Promise和async await详解

Jre
16,019 阅读27分钟

Promise

状态

pending: 初始状态, 非 fulfilled 或 rejected.

fulfilled: 成功的操作.

rejected: 失败的操作.

基本用法

const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  // ... some code

  if (/* 异步操作成功 */){
    resolve(value);
  } else {
    reject(error);
  }
});

resolve函数的作用是，将Promise对象的状态从“未完成”变为“成功”（即从 pending 变为 resolved），在异步操作成功时调用，并将异步操作的结果，作为参数传递出去；reject函数的作用是，将Promise对象的状态从“未完成”变为“失败”（即从 pending 变为 rejected），在异步操作失败时调用，并将异步操作报出的错误，作为参数传递出去。 Promise实例生成以后，可以用then方法分别指定resolved状态和rejected状态的回调函数。

promise.then(function(value) {
  // success
}, function(error) {
  // failure
});

then()

它的作用是为 Promise 实例添加状态改变时的回调函数。前面说过，then方法的第一个参数是resolved状态的回调函数，第二个参数（可选）是rejected状态的回调函数。

getJSON("/post/1.json").then(function(post) {
  return getJSON(post.commentURL);
}).then(function funcA(comments) {
  console.log("resolved: ", comments);
}, function funcB(err){
  console.log("rejected: ", err);
});

then方法返回的是一个新的Promise实例（注意，不是原来那个Promise实例）。因此可以采用链式写法，即then方法后面再调用另一个then方法。

catch()

Promise.prototype.catch方法是.then(null, rejection)的别名，用于指定发生错误时的回调函数。

getJSON('/posts.json').then(function(posts) {
  // ...
}).catch(function(error) {
  // 处理 getJSON 和 前一个回调函数运行时发生的错误
  console.log('发生错误！', error);
});

finally()

finally方法用于指定不管 Promise 对象最后状态如何，都会执行的操作。

promise
.then(result => {···})
.catch(error => {···})
.finally(() => {···});

all()

Promise.all方法用于将多个 Promise 实例，包装成一个新的 Promise 实例。

const p = Promise.all([p1, p2, p3]);

上面代码中，Promise.all方法接受一个数组作为参数，p1、p2、p3都是 Promise 实例，如果不是，就会先调用下面讲到的Promise.resolve方法，将参数转为 Promise 实例，再进一步处理。（Promise.all方法的参数可以不是数组，但必须具有 Iterator 接口，且返回的每个成员都是 Promise 实例。）

p的状态由p1、p2、p3决定，分成两种情况。

（1）只有p1、p2、p3的状态都变成fulfilled，p的状态才会变成fulfilled，此时p1、p2、p3的返回值组成一个数组，传递给p的回调函数。

（2）只要p1、p2、p3之中有一个被rejected，p的状态就变成rejected，此时第一个被reject的实例的返回值，会传递给p的回调函数。

const promises = [2, 3, 5, 7, 11, 13].map(function (id) {
  return getJSON('/post/' + id + ".json");
});

Promise.all(promises).then(function (posts) {
  // ...
}).catch(function(reason){
  // ...
});

race()

const p = Promise.race([p1, p2, p3]);

上面代码中，只要p1、p2、p3之中有一个实例率先改变状态，p的状态就跟着改变。那个率先改变的 Promise 实例的返回值，就传递给p的回调函数。

resolve()

有时需要将现有对象转为 Promise 对象，Promise.resolve方法就起到这个作用。

Promise.resolve('foo')
// 等价于
new Promise(resolve => resolve('foo'))

reject()

Promise.reject(reason)方法也会返回一个新的 Promise 实例，该实例的状态为rejected。

const p = Promise.reject('出错了');
// 等同于
const p = new Promise((resolve, reject) => reject('出错了'))

p.then(null, function (s) {
  console.log(s)
});

常见错误

使用其副作用而不是return 下面的代码有什么问题？

somePromise().then(function () {
  someOtherPromise();
}).then(function () {
  // Gee, I hope someOtherPromise() has resolved!
  // Spoiler alert: it hasn't.
});

每一个promise对象都会提供一个then方法或者是catch方法

somePromise().then(function () {
  // I'm inside a then() function!
});

我们在这里能做什么呢？有三种事可以做：

  1. 返回另一个promise；
getUserByName('nolan').then(function (user) {
  return getUserAccountById(user.id);
}).then(function (userAccount) {
  // I got a user account!
});
  1. 返回一个同步值（或者undefined)
getUserByName('nolan').then(function (user) {
  if (inMemoryCache[user.id]) {
    return inMemoryCache[user.id];    // returning a synchronous value!
  }
  return getUserAccountById(user.id); // returning a promise!
}).then(function (userAccount) {
  // I got a user account!
});

函数什么都不返回等于返回了 undefined 目前为止，我们看到给 .then() 传递的都是函数，但是其实它可以接受非函数值：

later(1000)
  .then(later(2000))
  .then(function(data) {
    // data = later_1000
  });

给 .then() 传递非函数值时，实际上会被解析成 .then(null)，从而导致上一个 promise 对象的结果被“穿透”。于是，上面的代码等价于：

later(1000)
  .then(null)
  .then(function(data) {
    // data = later_1000
  });

为了避免不必要的麻烦，建议总是给 .then() 传递函数。

  1. 抛出一个同步错误。
getUserByName('nolan').then(function (user) {
  if (user.isLoggedOut()) {
    throw new Error('user logged out!'); // throwing a synchronous error!
  }
  if (inMemoryCache[user.id]) {
    return inMemoryCache[user.id];       // returning a synchronous value!
  }
  return getUserAccountById(user.id);    // returning a promise!
}).then(function (userAccount) {
  // I got a user account!
}).catch(function (err) {
  // Boo, I got an error!
});

cacth()和then(null, …)并不完全相同

下面两个代码是不等价的，当使用then(resolveHandler, rejectHandler)，rejectHandler不会捕获在resolveHandler中抛出的错误。

somePromise().then(function () {
  return someOtherPromise();
}).catch(function (err) {
  // handle error
});

somePromise().then(function () {
  return someOtherPromise();
}, function (err) {
  // handle error
});

对于每个promise对象来说，一旦它被创建，相关的异步代码就开始执行了

promise坠落现象 这个错误我在前文中提到的问题中间接的给出了。这个情况比较深奥，或许你永远写不出这样的代码，但是这种写法还是让笔者感到震惊。 你认为下面的代码会输出什么？

Promise.resolve('foo').then(Promise.resolve('bar')).then(function (result) {
  console.log(result);
});

如果你认为输出的是bar，那么你就错了。实际上它输出的是foo！

产生这样的输出是因为你给then方法传递了一个非函数（比如promise对象）的值，代码会这样理解：then(null)，因此导致前一个promise的结果产生了坠落的效果。你可以自己测试一下：

Promise.resolve('foo').then(null).then(function (result) {
  console.log(result);
});

让我们回到之前讲解promise vs promise factoriesde的地方。简而言之，如果你直接给then方法传递一个promise对象，代码的运行是和你所想的不一样的。then方法应当接受一个函数作为参数。因此你应当这样书写代码：

Promise.resolve('foo').then(function () {
  return Promise.resolve('bar');
}).then(function (result) {
  console.log(result);
});

promise数组依次执行

function fetch (api, ms, err = false) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    console.log(`fetch-${api}-${ms} start`)
    setTimeout(function () {
      err ? reject(`reject-${api}-${ms}`) : resolve(`resolve-${api}-${ms}`)
    }, ms)
  })
}

解法一
function loadData () {
  const promises = [fetch('API1', 3000), fetch('API2', 2000), fetch('API3', 5000)]
  promises.reduce((chain, promise) => {
    return chain.then((res) => {
      console.log(res)
      return promise
    })
  }, Promise.resolve('haha')).then(res => {
    console.log(res)
  })
}

loadData()
// 解法二
async function loadData () {
  const promises = [fetch('API1', 3000), fetch('API2', 2000), fetch('API3', 5000)]
  for (const promise of promises) {
    try {
      await promise.then(res => console.log(res))
    } catch (err) {
      console.error(err)
    }
  }
}

promise常见面试题

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
    console.log(1);
    resolve();
    console.log(2);
});
promise.then(() => {
    console.log(3);
});
console.log(4);

  输出结果为：1，2，4，3。

  解题思路：then方法是异步执行的。

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('success')
    reject('error')
  }, 1000)
})
promise.then((res)=>{
  console.log(res)
},(err)=>{
  console.log(err)
})

  输出结果：success

  解题思路：Promise状态一旦改变，无法在发生变更。

Promise.resolve(1)
  .then(2)
  .then(Promise.resolve(3))
  .then(console.log)

  输出结果：1

  解题思路：Promise的then方法的参数期望是函数，传入非函数则会发生值穿透。

setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout')
})
let p1 = new Promise((resolve)=>{
  console.log('Promise1')
  resolve('Promise2')
})
p1.then((res)=>{
  console.log(res)
})
console.log(1)

  输出结果：

    Promise1     1     Promise2     setTimeout

  解题思路：这个牵扯到js的执行队列问题，整个script代码，放在了macrotask queue中，执行到setTimeout时会新建一个macrotask queue。但是，promise.then放到了另一个任务队列microtask queue中。script的执行引擎会取1个macrotask queue中的task，执行之。然后把所有microtask queue顺序执行完，再取setTimeout所在的macrotask queue按顺序开始执行。（具体参考www.zhihu.com/question/36…）

setImmediate(function(){
    console.log(1);
},0);
setTimeout(function(){
    console.log(2);
},0);
new Promise(function(resolve){
    console.log(3);
    resolve();
    console.log(4);
}).then(function(){
    console.log(5);
});
console.log(6);
process.nextTick(function(){
    console.log(7);
});
console.log(8);

结果是：3 4 6 8 7 5 2 1

优先级关系如下：

process.nextTick > promise.then > setTimeout > setImmediate

V8实现中，两个队列各包含不同的任务：

macrotasks: script(整体代码),setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O, UI rendering
microtasks: process.nextTick, Promises, Object.observe, MutationObserver

执行过程如下：JavaScript引擎首先从macrotask queue中取出第一个任务，执行完毕后，将microtask queue中的所有任务取出，按顺序全部执行；然后再从macrotask queue中取下一个，执行完毕后，再次将microtask queue中的全部取出；循环往复，直到两个queue中的任务都取完。

解释：代码开始执行时，所有这些代码在macrotask queue中，取出来执行之。后面遇到了setTimeout，又加入到macrotask queue中，然后，遇到了promise.then，放入到了另一个队列microtask queue。等整个execution context stack执行完后，下一步该取的是microtask queue中的任务了。因此promise.then的回调比setTimeout先执行。 5.

Promise.resolve(1)
    .then((res) => {
        console.log(res);
        return 2;
    })
    .catch((err) => {
        return 3;
    })
    .then((res) => {
        console.log(res);
    });

  输出结果：1 2

  解题思路：Promise首先resolve(1)，接着就会执行then函数，因此会输出1，然后在函数中返回2。因为是resolve函数，因此后面的catch函数不会执行，而是直接执行第二个then函数，因此会输出2。

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
console.log('开始');
resolve('success');
}, 5000);
});
 
const start = Date.now();
promise.then((res) => {
console.log(res, Date.now() - start);
});
 
promise.then((res) => {
console.log(res, Date.now() - start);
});

  输出结果：

    开始

    success 5002

    success 5002

  解题思路：promise 的**.then或者.catch可以被调用多次，但这里 Promise 构造函数只执行一次。或者说 promise 内部状态一经改变，并且有了一个值，那么后续每次调用.then** 或者**.catch**都会直接拿到该值。

let p1 = new Promise((resolve,reject)=>{
  let num = 6
  if(num<5){
    console.log('resolve1')
    resolve(num)
  }else{
    console.log('reject1')
    reject(num)
  }
})
p1.then((res)=>{
  console.log('resolve2')
  console.log(res)
},(rej)=>{
  console.log('reject2')
  let p2 = new Promise((resolve,reject)=>{
    if(rej*2>10){
      console.log('resolve3')
      resolve(rej*2)
    }else{
      console.log('reject3')
      reject(rej*2)
    }
  })
&emsp;&emsp;return p2
}).then((res)=>{
  console.log('resolve4')
  console.log(res)
},(rej)=>{
  console.log('reject4')
  console.log(rej)
})

  输出结果：

    reject1     reject2     resolve3     resolve4     12

  解题思路：我们上面说了Promise的先进之处在于可以在then方法中继续写Promise对象并返回。

new Promise(resolve => {
  console.log(1);
  resolve(3);
  new Promise((resolve2 => {
    resolve2(4)
  })).then(res => {
    console.log(res)
  })
}).then(num => {
  console.log(num)
});
console.log(2)

输出1 2 4 3

9.重头戏！！！！实现一个简单的Promise

function Promise(fn){
  var status = 'pending'
  function successNotify(){
      status = 'fulfilled'//状态变为fulfilled
      toDoThen.apply(undefined, arguments)//执行回调
  }
  function failNotify(){
      status = 'rejected'//状态变为rejected
      toDoThen.apply(undefined, arguments)//执行回调
  }
  function toDoThen(){
      setTimeout(()=>{ // 保证回调是异步执行的
          if(status === 'fulfilled'){
              for(let i =0; i< successArray.length;i ++)    {
                  successArray[i].apply(undefined, arguments)//执行then里面的回掉函数
              }
          }else if(status === 'rejected'){
              for(let i =0; i< failArray.length;i ++)    {
                  failArray[i].apply(undefined, arguments)//执行then里面的回掉函数
              }
          }
      })
  }
  var successArray = []
  var failArray = []
  fn.call(undefined, successNotify, failNotify)
  return {
      then: function(successFn, failFn){
          successArray.push(successFn)
          failArray.push(failFn)
          return undefined // 此处应该返回一个Promise
      }
  }
}

  解题思路：Promise中的resolve和reject用于改变Promise的状态和传参，then中的参数必须是作为回调执行的函数。因此，当Promise改变状态之后会调用回调函数，根据状态的不同选择需要执行的回调函数。

async await

ES2017 标准引入了 async 函数，使得异步操作变得更加方便。

async 函数是什么？一句话，它就是 Generator 函数的语法糖。

前文有一个 Generator 函数，依次读取两个文件。

var fs = require('fs');

var readFile = function (fileName) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    fs.readFile(fileName, function(error, data) {
      if (error) reject(error);
      resolve(data);
    });
  });
};

var gen = function* () {
  var f1 = yield readFile('/etc/fstab');
  var f2 = yield readFile('/etc/shells');
  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

写成async函数，就是下面这样。

var asyncReadFile = async function () {
  var f1 = await readFile('/etc/fstab');
  var f2 = await readFile('/etc/shells');
  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

一比较就会发现，async函数就是将 Generator 函数的星号（*）替换成async，将yield替换成await，仅此而已。

async函数对 Generator 函数的改进，体现在以下四点。

（1）内置执行器。

Generator 函数的执行必须靠执行器，所以才有了co模块，而async函数自带执行器。也就是说，async函数的执行，与普通函数一模一样，只要一行。

var result = asyncReadFile();

上面的代码调用了asyncReadFile函数，然后它就会自动执行，输出最后结果。这完全不像 Generator 函数，需要调用next方法，或者用co模块，才能真正执行，得到最后结果。

（2）更好的语义。

async和await，比起星号和yield，语义更清楚了。async表示函数里有异步操作，await表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。

（3）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，可以是Promise 对象和原始类型的值（数值、字符串和布尔值，但这时等同于同步操作）。

（4）返回值是 Promise。

async函数的返回值是 Promise 对象，这比 Generator 函数的返回值是 Iterator 对象方便多了。你可以用then方法指定下一步的操作。

进一步说，async函数完全可以看作多个异步操作，包装成的一个 Promise 对象，而await命令就是内部then命令的语法糖。

用法

基本用法

async函数返回一个 Promise 对象，可以使用then方法添加回调函数。当函数执行的时候，一旦遇到await就会先返回，等到异步操作完成，再接着执行函数体内后面的语句。

下面是一个例子。

async function getStockPriceByName(name) {
  var symbol = await getStockSymbol(name);
  var stockPrice = await getStockPrice(symbol);
  return stockPrice;
}

getStockPriceByName('goog').then(function (result) {
  console.log(result);
});

上面代码是一个获取股票报价的函数，函数前面的async关键字，表明该函数内部有异步操作。调用该函数时，会立即返回一个Promise对象。

下面是另一个例子，指定多少毫秒后输出一个值。

function timeout(ms) {
  return new Promise((resolve) => {
    setTimeout(resolve, ms);
  });
}

async function asyncPrint(value, ms) {
  await timeout(ms);
  console.log(value);
}

asyncPrint('hello world', 50);

上面代码指定50毫秒以后，输出hello world。

由于async函数返回的是 Promise 对象，可以作为await命令的参数。所以，上面的例子也可以写成下面的形式。

async function timeout(ms) {
  await new Promise((resolve) => {
    setTimeout(resolve, ms);
  });
}

async function asyncPrint(value, ms) {
  await timeout(ms);
  console.log(value);
}

asyncPrint('hello world', 50);

async 函数有多种使用形式。

// 函数声明
async function foo() {}

// 函数表达式
const foo = async function () {};

// 对象的方法
let obj = { async foo() {} };
obj.foo().then(...)

// Class 的方法
class Storage {
  constructor() {
    this.cachePromise = caches.open('avatars');
  }

  async getAvatar(name) {
    const cache = await this.cachePromise;
    return cache.match(`/avatars/${name}.jpg`);
  }
}

const storage = new Storage();
storage.getAvatar('jake').then(…);

// 箭头函数
const foo = async () => {};

语法

async函数的语法规则总体上比较简单，难点是错误处理机制。

返回 Promise 对象

async函数返回一个 Promise 对象。

async函数内部return语句返回的值，会成为then方法回调函数的参数。

async function f() {
  return 'hello world';
}

f().then(v => console.log(v))
// "hello world"

上面代码中，函数f内部return命令返回的值，会被then方法回调函数接收到。

async函数内部抛出错误，会导致返回的 Promise 对象变为reject状态。抛出的错误对象会被catch方法回调函数接收到。

async function f() {
  throw new Error('出错了');
}

f().then(
  v => console.log(v),
  e => console.log(e)
)
// Error: 出错了

Promise 对象的状态变化

async函数返回的 Promise 对象，必须等到内部所有await命令后面的 Promise 对象执行完，才会发生状态改变，除非遇到return语句或者抛出错误。也就是说，只有async函数内部的异步操作执行完，才会执行then方法指定的回调函数。

下面是一个例子。

async function getTitle(url) {
  let response = await fetch(url);
  let html = await response.text();
  return html.match(/<title>([\s\S]+)<\/title>/i)[1];
}
getTitle('https://tc39.github.io/ecma262/').then(console.log)
// "ECMAScript 2017 Language Specification"

上面代码中，函数getTitle内部有三个操作：抓取网页、取出文本、匹配页面标题。只有这三个操作全部完成，才会执行then方法里面的console.log。

await 命令

正常情况下，await命令后面是一个 Promise 对象。如果不是，会被转成一个立即resolve的 Promise 对象。

async function f() {
  return await 123;
}

f().then(v => console.log(v))
// 123

上面代码中，await命令的参数是数值123，它被转成 Promise 对象，并立即resolve。

await命令后面的 Promise 对象如果变为reject状态，则reject的参数会被catch方法的回调函数接收到。

async function f() {
  await Promise.reject('出错了');
}

f()
.then(v => console.log(v))
.catch(e => console.log(e))
// 出错了

注意，上面代码中，await语句前面没有return，但是reject方法的参数依然传入了catch方法的回调函数。这里如果在await前面加上return，效果是一样的。

只要一个await语句后面的 Promise 变为reject，那么整个async函数都会中断执行。

async function f() {
  await Promise.reject('出错了');
  await Promise.resolve('hello world'); // 不会执行
}

上面代码中，第二个await语句是不会执行的，因为第一个await语句状态变成了reject。

有时，我们希望即使前一个异步操作失败，也不要中断后面的异步操作。这时可以将第一个await放在try...catch结构里面，这样不管这个异步操作是否成功，第二个await都会执行。

async function f() {
  try {
    await Promise.reject('出错了');
  } catch(e) {
  }
  return await Promise.resolve('hello world');
}

f()
.then(v => console.log(v))
// hello world

另一种方法是await后面的 Promise 对象再跟一个catch方法，处理前面可能出现的错误。

async function f() {
  await Promise.reject('出错了')
    .catch(e => console.log(e));
  return await Promise.resolve('hello world');
}

f()
.then(v => console.log(v))
// 出错了
// hello world

错误处理

如果await后面的异步操作出错，那么等同于async函数返回的 Promise 对象被reject。

async function f() {
  await new Promise(function (resolve, reject) {
    throw new Error('出错了');
  });
}

f()
.then(v => console.log(v))
.catch(e => console.log(e))
// Error：出错了

上面代码中，async函数f执行后，await后面的 Promise 对象会抛出一个错误对象，导致catch方法的回调函数被调用，它的参数就是抛出的错误对象。具体的执行机制，可以参考后文的“async 函数的实现原理”。

防止出错的方法，也是将其放在try...catch代码块之中。

async function f() {
  try {
    await new Promise(function (resolve, reject) {
      throw new Error('出错了');
    });
  } catch(e) {
  }
  return await('hello world');
}

如果有多个await命令，可以统一放在try...catch结构中。

async function main() {
  try {
    var val1 = await firstStep();
    var val2 = await secondStep(val1);
    var val3 = await thirdStep(val1, val2);

    console.log('Final: ', val3);
  }
  catch (err) {
    console.error(err);
  }
}

下面的例子使用try...catch结构，实现多次重复尝试。

const superagent = require('superagent');
const NUM_RETRIES = 3;

async function test() {
  let i;
  for (i = 0; i < NUM_RETRIES; ++i) {
    try {
      await superagent.get('http://google.com/this-throws-an-error');
      break;
    } catch(err) {}
  }
  console.log(i); // 3
}

test();

上面代码中，如果await操作成功，就会使用break语句退出循环；如果失败，会被catch语句捕捉，然后进入下一轮循环。

使用注意点

第一点，前面已经说过，await命令后面的Promise对象，运行结果可能是rejected，所以最好把await命令放在try...catch代码块中。

async function myFunction() {
  try {
    await somethingThatReturnsAPromise();
  } catch (err) {
    console.log(err);
  }
}

// 另一种写法

async function myFunction() {
  await somethingThatReturnsAPromise()
  .catch(function (err) {
    console.log(err);
  };
}

第二点，多个await命令后面的异步操作，如果不存在继发关系，最好让它们同时触发。

let foo = await getFoo();
let bar = await getBar();

上面代码中，getFoo和getBar是两个独立的异步操作（即互不依赖），被写成继发关系。这样比较耗时，因为只有getFoo完成以后，才会执行getBar，完全可以让它们同时触发。

// 写法一
let [foo, bar] = await Promise.all([getFoo(), getBar()]);

// 写法二
let fooPromise = getFoo();
let barPromise = getBar();
let foo = await fooPromise;
let bar = await barPromise;

上面两种写法，getFoo和getBar都是同时触发，这样就会缩短程序的执行时间。

第三点，await命令只能用在async函数之中，如果用在普通函数，就会报错。

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];

  // 报错
  docs.forEach(function (doc) {
    await db.post(doc);
  });
}

上面代码会报错，因为await用在普通函数之中了。但是，如果将forEach方法的参数改成async函数，也有问题。

function dbFuc(db) { //这里不需要 async
  let docs = [{}, {}, {}];

  // 可能得到错误结果
  docs.forEach(async function (doc) {
    await db.post(doc);
  });
}

上面代码可能不会正常工作，原因是这时三个db.post操作将是并发执行，也就是同时执行，而不是继发执行。正确的写法是采用for循环。

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];

  for (let doc of docs) {
    await db.post(doc);
  }
}

如果确实希望多个请求并发执行，可以使用Promise.all方法。

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];
  let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));

  let results = await Promise.all(promises);
  console.log(results);
}

// 或者使用下面的写法

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];
  let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));

  let results = [];
  for (let promise of promises) {
    results.push(await promise);
  }
  console.log(results);
}

async 函数的实现原理

async 函数的实现原理，就是将 Generator 函数和自动执行器，包装在一个函数里。

async function fn(args) {
  // ...
}

// 等同于

function fn(args) {
  return spawn(function* () {
    // ...
  });
}

所有的async函数都可以写成上面的第二种形式，其中的spawn函数就是自动执行器。

下面给出spawn函数的实现，基本就是前文自动执行器的翻版。

function spawn(genF) {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    var gen = genF();
    function step(nextF) {
      try {
        var next = nextF();
      } catch(e) {
        return reject(e);
      }
      if(next.done) {
        return resolve(next.value);
      }
      Promise.resolve(next.value).then(function(v) {
        step(function() { return gen.next(v); });
      }, function(e) {
        step(function() { return gen.throw(e); });
      });
    }
    step(function() { return gen.next(undefined); });
  });
}

与其他异步处理方法的比较

我们通过一个例子，来看 async 函数与 Promise、Generator 函数的比较。

假定某个 DOM 元素上面，部署了一系列的动画，前一个动画结束，才能开始后一个。如果当中有一个动画出错，就不再往下执行，返回上一个成功执行的动画的返回值。

首先是 Promise 的写法。

function chainAnimationsPromise(elem, animations) {

  // 变量ret用来保存上一个动画的返回值
  var ret = null;

  // 新建一个空的Promise
  var p = Promise.resolve();

  // 使用then方法，添加所有动画
  for(var anim of animations) {
    p = p.then(function(val) {
      ret = val;
      return anim(elem);
    });
  }

  // 返回一个部署了错误捕捉机制的Promise
  return p.catch(function(e) {
    /* 忽略错误，继续执行 */
  }).then(function() {
    return ret;
  });

}

虽然 Promise 的写法比回调函数的写法大大改进，但是一眼看上去，代码完全都是 Promise 的 API（then、catch等等），操作本身的语义反而不容易看出来。

接着是 Generator 函数的写法。

function chainAnimationsGenerator(elem, animations) {

  return spawn(function*() {
    var ret = null;
    try {
      for(var anim of animations) {
        ret = yield anim(elem);
      }
    } catch(e) {
      /* 忽略错误，继续执行 */
    }
    return ret;
  });

}

上面代码使用 Generator 函数遍历了每个动画，语义比 Promise 写法更清晰，用户定义的操作全部都出现在spawn函数的内部。这个写法的问题在于，必须有一个任务运行器，自动执行 Generator 函数，上面代码的spawn函数就是自动执行器，它返回一个 Promise 对象，而且必须保证yield语句后面的表达式，必须返回一个 Promise。

最后是 async 函数的写法。

async function chainAnimationsAsync(elem, animations) {
  var ret = null;
  try {
    for(var anim of animations) {
      ret = await anim(elem);
    }
  } catch(e) {
    /* 忽略错误，继续执行 */
  }
  return ret;
}

可以看到Async函数的实现最简洁，最符合语义，几乎没有语义不相关的代码。它将Generator写法中的自动执行器，改在语言层面提供，不暴露给用户，因此代码量最少。如果使用Generator写法，自动执行器需要用户自己提供。

实例：按顺序完成异步操作

实际开发中，经常遇到一组异步操作，需要按照顺序完成。比如，依次远程读取一组 URL，然后按照读取的顺序输出结果。

Promise 的写法如下。

function logInOrder(urls) {
  // 远程读取所有URL
  const textPromises = urls.map(url => {
    return fetch(url).then(response => response.text());
  });

  // 按次序输出
  textPromises.reduce((chain, textPromise) => {
    return chain.then(() => textPromise)
      .then(text => console.log(text));
  }, Promise.resolve());
}

上面代码使用fetch方法，同时远程读取一组 URL。每个fetch操作都返回一个 Promise 对象，放入textPromises数组。然后，reduce方法依次处理每个 Promise 对象，然后使用then，将所有 Promise 对象连起来，因此就可以依次输出结果。

这种写法不太直观，可读性比较差。下面是 async 函数实现。

async function logInOrder(urls) {
  for (const url of urls) {
    const response = await fetch(url);
    console.log(await response.text());
  }
}

上面代码确实大大简化，问题是所有远程操作都是继发。只有前一个URL返回结果，才会去读取下一个URL，这样做效率很差，非常浪费时间。我们需要的是并发发出远程请求。

async function logInOrder(urls) {
  // 并发读取远程URL
  const textPromises = urls.map(async url => {
    const response = await fetch(url);
    return response.text();
  });

  // 按次序输出
  for (const textPromise of textPromises) {
    console.log(await textPromise);
  }
}

上面代码中，虽然map方法的参数是async函数，但它是并发执行的，因为只有async函数内部是继发执行，外部不受影响。后面的for..of循环内部使用了await，因此实现了按顺序输出。

异步遍历器

《遍历器》一章说过，Iterator 接口是一种数据遍历的协议，只要调用遍历器对象的next方法，就会得到一个对象，表示当前遍历指针所在的那个位置的信息。next方法返回的对象的结构是{value, done}，其中value表示当前的数据的值，done是一个布尔值，表示遍历是否结束。

这里隐含着一个规定，next方法必须是同步的，只要调用就必须立刻返回值。也就是说，一旦执行next方法，就必须同步地得到value和done这两个属性。如果遍历指针正好指向同步操作，当然没有问题，但对于异步操作，就不太合适了。目前的解决方法是，Generator 函数里面的异步操作，返回一个 Thunk 函数或者 Promise 对象，即value属性是一个 Thunk 函数或者 Promise 对象，等待以后返回真正的值，而done属性则还是同步产生的。

目前，有一个提案，为异步操作提供原生的遍历器接口，即value和done这两个属性都是异步产生，这称为”异步遍历器“（Async Iterator）。

异步遍历的接口

异步遍历器的最大的语法特点，就是调用遍历器的next方法，返回的是一个 Promise 对象。

asyncIterator
  .next()
  .then(
    ({ value, done }) => /* ... */
  );

上面代码中，asyncIterator是一个异步遍历器，调用next方法以后，返回一个 Promise 对象。因此，可以使用then方法指定，这个 Promise 对象的状态变为resolve以后的回调函数。回调函数的参数，则是一个具有value和done两个属性的对象，这个跟同步遍历器是一样的。

我们知道，一个对象的同步遍历器的接口，部署在Symbol.iterator属性上面。同样地，对象的异步遍历器接口，部署在Symbol.asyncIterator属性上面。不管是什么样的对象，只要它的Symbol.asyncIterator属性有值，就表示应该对它进行异步遍历。

下面是一个异步遍历器的例子。

const asyncIterable = createAsyncIterable(['a', 'b']);
const asyncIterator = asyncIterable[Symbol.asyncIterator]();

asyncIterator
.next()
.then(iterResult1 => {
  console.log(iterResult1); // { value: 'a', done: false }
  return asyncIterator.next();
})
.then(iterResult2 => {
  console.log(iterResult2); // { value: 'b', done: false }
  return asyncIterator.next();
})
.then(iterResult3 => {
  console.log(iterResult3); // { value: undefined, done: true }
});

上面代码中，异步遍历器其实返回了两次值。第一次调用的时候，返回一个 Promise 对象；等到 Promise 对象resolve了，再返回一个表示当前数据成员信息的对象。这就是说，异步遍历器与同步遍历器最终行为是一致的，只是会先返回 Promise 对象，作为中介。

由于异步遍历器的next方法，返回的是一个 Promise 对象。因此，可以把它放在await命令后面。

async function f() {
  const asyncIterable = createAsyncIterable(['a', 'b']);
  const asyncIterator = asyncIterable[Symbol.asyncIterator]();
  console.log(await asyncIterator.next());
  // { value: 'a', done: false }
  console.log(await asyncIterator.next());
  // { value: 'b', done: false }
  console.log(await asyncIterator.next());
  // { value: undefined, done: true }
}

上面代码中，next方法用await处理以后，就不必使用then方法了。整个流程已经很接近同步处理了。

注意，异步遍历器的next方法是可以连续调用的，不必等到上一步产生的Promise对象resolve以后再调用。这种情况下，next方法会累积起来，自动按照每一步的顺序运行下去。下面是一个例子，把所有的next方法放在Promise.all方法里面。

const asyncGenObj = createAsyncIterable(['a', 'b']);
const [{value: v1}, {value: v2}] = await Promise.all([
  asyncGenObj.next(), asyncGenObj.next()
]);

console.log(v1, v2); // a b

另一种用法是一次性调用所有的next方法，然后await最后一步操作。

const writer = openFile('someFile.txt');
writer.next('hello');
writer.next('world');
await writer.return();

for await...of

前面介绍过，for...of循环用于遍历同步的 Iterator 接口。新引入的for await...of循环，则是用于遍历异步的 Iterator 接口。

async function f() {
  for await (const x of createAsyncIterable(['a', 'b'])) {
    console.log(x);
  }
}
// a
// b

上面代码中，createAsyncIterable()返回一个异步遍历器，for...of循环自动调用这个遍历器的next方法，会得到一个Promise对象。await用来处理这个Promise对象，一旦resolve，就把得到的值（x）传入for...of的循环体。

for await...of循环的一个用途，是部署了 asyncIterable 操作的异步接口，可以直接放入这个循环。

let body = '';
for await(const data of req) body += data;
const parsed = JSON.parse(body);
console.log('got', parsed);

上面代码中，req是一个 asyncIterable 对象，用来异步读取数据。可以看到，使用for await...of循环以后，代码会非常简洁。

如果next方法返回的Promise对象被reject，那么就要用try...catch捕捉。

async function () {
  try {
    for await (const x of createRejectingIterable()) {
      console.log(x);
    }
  } catch (e) {
    console.error(e);
  }
}

注意，for await...of循环也可以用于同步遍历器。

(async function () {
  for await (const x of ['a', 'b']) {
    console.log(x);
  }
})();
// a
// b

异步Generator函数

就像 Generator 函数返回一个同步遍历器对象一样，异步 Generator 函数的作用，是返回一个异步遍历器对象。

在语法上，异步 Generator 函数就是async函数与 Generator 函数的结合。

async function* readLines(path) {
  let file = await fileOpen(path);

  try {
    while (!file.EOF) {
      yield await file.readLine();
    }
  } finally {
    await file.close();
  }
}

上面代码中，异步操作前面使用await关键字标明，即await后面的操作，应该返回Promise对象。凡是使用yield关键字的地方，就是next方法的停下来的地方，它后面的表达式的值（即await file.readLine()的值），会作为next()返回对象的value属性，这一点是于同步Generator函数一致的。

可以像下面这样，使用上面代码定义的异步Generator函数。

for await (const line of readLines(filePath)) {
  console.log(line);
}

异步 Generator 函数可以与for await...of循环结合起来使用。

async function* prefixLines(asyncIterable) {
  for await (const line of asyncIterable) {
    yield '> ' + line;
  }
}

yield命令依然是立刻返回的，但是返回的是一个Promise对象。

async function* asyncGenerator() {
  console.log('Start');
  const result = await doSomethingAsync(); // (A)
  yield 'Result: '+ result; // (B)
  console.log('Done');
}

上面代码中，调用next方法以后，会在B处暂停执行，yield命令立刻返回一个Promise对象。这个Promise对象不同于A处await命令后面的那个 Promise 对象。主要有两点不同，一是A处的Promise对象resolve以后产生的值，会放入result变量；二是B处的Promise对象resolve以后产生的值，是表达式'Result： ' + result的值；二是A处的 Promise 对象一定先于B处的 Promise 对象resolve。

如果异步 Generator 函数抛出错误，会被 Promise 对象reject，然后抛出的错误被catch方法捕获。

async function* asyncGenerator() {
  throw new Error('Problem!');
}

asyncGenerator()
.next()
.catch(err => console.log(err)); // Error: Problem!

注意，普通的 async 函数返回的是一个 Promise 对象，而异步 Generator 函数返回的是一个异步Iterator对象。基本上，可以这样理解，async函数和异步 Generator 函数，是封装异步操作的两种方法，都用来达到同一种目的。区别在于，前者自带执行器，后者通过for await...of执行，或者自己编写执行器。下面就是一个异步 Generator 函数的执行器。

async function takeAsync(asyncIterable, count=Infinity) {
  const result = [];
  const iterator = asyncIterable[Symbol.asyncIterator]();
  while (result.length < count) {
    const {value,done} = await iterator.next();
    if (done) break;
    result.push(value);
  }
  return result;
}

上面代码中，异步Generator函数产生的异步遍历器，会通过while循环自动执行，每当await iterator.next()完成，就会进入下一轮循环。

下面是这个自动执行器的一个使用实例。

async function f() {
  async function* gen() {
    yield 'a';
    yield 'b';
    yield 'c';
  }

  return await takeAsync(gen());
}

f().then(function (result) {
  console.log(result); // ['a', 'b', 'c']
})

异步 Generator 函数出现以后，JavaScript就有了四种函数形式：普通函数、async 函数、Generator 函数和异步 Generator 函数。请注意区分每种函数的不同之处。

最后，同步的数据结构，也可以使用异步 Generator 函数。

async function* createAsyncIterable(syncIterable) {
  for (const elem of syncIterable) {
    yield elem;
  }
}

上面代码中，由于没有异步操作，所以也就没有使用await关键字。

yield* 语句

yield*语句也可以跟一个异步遍历器。

async function* gen1() {
  yield 'a';
  yield 'b';
  return 2;
}

async function* gen2() {
  const result = yield* gen1();
}

上面代码中，gen2函数里面的result变量，最后的值是2。

与同步Generator函数一样，for await...of循环会展开yield*。

(async function () {
  for await (const x of gen2()) {
    console.log(x);
  }
})();
// a
// b
avatar
文章
阅读
粉丝

友情链接：