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JavaScript(ES6)

最佳答案 53678位专家为你答疑解惑

JavaScript(ES6) - Async

异步编程对JavaScript语言太重要。Javascript语言的执行环境是“单线程”的,如果没有异步编程,根本没法用,非卡死不可。

ES6诞生以前,异步编程的方法,大概有下面四种。

回调函数事件监听发布/订阅Promise 对象

ES6将JavaScript异步编程带入了一个全新的阶段,ES7的Async函数更是提出了异步编程的终极解决方案。

基本概念异步

所谓"异步",简单说就是一个任务分成两段,先执行第一段,然后转而执行其他任务,等做好了准备,再回过头执行第二段。

比如,有一个任务是读取文件进行处理,任务的第一段是向操作系统发出请求,要求读取文件。然后,程序执行其他任务,等到操作系统返回文件,再接着执行任务的第二段(处理文件)。这种不连续的执行,就叫做异步。

相应地,连续的执行就叫做同步。由于是连续执行,不能插入其他任务,所以操作系统从硬盘读取文件的这段时间,程序只能干等着。

回调函数

JavaScript语言对异步编程的实现,就是回调函数。所谓回调函数,就是把任务的第二段单独写在一个函数里面,等到重新执行这个任务的时候,就直接调用这个函数。它的英语名字callback,直译过来就是"重新调用"。

读取文件进行处理,是这样写的。

fs.readFile('/etc/passwd', function (err, data) {  if (err) throw err;  console.log(data);});

上面代码中,readFile函数的第二个参数,就是回调函数,也就是任务的第二段。等到操作系统返回了/etc/passwd这个文件以后,回调函数才会执行。

一个有趣的问题是,为什么Node.js约定,回调函数的第一个参数,必须是错误对象err(如果没有错误,该参数就是null)?原因是执行分成两段,在这两段之间抛出的错误,程序无法捕捉,只能当作参数,传入第二段。

Promise

回调函数本身并没有问题,它的问题出现在多个回调函数嵌套。假定读取A文件之后,再读取B文件,代码如下。

fs.readFile(fileA, function (err, data) {  fs.readFile(fileB, function (err, data) {    // ...  });});

不难想象,如果依次读取多个文件,就会出现多重嵌套。代码不是纵向发展,而是横向发展,很快就会乱成一团,无法管理。这种情况就称为"回调函数地狱"(callback hell)。

Promise就是为了解决这个问题而提出的。它不是新的语法功能,而是一种新的写法,允许将回调函数的嵌套,改成链式调用。采用Promise,连续读取多个文件,写法如下。

var readFile=require('fs-readfile-promise');readFile(fileA).then(function(data){  console.log(data.toString());}).then(function(){  return readFile(fileB);}).then(function(data){  console.log(data.toString());}).catch(function(err) {  console.log(err);});

上面代码中,我使用了fs-readfile-promise模块,它的作用就是返回一个Promise版本的readFile函数。Promise提供then方法加载回调函数,catch方法捕捉执行过程中抛出的错误。

可以看到,Promise 的写法只是回调函数的改进,使用then方法以后,异步任务的两段执行看得更清楚了,除此以外,并无新意。

Promise 的最大问题是代码冗余,原来的任务被Promise 包装了一下,不管什么操作,一眼看去都是一堆 then,原来的语义变得很不清楚。

那么,有没有更好的写法呢?

Generator函数协程

传统的编程语言,早有异步编程的解决方案(其实是多任务的解决方案)。其中有一种叫做"协程"(coroutine),意思是多个线程互相协作,完成异步任务。

协程有点像函数,又有点像线程。它的运行流程大致如下。

第一步,协程A开始执行。第二步,协程A执行到一半,进入暂停,执行权转移到协程B。第三步,(一段时间后)协程B交还执行权。第四步,协程A恢复执行。

上面流程的协程A,就是异步任务,因为它分成两段(或多段)执行。

举例来说,读取文件的协程写法如下。

function *asyncJob() {  // ...其他代码  var f=yield readFile(fileA);  // ...其他代码}

上面代码的函数asyncJob是一个协程,它的奥妙就在其中的yield命令。它表示执行到此处,执行权将交给其他协程。也就是说,yield命令是异步两个阶段的分界线。

协程遇到yield命令就暂停,等到执行权返回,再从暂停的地方继续往后执行。它的最大优点,就是代码的写法非常像同步操作,如果去除yield命令,简直一模一样。

Generator函数的概念

Generator函数是协程在ES6的实现,最大特点就是可以交出函数的执行权(即暂停执行)。

整个Generator函数就是一个封装的异步任务,或者说是异步任务的容器。异步操作需要暂停的地方,都用yield语句注明。Generator函数的执行方法如下。

function* gen(x){  var y=yield x + 2;  return y;}var g=gen(1);g.next() // { value: 3, done: false }g.next() // { value: undefined, done: true }

上面代码中,调用Generator函数,会返回一个内部指针(即遍历器)g 。这是Generator函数不同于普通函数的另一个地方,即执行它不会返回结果,返回的是指针对象。调用指针g的next方法,会移动内部指针(即执行异步任务的第一段),指向第一个遇到的yield语句,上例是执行到x + 2为止。

换言之,next方法的作用是分阶段执行Generator函数。每次调用next方法,会返回一个对象,表示当前阶段的信息(value属性和done属性)。value属性是yield语句后面表达式的值,表示当前阶段的值;done属性是一个布尔值,表示Generator函数是否执行完毕,即是否还有下一个阶段。

Generator函数的数据交换和错误处理

Generator函数可以暂停执行和恢复执行,这是它能封装异步任务的根本原因。除此之外,它还有两个特性,使它可以作为异步编程的完整解决方案:函数体内外的数据交换和错误处理机制。

next方法返回值的value属性,是Generator函数向外输出数据;next方法还可以接受参数,这是向Generator函数体内输入数据。

function* gen(x){  var y=yield x + 2;  return y;}var g=gen(1);g.next() // { value: 3, done: false }g.next(2) // { value: 2, done: true }

上面代码中,第一个next方法的value属性,返回表达式x + 2的值(3)。第二个next方法带有参数2,这个参数可以传入 Generator 函数,作为上个阶段异步任务的返回结果,被函数体内的变量y接收。因此,这一步的 value 属性,返回的就是2(变量y的值)。

Generator 函数内部还可以部署错误处理代码,捕获函数体外抛出的错误。

function* gen(x){  try {    var y=yield x + 2;  } catch (e){    console.log(e);  }  return y;}var g=gen(1);g.next();g.throw('出错了');// 出错了

上面代码的最后一行,Generator函数体外,使用指针对象的throw方法抛出的错误,可以被函数体内的try ...catch代码块捕获。这意味着,出错的代码与处理错误的代码,实现了时间和空间上的分离,这对于异步编程无疑是很重要的。

异步任务的封装

下面看看如何使用 Generator 函数,执行一个真实的异步任务。

var fetch=require('node-fetch');function* gen(){  var url='https://api.github.com/users/github';  var result=yield fetch(url);  console.log(result.bio);}

上面代码中,Generator函数封装了一个异步操作,该操作先读取一个远程接口,然后从JSON格式的数据解析信息。就像前面说过的,这段代码非常像同步操作,除了加上了yield命令。

执行这段代码的方法如下。

var g=gen();var result=g.next();result.value.then(function(data){  return data.json();}).then(function(data){  g.next(data);});

上面代码中,首先执行Generator函数,获取遍历器对象,然后使用next 方法(第二行),执行异步任务的第一阶段。由于Fetch模块返回的是一个Promise对象,因此要用then方法调用下一个next 方法。

可以看到,虽然 Generator 函数将异步操作表示得很简洁,但是流程管理却不方便(即何时执行第一阶段、何时执行第二阶段)。

Thunk函数参数的求值策略

Thunk函数早在上个世纪60年代就诞生了。

那时,编程语言刚刚起步,计算机学家还在研究,编译器怎么写比较好。一个争论的焦点是"求值策略",即函数的参数到底应该何时求值。

var x=1;function f(m){  return m * 2;}f(x + 5)

上面代码先定义函数f,然后向它传入表达式x + 5。请问,这个表达式应该何时求值?

一种意见是"传值调用"(call by value),即在进入函数体之前,就计算x + 5的值(等于6),再将这个值传入函数f 。C语言就采用这种策略。

f(x + 5)// 传值调用时,等同于f(6)

另一种意见是"传名调用"(call by name),即直接将表达式x + 5传入函数体,只在用到它的时候求值。Haskell语言采用这种策略。

f(x + 5)// 传名调用时,等同于(x + 5) * 2

传值调用和传名调用,哪一种比较好?回答是各有利弊。传值调用比较简单,但是对参数求值的时候,实际上还没用到这个参数,有可能造成性能损失。

function f(a, b){  return b;}f(3 * x * x - 2 * x - 1, x);

上面代码中,函数f的第一个参数是一个复杂的表达式,但是函数体内根本没用到。对这个参数求值,实际上是不必要的。因此,有一些计算机学家倾向于"传名调用",即只在执行时求值。

Thunk函数的含义

编译器的"传名调用"实现,往往是将参数放到一个临时函数之中,再将这个临时函数传入函数体。这个临时函数就叫做Thunk函数。

function f(m){  return m * 2;}f(x + 5);// 等同于var thunk=function () {  return x + 5;};function f(thunk){  return thunk() * 2;}

上面代码中,函数f的参数x + 5被一个函数替换了。凡是用到原参数的地方,对Thunk函数求值即可。

这就是Thunk函数的定义,它是"传名调用"的一种实现策略,用来替换某个表达式。

JavaScript语言的Thunk函数

JavaScript语言是传值调用,它的Thunk函数含义有所不同。在JavaScript语言中,Thunk函数替换的不是表达式,而是多参数函数,将其替换成单参数的版本,且只接受回调函数作为参数。

// 正常版本的readFile(多参数版本)fs.readFile(fileName, callback);// Thunk版本的readFile(单参数版本)var readFileThunk=Thunk(fileName);readFileThunk(callback);var Thunk=function (fileName){  return function (callback){    return fs.readFile(fileName, callback);  };};

上面代码中,fs模块的readFile方法是一个多参数函数,两个参数分别为文件名和回调函数。经过转换器处理,它变成了一个单参数函数,只接受回调函数作为参数。这个单参数版本,就叫做Thunk函数。

任何函数,只要参数有回调函数,就能写成Thunk函数的形式。下面是一个简单的Thunk函数转换器。

// ES5版本var Thunk=function(fn){  return function (){    var args=Array.prototype.slice.call(arguments);    return function (callback){      args.push(callback);      return fn.apply(this, args);    }  };};// ES6版本var Thunk=function(fn) {  return function (...args) {    return function (callback) {      return fn.call(this, ...args, callback);    }  };};

使用上面的转换器,生成fs.readFile的Thunk函数。

var readFileThunk=Thunk(fs.readFile);readFileThunk(fileA)(callback);

下面是另一个完整的例子。

function f(a, cb) {  cb(a);}let ft=Thunk(f);let log=console.log.bind(console);ft(1)(log) // 1
Thunkify模块

生产环境的转换器,建议使用Thunkify模块。

首先是安装。

$ npm install thunkify

使用方式如下。

var thunkify=require('thunkify');var fs=require('fs');var read=thunkify(fs.readFile);read('package.json')(function(err, str){  // ...});

Thunkify的源码与上一节那个简单的转换器非常像。

function thunkify(fn){  return function(){    var args=new Array(arguments.length);    var ctx=this;    for(var i=0; i < args.length; ++i) {      args[i]=arguments[i];    }    return function(done){      var called;      args.push(function(){        if (called) return;        called=true;        done.apply(null, arguments);      });      try {        fn.apply(ctx, args);      } catch (err) {        done(err);      }    }  }};

它的源码主要多了一个检查机制,变量called确保回调函数只运行一次。这样的设计与下文的Generator函数相关。请看下面的例子。

function f(a, b, callback){  var sum=a + b;  callback(sum);  callback(sum);}var ft=thunkify(f);var print=console.log.bind(console);ft(1, 2)(print);// 3

上面代码中,由于thunkify只允许回调函数执行一次,所以只输出一行结果。

Generator 函数的流程管理

你可能会问, Thunk函数有什么用?回答是以前确实没什么用,但是ES6有了Generator函数,Thunk函数现在可以用于Generator函数的自动流程管理。

Generator函数可以自动执行。

function* gen() {  // ...}var g=gen();var res=g.next();while(!res.done){  console.log(res.value);  res=g.next();}

上面代码中,Generator函数gen会自动执行完所有步骤。

但是,这不适合异步操作。如果必须保证前一步执行完,才能执行后一步,上面的自动执行就不可行。这时,Thunk函数就能派上用处。以读取文件为例。下面的Generator函数封装了两个异步操作。

var fs=require('fs');var thunkify=require('thunkify');var readFile=thunkify(fs.readFile);var gen=function* (){  var r1=yield readFile('/etc/fstab');  console.log(r1.toString());  var r2=yield readFile('/etc/shells');  console.log(r2.toString());};

上面代码中,yield命令用于将程序的执行权移出Generator函数,那么就需要一种方法,将执行权再交还给Generator函数。

这种方法就是Thunk函数,因为它可以在回调函数里,将执行权交还给Generator函数。为了便于理解,我们先看如何手动执行上面这个Generator函数。

var g=gen();var r1=g.next();r1.value(function(err, data){  if (err) throw err;  var r2=g.next(data);  r2.value(function(err, data){    if (err) throw err;    g.next(data);  });});

上面代码中,变量g是Generator函数的内部指针,表示目前执行到哪一步。next方法负责将指针移动到下一步,并返回该步的信息(value属性和done属性)。

仔细查看上面的代码,可以发现Generator函数的执行过程,其实是将同一个回调函数,反复传入next方法的value属性。这使得我们可以用递归来自动完成这个过程。

Thunk函数的自动流程管理

Thunk函数真正的威力,在于可以自动执行Generator函数。下面就是一个基于Thunk函数的Generator执行器。

function run(fn) {  var gen=fn();  function next(err, data) {    var result=gen.next(data);    if (result.done) return;    result.value(next);  }  next();}function* g() {  // ...}run(g);

上面代码的run函数,就是一个Generator函数的自动执行器。内部的next函数就是Thunk的回调函数。next函数先将指针移到Generator函数的下一步(gen.next方法),然后判断Generator函数是否结束(result.done属性),如果没结束,就将next函数再传入Thunk函数(result.value属性),否则就直接退出。

有了这个执行器,执行Generator函数方便多了。不管内部有多少个异步操作,直接把Generator函数传入run函数即可。当然,前提是每一个异步操作,都要是Thunk函数,也就是说,跟在yield命令后面的必须是Thunk函数。

var g=function* (){  var f1=yield readFile('fileA');  var f2=yield readFile('fileB');  // ...  var fn=yield readFile('fileN');};run(g);

上面代码中,函数g封装了n个异步的读取文件操作,只要执行run函数,这些操作就会自动完成。这样一来,异步操作不仅可以写得像同步操作,而且一行代码就可以执行。

Thunk函数并不是Generator函数自动执行的唯一方案。因为自动执行的关键是,必须有一种机制,自动控制Generator函数的流程,接收和交还程序的执行权。回调函数可以做到这一点,Promise 对象也可以做到这一点。

co模块基本用法

co模块是著名程序员TJ Holowaychuk于2013年6月发布的一个小工具,用于Generator函数的自动执行。

比如,有一个Generator函数,用于依次读取两个文件。

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

co模块可以让你不用编写Generator函数的执行器。

var co=require('co');co(gen);

上面代码中,Generator函数只要传入co函数,就会自动执行。

co函数返回一个Promise对象,因此可以用then方法添加回调函数。

co(gen).then(function (){  console.log('Generator 函数执行完成');});

上面代码中,等到Generator函数执行结束,就会输出一行提示。

co模块的原理

为什么co可以自动执行Generator函数?

前面说过,Generator就是一个异步操作的容器。它的自动执行需要一种机制,当异步操作有了结果,能够自动交回执行权。

两种方法可以做到这一点。

(1)回调函数。将异步操作包装成Thunk函数,在回调函数里面交回执行权。

(2)Promise 对象。将异步操作包装成Promise对象,用then方法交回执行权。

co模块其实就是将两种自动执行器(Thunk函数和Promise对象),包装成一个模块。使用co的前提条件是,Generator函数的yield命令后面,只能是Thunk函数或Promise对象。

上一节已经介绍了基于Thunk函数的自动执行器。下面来看,基于Promise对象的自动执行器。这是理解co模块必须的。

基于Promise对象的自动执行

还是沿用上面的例子。首先,把fs模块的readFile方法包装成一个Promise对象。

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

然后,手动执行上面的Generator函数。

var g=gen();g.next().value.then(function(data){  g.next(data).value.then(function(data){    g.next(data);  });});

手动执行其实就是用then方法,层层添加回调函数。理解了这一点,就可以写出一个自动执行器。

function run(gen){  var g=gen();  function next(data){    var result=g.next(data);    if (result.done) return result.value;    result.value.then(function(data){      next(data);    });  }  next();}run(gen);

上面代码中,只要Generator函数还没执行到最后一步,next函数就调用自身,以此实现自动执行。

co模块的源码

co就是上面那个自动执行器的扩展,它的源码只有几十行,非常简单。

首先,co函数接受Generator函数作为参数,返回一个 Promise 对象。

function co(gen) {  var ctx=this;  return new Promise(function(resolve, reject) {  });}

在返回的Promise对象里面,co先检查参数gen是否为Generator函数。如果是,就执行该函数,得到一个内部指针对象;如果不是就返回,并将Promise对象的状态改为resolved。

function co(gen) {  var ctx=this;  return new Promise(function(resolve, reject) {    if (typeof gen==='function') gen=gen.call(ctx);    if (!gen || typeof gen.next !=='function') return resolve(gen);  });}

接着,co将Generator函数的内部指针对象的next方法,包装成onFulfilled函数。这主要是为了能够捕捉抛出的错误。

function co(gen) {  var ctx=this;  return new Promise(function(resolve, reject) {    if (typeof gen==='function') gen=gen.call(ctx);    if (!gen || typeof gen.next !=='function') return resolve(gen);    onFulfilled();    function onFulfilled(res) {      var ret;      try {        ret=gen.next(res);      } catch (e) {        return reject(e);      }      next(ret);    }  });}

最后,就是关键的next函数,它会反复调用自身。

function next(ret) {  if (ret.done) return resolve(ret.value);  var value=toPromise.call(ctx, ret.value);  if (value && isPromise(value)) return value.then(onFulfilled, onRejected);  return onRejected(new TypeError('You may only yield a function, promise, generator, array, or object, '    + 'but the following object was passed: "' + String(ret.value) + '"'));}

上面代码中,next 函数的内部代码,一共只有四行命令。

第一行,检查当前是否为 Generator 函数的最后一步,如果是就返回。

第二行,确保每一步的返回值,是 Promise 对象。

第三行,使用 then 方法,为返回值加上回调函数,然后通过 onFulfilled 函数再次调用 next 函数。

第四行,在参数不符合要求的情况下(参数非 Thunk 函数和 Promise 对象),将 Promise 对象的状态改为 rejected,从而终止执行。

处理并发的异步操作

co支持并发的异步操作,即允许某些操作同时进行,等到它们全部完成,才进行下一步。

这时,要把并发的操作都放在数组或对象里面,跟在yield语句后面。

// 数组的写法co(function* () {  var res=yield [    Promise.resolve(1),    Promise.resolve(2)  ];  console.log(res);}).catch(onerror);// 对象的写法co(function* () {  var res=yield {    1: Promise.resolve(1),    2: Promise.resolve(2),  };  console.log(res);}).catch(onerror);

下面是另一个例子。

co(function* () {  var values=[n1, n2, n3];  yield values.map(somethingAsync);});function* somethingAsync(x) {  // do something async  return y}

上面的代码允许并发三个somethingAsync异步操作,等到它们全部完成,才会进行下一步。

async函数含义

ES7提供了async函数,使得异步操作变得更加方便。async函数是什么?一句话,async函数就是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,才能得到真正执行,得到最后结果。

(2)更好的语义。asyncawait,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。

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。

(1)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

(2)async函数返回的Promise对象,必须等到内部所有await命令的Promise对象执行完,才会发生状态改变。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"

(3)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

为了避免这个问题,可以将第一个await放在try...catch结构里面,这样第二个await就会执行。

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方面,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

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);  }}

(4)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”。

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');}
async函数的实现

async 函数的实现,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); });  });}

async函数是非常新的语法功能,新到都不属于 ES6,而是属于 ES7。目前,它仍处于提案阶段,但是转码器Babelregenerator都已经支持,转码后就能使用。

async 函数的用法

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,等到触发的异步操作完成,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。

下面的例子,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"。

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 ()=> {};
注意点

第一点,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,getFoogetBar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,getFoogetBar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。

async function dbFuc(db) {  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);}

ES6将await增加为保留字。使用这个词作为标识符,在ES5是合法的,在ES6将抛出SyntaxError。

与Promise、Generator的比较

我们通过一个例子,来看Async函数与Promise、Generator函数的区别。

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,就会得到一个表示当前成员信息的对象{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。

这隐含着规定,next方法是同步的,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valuedone这两方面的信息。这对于同步操作,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valuedone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valuedone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=someCollection[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。

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Aawait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

异步操作和Async函数--转自:阮一峰《ECMAScript 6 入门》

学习JavaScript循环下的async/await

问题描述

在进行业务开发的过程中,使用了数组的高级函数 map ,同时使用了ES6语法 async/await,发现在 map 循环下执行结果是异步执行,并不符合预期

例子说明

/** * 异步打印数据 */const echo=async (i)=> { return new Promise((resolve,reject)=>{ setTimeout(()=> { console.log('i===>', i,new Date().toLocaleTimeString()); resolve(i) ; }, 100); })}/** * 模拟异步任务 */const task=async ()=> { dataArr.forEach( async( item, i )=> { await echo(i); })}/** * 启动函数入口 */const run=async ()=> { console.log('run-start====>date:', new Date().toLocaleDateString()) await task() ; console.log('run-end======>date:', new Date().toLocaleDateString())}/*** 启动函数*/(async ()=> { console.log('start...') await run(); console.log('end...')})()//预期效果start...run-start====>date: 2019-2-16i===> 0 23:19:04i===> 1 23:19:04i===> 2 23:19:04i===> 3 23:19:04run-end======>date: 2019-2-16end...//打印结果start...run-start====>date: 2019-2-16run-end======>date: 2019-2-16end...i===> 0 23:19:04i===> 1 23:19:04i===> 2 23:19:04i===> 3 23:19:04

从上面的例子可以看出,在 map 循环下使用 await 后,task任务仍然是异步任务,并不符合预期。原因是Array的map、forEach等函数 不会等到所有的步骤都完成,它只会执行任务和执行下一步,可以理解为 async/await 的效果是无效的

解决方案

使用最原始的for循环for...of

将上述的模拟异步任务修改为

for (var i=0; i < dataArr.length; i++) { await echo(i) } 或 for (const i of dataArr) { await echo(i) }

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