JS异步处理的进化史

原文地址：banggan.github.io/2019/08/26/…

前言

javascript是一门单线程的语言，也就是说一次只能完成一件任务，如果有多个任务，就需要排队进行处理。如果一个任务耗时很长，后面的任务也必须排队等待，这样大大的影响了整个程序的执行。为了解决这个问题，javascript语言将任务分为两种模式：

同步：当我们打开网站，网页的页面骨架渲染和页面元素渲染，就是一大推同步任务。
异步：我们在浏览新闻时，加载图片或音乐之类占用资源大且耗时久的任务就是异步任务。

本文主要针对近两年javascript的发展，主要介绍异步处理的进化史。目前，在javascript异步处理中，有以下几种方式：

callback

回调函数是最早解决异步编程的方法。无论是常见的setTimeout还是ajax请求，都是采用回调的形式把事情在某一固定的时刻进行执行。

&emsp;//常见的：setTimeout
&emsp;setTimeout(function callback(){
&emsp;  console.log('aa');
  }, 1000);
  //ajax请求
  ajax(url,function callback(){
      console.log("ajax success",res);
  })

回调函数的处理一般将函数callback作为参数传进函数，在合适的时候被调用执行。回调函数的优点就是简单、容易理解和实现，但有个致命的缺点，容易出现回调地狱（Callback hell）,即多个回调函数嵌套使用。造成代码可读性差、可维护性差且只能在回调中处理异常。

ajax(url, () => {
	//todo
	ajax(url1, () => {
		//todo
		ajax(url2, () => {
			//todo
		})
	})
})

事件监听

事件监听采用的是事件驱动的模式。事件的执行不取决于代码的顺序，而是某个事件的发生。

假设有两个函数，为f1绑定一个事件(jQuery的写法),当f1函数发生success事件时，执行函数f2:

f1.on('success',f2);

对f1进行改写：

function f1(){
	ajax(url,() => {
		//todo
		f1.trigger('success');//触发success事件，从而执行f2函数
	})
}

事件监听的方式较容易理解，可以绑定多个事件，每个事件可以指定多个回调函数，而且可以"去耦合"，有利于实现模块化。缺点是整个程序都要变成事件驱动型，运行流程会变得很不清晰。阅读代码的时候，很难看出主流程。

发布订阅

我们假定，存在一个"信号中心"，某个任务执行完成，就向信号中心"发布"（publish）一个信号，其他任务可以向信号中心"订阅"（subscribe）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做 发布/订阅模式（publish-subscribe pattern），又称**观察者模式"（observer pattern） **。

//利用jquery的插件实现
//首先，f2向消息中心订阅success事件
jQuery.subscribe('success',f2);
//对f1进行改写：
function f1(){
	ajax(url,() => {
		//todo
		jQuery.publish('success');//当f1执行完毕后，向消息中心jQuery发布success事件，从而执行f2函数
	})
}
//f2执行完毕后，可以取消订阅
jQuery.unsubscribe('success',f2)

该方法和事件监听的性质类似，但我们可以通过消息中心来查阅一共有多少个信号，每个信号有多少个订阅者。

Promise

**Promise**是CommonJS工作组提出的一种规范,可以获取异步操作的消息，也是异步处理中常用的一种解决方案。Promise的出现主要是用来解决回调地狱、支持多个并发的请求，获取并发请求的数据并且解决异步的问题。

let p = new Promise((resolve, reject) => {
    //做一些异步操作
   setTimeout(()=>{
      let num = parseInt(Math.random()*100);
      	if(num > 50){
          resolve("num > 50"); // 如果数字大于50就调用成功的函数，并且将状态变成Resolved
       	}else{
         	reject("num <50");// 否则就调用失败的函数，将状态变成Rejected
       }
	},10000)
});
p.then((res) => {
	console.log(res);
}).catch((err) =>{
  console.log(err);
})

Promise有三种状态：等待pending、成功fulfied、失败rejected；状态一旦改变，就不会再变化，在Promise对象创建后，会马上执行。等待状态可以变为fulfied状态并传递一个值给相应的状态处理方法，也可能变为失败状态rejected并传递失败信息。任一一种情况出现时，Promise对象的 then 方法就会被调用（then方法包含两个参数：onfulfilled 和 onrejected，均为 Function。当Promise状态为fulfilled时，调用 then 的 onfulfilled 方法，当Promise状态为rejected时，调用 then 的 onrejected 方法）。

需要注意的是： Promise.prototype.then 和 Promise.prototype.catch 方法返回promise 对象，所以可以被链式调用，如下图：

Promise的方法：

Promise.all(iterable)：谁执行得慢，以谁为准执行回调。返回一个promise对象，只有当iterable里面的所有promise对象成功后才会执行。一旦iterable里面有promise对象执行失败就触发该对象的失败。对象在触发成功后，会把一个包iterable里所有promise返回值的数组作为成功回调的返回值，顺序跟iterable的顺序保持一致；如果这个新的promise对象触发了失败状态，它会把iterable里第一个触发失败的promise对象的错误信息作为它的失败错误信息。Promise.all方法常被用于处理多个promise对象的状态集合。
Promise.race(iterable): 谁执行得快，以谁为准执行回调。iterable参数里的任意一个子promise被成功或失败后，父promise马上也会用子promise的成功返回值或失败详情作为参数调用父promise绑定的相应句柄，并返回该promise对象。
Promise.reject(err)与Promise.resolve(res)

Generators/yield

Generators是ES6提供的异步解决方案，其最大的特点就是可以控制函数的执行。可以理解成一个内部封装了很多状态的状态机，也是一个遍历器对象生成函数。Generator 函数的特征：

function关键字与函数名之间有一个星号；

函数体内部使用yield表达式，定义不同的内部状态；

通过yield暂停函数，next启动函数，每次返回的是yield表达式结果。next可以接受参数，从而实现在函数运行的不同阶段，可以从外部向内部注入不同的值。next返回一个包含value和done的对象，其中value表示迭代的值，后者表示迭代是否完成。

举个例子：

function* createIterator(x) {
  let y = yield (x+1)
  let z = 2*(yield(y/3))
  return (x+y+z)
}
// generators可以像正常函数一样被调用，不同的是会返回一个 iterator
let iterator = createIterator(4);
console.log(iterator.next()); // {value:5,done:false}
console.log(iterator.next()); // {value:NaN,done:false}
console.log(iterator.next()); // {value:NaN,done:true}
let iterator1 = createIterator(4);//返回一个iterator
//next传参数
console.log(iterator1.next());   // {value:5,done:false}
console.log(iterator1.next(12)); // {value:4,done:false}
console.log(iterator1.next(15)); // {value:46,done:true}

代码分析：

当不参数时，next的value返回NaN；

当传参数时，作为上一个yeild的值，在第一次使用next时，传参数无效，只有第二次开始，才有效。

第一次执行next时，函数会被暂停在yeild(x+1),所以返回的是4+1=5；

第二次执行next时，传入的12为上一次yeild表达式的值，所以y=12,返回的是12/3=4；

第三次执行next时，传入的15为上一次yeild表达式的值，所以z=30,y=12;x=4,返回30+12+4=46

async/await

初入async/await

async/await在ES7提出，是目前在javascript异步处理的终极解决方案。

async 其本质是 Generator 函数的语法糖。相较于Generator放入改进如下：

内置执行器：Generator 函数的执行必须靠执行器，而async函数自带执行器。其调用方式与普通函数一模一样，不需要调next方法;

更好的语义：async表示定义异步函数，而await表示后面的表达式需要等待，相较于*和yeild更语义化；

更广的适用性：co模块约定，yield命令后面只能是Thunk函数或 Promise对象。而 async 函数的await命令后面则可以是Promise 或者原始类型的值;

返回Promise:async 函数返回值是Promise对象，比 Generator函数返回的 Iterator对象方便，可以直接使用 then() 方法进行链式调用；

语法分析

async语法

用来定义异步函数，自动将函数转换为promise对象,可以使用then来添加回调，其内部return的值作为then回调的参数。

async function f(){
	return "hello async";
}
f().then((res) => {   //通过then来添加回调且内部返回的res作为回调的参数
	console.log(res);   // hello async
})

在异步函数的内部可以使用await，其返回的promise对象必须等到内部所以await命令后的promise对象执行完，才会发生状态变化即执行then回调。

const delay = function(timeout){ 
	return new Promise(function(resolve){
		return setTimeout(resolve, timeout);
  });
}
async function f(){
    await delay(1000);
    await delay(2000);
    return '完成';
}
f().then(res => console.log(res));//需要等待3秒之后才会打印：完成

await即表示异步等待，用来暂停异步函数的执行，只能在异步函数和promise使用，且当使用在promise前面，表示等待promise完成并返回结果。

async function  f() {
    return await 1   //await后面不是Promise的话，也会被转换为一个立即为resolve的promise
};
f().then( res => console.log("处理成功",res))//打印出：处理成功 1
	 .catch(err => console.log("处理是被",err))////打印出：Promise{<resolved>:undefined}

错误处理

如果await后面的异步出现错误，等同于async返回的promise对象为reject,其错误会被catch的回调函数接收到。需要注意的是，当 async 函数中只要一个 await 出现 reject 状态，则后面的 await 都不会被执行。

let a;
async function f(){
    await Promise.reject("error")
    a = await 1       //该await并没有执行 
}
err().then(res => console.log(a))

怎么处理呢，可以把第一个await放在try/catch，遇到函数的时候，可以将错误抛出并往下执行。

async function f() {  
    try{  
       await Promise.reject('error');    
    }catch(error){
        console.log(error);
    }
    return await 1
}
f().then(res => console.log('成功', res))//成功打印出1

如果有多个await处理，可以统一放在try/catch模块中,而且async可以使得try/catch同时处理同步和异步错误。

总结

通过以上六种javascript异步处理的常用方法，可以看出async/await可以说是异步终极解决方案了,最后看一下async/await用得最多的场景：

如果一个业务需要很多个异步操作组成，并且每个步骤都依赖于上一步的执行结果，这里采用不同的延时来体现：

//首先定义一个延时函数
function delay(time) {
    return new Promise(resolve => {
        setTimeout(() => resolve(time), time);
    });
}
//采用promise链式调用实现
delay(500).then(result => {
    return delay(result + 1000)
}).then(result => {
    return delay(result + 2000)
}).then(result => {
    console.log(result)   //3500ms后打印出3500
}).catch(error => {
    console.log(error)
}) 
//采用async实现
async function f(){
  const r1 = await delay(500)
  const r2 = await delay(r1+1000)
  const r3 = await delay(r2+2000)
  return r3
}
f().then(res =>{
  console.log(res)
}).catch(err=>{
  console.log(err)
})

可以看出，采用promise实现采用了很多then进行不停的链式调用，使得代码变得冗长和复杂且没有语义化。而 async/await首先使用同步的方法来写异步，代码非常清晰直观，而且使代码语义化，一眼就能看出代码执行的顺序，最后 async 函数自带执行器，执行的时候无需手动加载。