我们知道JavaScript是单线程语言,如果没有异步编程非得卡死。
以前,异步编程的方法有下面四种
- 回调函数
- 事件监听
- 发布/订阅
- Promise对象
现在据说异步编程终极解决方案是——async/await
发展史:
本人最先接触Promise是Jquery的Deferred对象,然后就出现了bluebird这类实现Promise A+规范的库,在后来就是ES6对他的原生实现,以及对Generator的加入,再后来async/await又出现了。
一、回调函数
所谓回调函数(callback),就是把任务分成两步完成,第二步单独写在一个函数里面,等到重新执行这个任务时,就直接调用这个函数。
例如Node.js中读取文件
fs.readFile('a,txt', (err,data) = >{ if(err) throw err; console.log(data); })
上面代码中readFile的第二个参数就是回调函数,等到读取完a.txt文件时,这个函数才会执行。
二、Promise
使用回调函数本身没有问题,但有“回调地狱”的问题。
假定我们有一个需求,读取完A文件之后读取B文件,再读取C文件,代码如下
fs.readFile(fileA, (err, data) => { fs.readFile(fileB, (err, data) => { fs.readFile(fileC, (err,data)=>{ //do something }) }); });
可见,三个回调函数代码看来就够呛了,有时在实际业务中还不止嵌套这几个,难以管理。
这时候Promise出现了!它不是新的功能,而是一种新的写法,用来解决“回调地狱”的问题。
我们再假定一个业务,分多个步骤完成,每个步骤都是异步的,而且依赖于上一个步骤的结果,用setTimeout()来模拟异步操作
/** * 传入参数 n,表示这个函数执行的时间(毫秒) * 执行的结果是 n + 200,这个值将用于下一步骤 */ function A(n) { return new Promise(resolve => { setTimeout(() => resolve(n + 200), n); }); } function step1(n) { console.log(`step1 with ${n}`); return A(n); } function step2(n) { console.log(`step2 with ${n}`); return A(n); } function step3(n) { console.log(`step3 with ${n}`); return A(n); }
上面代码中有4个函数,A()返回一个Promise对象,接收参数n,n秒后执行resolve(n+200)。step1、 step2、step3对应三个步骤
现在用Promise实现这三个步骤:
function doIt() { console.time('do it now') const time1 = 300; step1(time1) .then( time2 =>step2(time2)) .then( time3 => step3(time3)) .then( result => { console.log(`result is ${result}`) }); } doIt();
输出结果如下
step1 with 300 step2 with 500 step3 with 700 result is 900
result是step3()的参数700+200 = 900。
可见,Promise的写法只是回调函数的改进,用then()方法免去了嵌套,更为直观。
但这样写绝不是最好的,代码变得十分冗余,一堆的then。
所以,最优秀的解决方案是什么呢?
开头暴露了,就是async/await
讲async前我们先讲讲协程与Generator
三、协程
协程(coroutine),意思是多个线程相互协作,完成异步任务。
它的运行流程如下
- 协程A开始执行
- 协程A执行到一半,暂停执行,执行的权利转交给协程B。
- 一段时间后B交还执行权
- 协程A重得执行权,继续执行
上面的协程A就是一个异步任务,因为在执行过程中执行权被B抢了,被迫分成两步完成。
读取文件的协程代码如下:
function task() { // 其他代码 var f = yield readFile('a.txt') // 其他代码 }
task()函数就是一个协程,函数内部有个新单词yield,yield中文意思为退让,
顾名思义,它表示执行到此处,task协程该交出它的执行权了。也可以把yield命令理解为异步两个阶段的分界线。
协程遇到yield命令就会暂停,把执行权交给其他协程,等到执行权返回继续往后执行。最大的优点就是代码写法和同步操作几乎没有差别,只是多了yield命令。
这也是异步编程追求的,让它更像同步编程
四、Generator函数
Generator是协程在ES6的实现,最大的特点就是可以交出函数的执行权,懂得退让。
function* gen(x) { var y = yield x +2; return y; } var g = gen(1); console.log( g.next()) // { value: 3, done: false } console.log( g.next()) // { value: undefined, done: true }
上面代码中,函数多了*号,用来表示这是一个Generator函数,和普通函数不一样,不同之处在于执行它不会返回结果,
返回的是指针对象g,这个指针g有个next方法,调用它会执行异步任务的第一步。
对象中有两个值,value和done,value 属性是 yield 语句后面表达式的值,表示当前阶段的值,done表示是否Generator函数是否执行完毕。
下面看看Generator函数如何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); }
var g = gen(); var result = g.next(); result.value.then( data => return data.json) .then (data => g.next(data))
上面代码中,首先执行Generator函数,得到对象g,调用next方法,此时result ={ value: Promise { <pending> }, done: false }
因为fetch返回的是一个Promise对象,(即value是一个Promise对象)所以要用then才能调用下一个next方法。
虽然Generator将异步操作表示得很简洁,但是管理麻烦,何时执行第一阶段,又何时执行第二阶段?
是的,这时候到Async/await出现了!
五、Async/await
从回调函数,到Promise对象,再到Generator函数,JavaScript异步编程解决方案历程可谓辛酸,终于到了Async/await。很多人认为它是异步操作的最终解决方案(谢天谢地,这下不用再学新的解决方案了吧)
其实async函数就是Generator函数的语法糖,例如下面两个代码:
var gen = function* (){ var f1 = yield readFile('./a.txt'); var f2 = yield readFile('./b.txt'); console.log(f1.toString()); console.log(f2.toString()); };
var asyncReadFile = async function (){ var f1 = await readFile('./a.txt'); var f2 = await readFile('./b.txt'); console.log(f1.toString()); console.log(f2.toString()); };
上面的为Generator函数读取两个文件,下面为async/await读取,比较可发现,两个函数其实是一样的,async不过是把Generator函数的*号换成async,yield换成await。
1.async函数用法
上面说了async不过是Generator函数的语法糖,那为什么要取这个名字呢?自然是有理由的。
async是“异步”,而await是async wait的简写,即异步等待。所以应该很好理解async用于声明一个function是异步的,await用于等待一个异步方法执行完成
下面来看一个例子理解async命令的作用
async function test() { return "async 有什么用?"; } const result = test(); console.log(result)
输出:Promise { 'async 有什么用?' }
可以看到,输出的是一个Promise对象!
所以,async函数返回的是一个Promise对象,如果直接return 一个直接量,async会把这个直接量通过PromIse.resolve()封装成Promise对象
注意点
一般来说,都认为await是在等待一个async函数完成,确切的说等待的是一个表示式,这个表达式的计算结果是Promise对象或者是其他值(没有限定是什么)
即await后面不仅可以接Promise,还可以接普通函数或者直接量。
同时,我们可以把async理解为一个运算符,用于组成表达式,表达式的结果取决于它等到的东西
- 等到非Promise对象 表达式结果为它等到的东西
- 等到Promise对象 await就会阻塞后面的代码,等待Promise对象resolve,取得resolve的值,作为表达式的结果
还是那个业务,分多个步骤完成,每个步骤依赖于上一个步骤的结果,用setTimeout模拟异步操作。
/** * 传入参数 n,表示这个函数执行的时间(毫秒) * 执行的结果是 n + 200,这个值将用于下一步骤 */ function takeLongTime(n) { return new Promise(resolve => { setTimeout(() => resolve(n + 200), n); }); } function step1(n) { console.log(`step1 with ${n}`); return takeLongTime(n); } function step2(n) { console.log(`step2 with ${n}`); return takeLongTime(n); } function step3(n) { console.log(`step3 with ${n}`); return takeLongTime(n); }
async实现方法
async function doIt() { console.time("doIt"); const time1 = 300; const time2 = await step1(time1); const time3 = await step2(time2); const result = await step3(time3); console.log(`result is ${result}`); console.timeEnd("doIt"); } doIt();
输出结果和上面用Promise实现是一样的,但这个代码结构看起来清晰得多,几乎跟同步写法一样。
2. async函数的优点
(1)内置执行器
Generator 函数的执行必须靠执行器,所以才有了 co 函数库,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。
(2) 语义化更好
async 和 await,比起星号和 yield,语义更清楚了。async 是“异步”的简写,而 await 可以认为是 async wait 的简写。所以应该很好理解 async 用于申明一个 function 是异步的,而 await 用于等待一个异步方法执行完成。
(3)更广的适用性
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,可以跟 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)