JavaScript与异步编程
【引自老帖子的博客】什么是异步(Asynchrony)
按照维基百科上的解释:独立于主控制流之外发生的事件就叫做异步。比如说有一段顺序执行的代码
void function main() { fA(); fB(); }();
fA = fB 是顺序执行的,永远都是 fA 在 fB 的前面执行,他们就是 同步 的关系。加入这时使用 setTimeout 将 fB 延后
void function main() { setTimeout(fA, 1000); fB(); }();
这时,fA 相对于 fB 就是异步的。main 函数只是声明了要在一秒后执行一次 fA,而并没有立刻执行它。这时,fA 的控制流就独立于 main 之外。
JavaScript——天生异步的语言
因为 setTimeout 的存在,至少在被 ECMA 标准化的那一刻起,JavaScript 就支持异步编程了。与其他语言的 sleep 不同,setTimeout 是异步的——它不会阻挡当前程序继续往下执行。
然而异步编程真正发展壮大,Ajax 的流行功不可没。Ajax 中的 A(Asynchronous)真正点到了异步的概念——这还是 IE5、IE6 的时代。
回调函数——异步编程之痛
异步任务执行完毕之后怎样通知开发者呢?回调函数是最朴素的,容易想到的实现方式。于是从异步编程诞生的那一刻起,它就和回调函数绑在了一起。
例如 setTimeout。这个函数会起一个定时器,在超过指定时间后执行指定的函数。比如在一秒后输出数字 1,代码如下:
setTimeout(() = { console.log(1); }, 1000);
常规用法。如果需求有变,需要每秒输出一个数字(当然不是用 setInterval),JavaScript 的初学者可能会写出这样的代码:
执行结果是等待 1 秒后,一次性输出了所有结果。因为这里的循环是同时启了 10 个定时器,每个定时器都等待 1 秒,结果当然是所有定时器在 1 秒后同时超时,触发回调函数。
解法也简单,只需要在前一个定时器超时后再启动另一个定时器,代码如下:
setTimeout(() = { console.log(1); setTimeout(() = { console.log(2); setTimeout(() = { console.log(3); setTimeout(() = { console.log(4); setTimeout(() = { console.log(5); setTimeout(() = { // ... }, 1000); }, 1000); }, 1000) }, 1000) }, 1000) }, 1000);
层层嵌套,结果就是这样的漏斗形代码。可能有人想到了新标准中的 Promise,可以改写如下:
漏斗形代码是没了,但代码量本身并没减少多少。Promise 并没能干掉回调函数。
因为回调函数的存在,循环就无法使用。不能循环,那么只能考虑递归了,解法如下:
let i = 1; function next() { console.log(i); if (++i 10) { setTimeout(next, 1000); setTimeout(next, 1000);
注意虽然写法是递归,但由于 next 函数都是由浏览器调用的,所以实际上并没有递归函数的调用栈结构。
Generator——JavaScript 中的半协程
很多语言都引入了协程来简化异步编程,JavaScript 也有类似的概念,叫做 Generator。
MDN 上的解释:Generator 是一种可以中途退出之后重入的函数。他们的函数上下文在每次重入后会被保持。简而言之,Generator 与普通 Function 最大的区别就是:Generator 自身保留上次调用的状态。
举个简单的例子:
请求 gen,得到一个迭代器 iter。注意此时并未真正执行 gen 的函数体。 调用 iter.next(),执行 gen 的函数体。 遇到 yield 1,将 1 返回,iter.next() 的返回值即为 { done: false, value: 1 },输出 1 调用 iter.next()。从上次 yield 出去的地方继续往下执行 gen。 遇到 yield 2,将 2 返回,iter.next() 的返回值即为 { done: false, value: 2 },输出 2 调用 iter.next()。从上次 yield 出去的地方继续往下执行 gen。 遇到 return 3,将 3 返回,return 表示整个函数已经执行完毕。iter.next() 的返回值即为 { done: true, value: 3 },输出 3
调用 Generator 函数只会返回一个迭代器,当用户主动调用了 iter.next() 后,这个 Generator 函数才会真正执行。
你可以使用 for ... of 遍历一个 iterator,例如
输出 1 2,最后 return 3 的结果不算在内。想用 Generator 的各项生成一个数组也很简单,Array.from(gen()) 或直接用 [...gen()] 即可,生成 [1, 2] 同样不包含最后的 return 3。
Generator 是异步的吗
Generator 也叫半协程(semicoroutine),自然与异步关系匪浅。那么 Generator 是异步的吗?
既是也不是。前面提到,异步是相对的,例如上面的例子
我们可以很直观的看到,gen 的方法体与 main 的方法体在交替执行,所以可以肯定的说,gen 相对于 main 是异步执行的。然而此段过程中,整个控制流都没有交回给浏览器,所以说 gen 和 main 相对于浏览器是同步执行的。
用 Generator 简化异步代码
回到最初的问题:
关键在于如何等待前面的 setTimeout 触发回调后再执行下一轮循环。如果使用 Generator,我们可以考虑在 setTimeout 后 yield 出去(控制流返还给浏览器),然后在 setTimeout 触发的回调函数中 next,将控制流交还回给代码,执行下一段循环。
let iter; function* run() { for (let i = 1; i ++i) { setTimeout(() = iter.next(), 1000); yield; // 等待上面 setTimeout 执行完毕 console.log(i); iter = run(); iter.next();
代码的执行顺序是这样:
请求 run,得到一个迭代器 iter。注意此时并未真正执行 run 的函数体。 调用 iter.next(),执行 run 的函数体。 循环开始,i 初始化为 1。 执行 setTimeout,启动一个定时器,回调函数延后 1 秒执行。 遇到 yield(即 yield undefined),控制流返回到最后的 iter.next() 之后。因为后面没有其他代码了,浏览器获得控制权,响应用户事件,执行其他异步代码等。 1 秒后,setTimeout 超时,执行回调函数 () = iter.next()。 调用 iter.next()。从上次 yield 出去的地方继续往下执行,即 console.log(i),输出 i 的值。 一次循环结束,i 自增为 2,回到第 4 步继续执行这样即实现了类似同步 sleep 的要求。
async、await——用同步语法写异步代码
上面的代码毕竟需要手工定义迭代器变量,还要手工 next;更重要的是与 setTimeout 紧耦合,无法通用。
我们知道 Promise 是异步编程的未来。能不能把 Promise 和 Generator 结合使用呢?这样考虑的结果就是 async 函数。
用 async 得到代码如下
按照 Chrome 的设计文档,async 函数内部就是被编译为 Generator 执行的。run 函数本身会返回一个 Promise,用于使主调函数得知 run 函数什么时候执行完毕。所以 run() 后面也可以 .then(xxx),甚至直接 await run()。
注意有时候我们的确需要几个异步事件并行执行(比如调用两个接口,等两个接口都返回后执行后续代码),这时就不要过度使用 await,例如:
const a = await queryA(); // 等待 queryA 执行完毕后 const b = await queryB(); // 执行 queryB doSomething(a, b);
这时 queryA 和 queryB 就是串行执行的。可以略作修改:
const promiseA = queryA(); // 执行 queryA const b = await queryB(); // 执行 queryB 并等待其执行结束。这时同时 queryA 也在执行。 const a = await promiseA(); // 这时 queryB 已经执行结束。继续等待 queryA 执行结束 doSomething(a, b);
我个人比较喜欢如下写法:
const [ a, b ] = await Promise.all([ queryA(), queryB() ]); doSomething(a, b);
将 await 和 Promise 结合使用,效果更佳!
结束语
如今 async 函数已经被各大主流浏览器实现(除了 IE)。如果要兼容旧版浏览器,可以使用 babel 将其编译为 Generator。如果还要兼容只支持 ES5 的浏览器,还可以继续把 Generator 编译为 ES5。编译后的代码量比较大,小心代码膨胀。
如果是用 node 写 Server,那就不用纠结了直接用就是了。koa 是用 async 是你的好帮手。
作者:老帖子
来源:51CTO
JavaScript 编程精解 中文第三版 十一、异步编程 计算机的核心部分称为处理器,它执行构成我们程序的各个步骤。 到目前为止,我们看到的程序都是让处理器忙碌,直到他们完成工作。 处理数字的循环之类的东西,几乎完全取决于处理器的速度。
相关文章
- JavaScript json loop item in array
- JavaScript export
- 前端开发面试题—JavaScript回调函数与异步编程
- JavaScript 6. 语句
- JavaScript - 批量替换对象数组中的属性名(快速将二维数组对象中的键名进行大量替换)传入原来的属性名和要修改的属性名即可,适用于 js vue nuxt uniapp等项目,详细示例代码教程
- JavaScript - 判断当前时间是否在指定区间内,例如:9:00~12:00(检查当前时间是否处于规定的两个时间段范围内),适用于 vue.js / uniapp / 微信小程序等前端项目
- Javascript模块化编程系列一: 模块化的驱动
- 【JavaScript】JavaScript模块化编程 - CommonJS, AMD 和 RequireJS之间的关系
- JavaScript对象编程-第3章
- 《JavaScript数据可视化编程》——1.6 使用雷达图显示多维数据
- 《趣学JavaScript——教孩子学编程》——第1章 认识JavaScript1.1 认识JavaScript
- 《趣学JavaScript——教孩子学编程》——2.4 Boolean
- 《第三方JavaScript编程》——第1章 第三方JavaScript介绍1.1 第三方JavaScript的定义
- 《JavaScript忍者秘籍》——2.3 测试框架
- 《第三方JavaScript编程》——1.4 第三方开发的挑战
- 《第三方JavaScript编程》——7.2 跨站脚本
- 《JavaScript高效图形编程(修订版)》——6.5 画布与Adobe Flash的对比
- 《HTML5和JavaScript Web应用开发》——2.6 QA和设备测试
- 《JavaScript机器人编程指南》——1.5 搭建开发环境
- Javascript异步编程
- 原生JavaScript进阶训练---重写call方法
- JavaScript编程随笔
- JavaScript模块化思想
- ES6新特性:使用新方法定义javascript的Class