后输出（因为终端缓冲区太小，所以使用node xx.js > log.txt重定向的方式把输出结果重定向到文件查看）。

当然应用中也不会有这么大的数组，从结果看的话，就是实际应用中不存在上面考虑可能出现的问题。

也就是说可以用 Promise.all 实现 forEach 上下文语句同步处理。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持猪先飞。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。