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@arx8

JavaScript/TypeScript で Promise を直列実行する

Last updated at Posted at 2019-05-07

2019/05/19 追記

目的

  • 複数の Promise を直列実行したい
    • 同期的実行・シーケンシャル・シリアルなど呼び方色々あるが、とにかく Not 並列に Promise[] を実行したい
  • Promise.all のような書き心地がいい
  • 技術的な正しさを追求した記事ではなく、雰囲気で使いこなせることを優先した記事である

動作イメージ

test.gif

この記事に出てくるサンプルコードについて

  • Promise, async/await はなんとなくわかってる人向け
  • axios で書いている
    • 標準の fetch は、ボイラープレートコードが読みづらい・この記事の本質から外れそうなのでやめた
  • よって、試す場合は jsfiddle などで実行のこと
    • やりすぎると API(GitHub) に対するちょっとしたDOS攻撃になりかねないため、節度を持ってご利用ください
      • そうなる前に rate limit で弾かれるけども

tl;dr

tl;dr
/**
 * @param {(() => Promise<T>)[]} promises
 * @returns {Promise<T[]>}
 * @template T
 */
const sequential = async (promises) => {
  const first = promises.shift()
  if (first == null) {
    return []
  }

  const results = []
  await promises
    // 末尾に空のPromiseがないと、最後のPromiseの結果をresultsにpushできないため
    .concat(() => Promise.resolve())
    .reduce(async (prev, next) => {
      const res = await prev
      results.push(res)
      return next()
    }, Promise.resolve(first()))

  return results
}

// 使う側
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = await sequential(promises)

  console.log(results)
}

main()
  • 以下、上記コードに至るまでの過程

実装過程

Lv.1 : べた書き

  • まぁそりゃできるでしょうね
Lv.1
const main = async () => {
  const results = []
  results.push(await axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"))
  results.push(await axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"))
  results.push(await axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"))

  console.log(results)
}

main()

Lv.2 : for-of パターン

  • eslint-config-airbnb に怒られるやつ
    • ちなみにそのメッセージは「iterators/generators require regenerator-runtime, which is too heavyweight for this guide to allow them. Separately, loops should be avoided in favor of array iterations.」
    • 要するに「変換に必要なruntimeが重い」らしい
  • results.push で mutable なのが残念だが、割と誰でも読みやすい・直感的だと思うので嫌いじゃない
Lv.2
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = []
  for (const p of promises) {
    results.push(await p())
  }

  console.log(results)
}

main()

Lv.2- : ダメなパターン Array​.prototype.forEach

  • これは並列実行になってしまう
  • forEach の処理自体は await されず実行され、 results.push だけが await 後に実行される
Lv.2-
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = []
  promises.forEach(async (p) => {
    results.push(await p())
  })

  console.log(results)
}

main()
  • ちょっと Babel(トランスパイラ) の気持ちになってみよう
  • async/await を then に変換する場合、きっとこんなコードになるはずだ
  • これなら確かに並列実行になるだろうと予想できる
Lv.2-_kimoti
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = []
  promises.forEach((p) => {
    p().then((res) => {
      results.push(res)
    })
  })

  console.log(results)
}

main()

Lv.2-- : ダメなパターン Array​.prototype.map

  • そもそもこれでは results の型が Promise<AxiosResponse>[] になるので、全然ダメ
Lv.2--
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = promises.map(async (p) => {
    return await p()
  })
  // Babel の気持ち
  // const results = promises.map(async (p) => {
  //   return p().then()
  // })

  console.log(results)
}

main()

Lv.3 : reduce パターン

  • ググるとよく出てくるやつ
Lv.3
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = []
  await promises.reduce((prev, next) => {
    return prev.then((result) => {
      results.push(result)
      return next()
    })
  }, Promise.resolve())

  console.log(results)
}

main()
  • VSCodeを使っていれば、「This may be converted to an async function. ts(80006)」と指摘され、QuickFixで async/await に自動変換できるはず
  • then が消えて少し読みやすくなる
Lv.3_async
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = []
  await promises.reduce(async (prev, next) => {
    const res = await prev
    results.push(res)
    return next()
  }, Promise.resolve())

  console.log(results)
}

main()
  • 写経すると reduce の中の return や () を書き忘れてうまく動かなかったり、コードが理解できなくてハマる
  • 初めて見た時は「なんで reduce で直列実行になるんだ？」と理解に苦しんだ・・・

Lv.3+ : reduce パターン改

  • 残念ながら、上記の「Lv.3」のコードには2点問題がある
    1. reduce の initialValue の Promise の resolve 結果が空(undefined)
    2. promises[2] の結果が push されない
  • よって、results の期待値と実際の結果が異なる
    • 期待値 : [ AxiosResponse(siro), AxiosResponse(yamato), AxiosResponse(kiso) ]
    • 実結果 : [ undefined, AxiosResponse(siro), AxiosResponse(yamato) ]
  • 「3つの非同期処理を直列に実行する」だけならこれでもよいが、結果が受け取りたい場合はもう一工夫必要なようだ
  • 上記問題を解消してみる
Lv.3+
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = []
  await promises
    .concat(() => Promise.resolve())
    .reduce(async (prev, next) => {
      const res = await prev
      // reduce の initialValue の resolve 結果を、結果配列に push させないため undefined チェック
      if (res != null) {
        results.push(res)
      }
      return next()
    }, Promise.resolve())

  console.log(results)
}

main()
  • うーん。汚い（白目）
    • // @ts-check を使ってると型推論結果がうまく合わないのか、エラーが出て更にストレスマッハ
    • reduce 使ってるのに results.push が必要で mutable になっているのもダサい
  • そもそもなぜ「問題2」が .concat(() => Promise.resolve()) で解決できるのか？
    • これを理解するため、ここで JavaScript の気持ちになって reduce をバラしてみる
Lv.3+_kimoti
const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]
  .concat(() => Promise.resolve())

  const results = []

  // 1ループ目
  const res = await Promise.resolve()
  if (res != null) {
    results.push(res)
  }
  const next0 = promises[0]() // siro

  // 2ループ目
  const res0 = await next0
  if (res0 != null) {
    results.push(res0)
  }
  const next1 = promises[1]() // yamato

  // 3ループ目
  const res1 = await next1
  if (res1 != null) {
    results.push(res1)
  }
  const next2 = promises[2]() // kiso

  // 4ループ目
  const res2 = await next2
  if (res2 != null) {
    results.push(res2)
  }
  const next3 = promises[3]() // .concat(() => Promise.resolve())

  console.log(results)
}

main()
  • 「＊ループ目」(reduce の中身の処理) は promises.length 回分実行される
  • よって、下記のようになり「問題2」が解決できる
    • promises.length = 3 だった promises に .concat(() => Promise.resolve()) で 1回分ループを足す
    • ＝ 「4ループ目」が実行される
    • ＝ const next2 = promises[2]() // kiso の await 後の結果の push が実行される
  • さらに Babel の気持ちになって async/await を then に・・・は面倒くさいので省略

Lv.3++ : reduce パターン改二

  • results を作ってる処理を function sequential に切り出す
  • 切り出すことで、 mutable な処理は sequential に押し込まれ、メイン処理から見れば results は immutable となった
  • immutable 万歳！
Lv.3++
const sequential = async (promises) => {
  const results = []

  await promises
    .concat(() => Promise.resolve())
    .reduce(async (prev, next) => {
      const res = await prev
      // reduce の initialValue の resolve 結果を、結果配列に push させないため undefined チェック
      if (res != null) {
        results.push(res)
      }
      return next()
    }, Promise.resolve())

  return results
}

const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = await sequential(promises)

  console.log(results)
}

main()

Lv.Final

  • だいぶマシにはなったが、まだ null チェックが目障り
  • 無駄な処理を省く・整理する
Lv.Final
const sequential = async (promises) => {
  const first = promises.shift()
  if (first == null) {
    return []
  }

  const results = []

  await promises
    // 末尾に空のPromiseがないと、最後のPromiseの結果をresultsにpushできないため
    .concat(() => Promise.resolve())
    .reduce(async (prev, next) => {
      const res = await prev
      results.push(res)
      return next()
    }, Promise.resolve(first()))

  return results
}

const main = async () => {
  const promises = [
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    () => axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = await sequential(promises)

  console.log(results)
}

main()
  • 改良の余地はあるかもしれないが、とりあえずこれで目的達成

Promise.all との比較

  • 完全に同じシグネチャにはできなかった
    • 宣言した時点 (axios.get("...") の時点) で各非同期処理が開始され、結果的に並列実行になるため
    • 直列にしたい場合は function で包んで、その function が実行されるまで Promise が発火しないよう実装する必要があるため
Promise.all
const main = async () => {
  const promises = [
    axios.get("https://api.github.com/search/users?q=siro"),
    axios.get("https://api.github.com/search/users?q=yamato"),
    axios.get("https://api.github.com/search/users?q=kiso"),
  ]

  const results = await Promise.all(promises)

  console.log(results)
}

main()

TypeScript + UnitTest

(TS + Jest の実行環境を簡単に用意するため、「create-react-app で生成 → 不要なもの削除」で作っている。少し冗長だがご容赦を)

まとめ

  • いちいち定義するのめんどくさいので標準化されないかなー
  • 気が向いたらもうちょい改良して npm package 化してみようと思う
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