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异步编程

异步背景​

基于回调的异步编程​

有一些异步行为的例子，例如加载脚本和模块：

index.js
function loadScript(src) {
  const script = document.createElement('script');
  script.src = src;
  document.head.append(script);
}
loadScript('./foo.js');

console.log(1);
foo.js
console.log(2);

function foo() {
  console.log('foo');
}

打印顺序是 1、2。这说明脚本 foo.js 会在 loadScript 函数执行完成后才运行。如果 loadScript 函数后面有其他代码，它们不会等到脚本加载完成后再执行。

如果我想在脚本加载后立即使用脚本里的 foo 函数，直接调用会报错：

loadScript('./foo.js');

foo();

接下来，添加一个 callback 函数作为 loadScript 的第二个参数，该函数应在脚本加载完成时执行。

function loadScript(src, callback) {
  const script = document.createElement('script');
  script.src = src;
  script.onload = () => callback(script);
  document.head.append(script);
}

loadScript('./foo.js', script => {
  foo();
});

将 foo 函数放在回调函数中就能正常工作了。

这就是基于回调的异步编程。异步执行某项功能的函数应该提供一个 callback 参数，并在相应事件完成时调用。

如果需要多个异步操作，可以嵌套回调函数：

loadScript('1.js', function (script) {
  loadScript('2.js', function (script) {
    loadScript('3.js', function (script) {
      // ...加载完所有脚本后继续
    });
  });
});

处理 Error​

考虑脚本加载失败的情况

function loadScript(src, callback) {
  const script = document.createElement('script');
  script.src = src;
  script.onload = () => callback(null, script);
  script.onerror = () => callback(new Error(`Script load error for ${src}`));
  document.head.append(script);
}
loadScript('./foo.js', (error, script) => {
  if (error) {
    // 处理error
  } else {
    // 脚本加载成功
    foo();
  }
});

callback 函数里接收两个参数，加载成功时调用callback(null, script)，否则调用callback(error)

回调地狱​

如果有多个异步操作，回调函数会嵌套在回调函数里，导致代码难以阅读和理解，这就是「回调地狱」。

loadScript('1.js', function (error, script) {
  if (error) {
    handleError(error);
  } else {
    loadScript('2.js', function (error, script) {
      if (error) {
        handleError(error);
      } else {
        loadScript('3.js', function (error, script) {
          if (error) {
            handleError(error);
          } else {
            // ...加载完所有脚本后继续
          }
        });
      }
    });
  }
});

改造 loadScript​

使用Promise改造前面的示例，假设有 3 个脚本需要加载

function loadScript(src) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const script = document.createElement('script');
    script.src = src;
    script.onload = () => resolve(script);
    script.onerror = () => reject(new Error(`Script load error for ${src}`));
    document.head.append(script);
  });
}

loadScript('./1.js')
  .then(() => loadScript('./2.js'))
  .then(() => loadScript('./3.js'))
  .then(() => {
    foo1();
    foo2();
    foo3();
  });

注意：下面是没有使用链式调用的写法，会有和使用回调函数一样的问题。

loadScript('./1.js').then(() => {
  loadScript('./2.js').then(() => {
    loadScript('./3.js').then(() => {
      foo1();
      foo2();
      foo3();
    });
  });
});

Promise​

promise用同步编程的方式来编写异步代码，解决回调嵌套问题。

new Promise((resolve, reject) => {});

三种状态​

  • pending 进行中
  • fulfilled 成功
  • rejected 失败

特性：

  • 初始状态是pending
  • pending状态可以转化为fulfilled或者rejected状态
  • 状态不可逆
  • 最终状态是fulfilled并返回一个值，或者是rejected并返回一个原因。

then 方法​

  • 分别指定fulfilled状态和rejected状态的回调函数，第二个参数可选（不推荐使用）。
  • 返回的是一个新的Promise，支持链式调用
function pro(params) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    if (params) {
      resolve('hahaha');
    } else {
      reject('error');
    }
  });
}
pro(true).then(
  res => {
    console.log(res);
  },
  err => console.log(err)
);
warning

Promise 本身是同步的，then、catch 和 finally 都是异步的

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

结果是 1、2、3

catch 方法​

function Cat(ready) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    if (ready) {
      resolve('Tom');
    } else {
      reject('Kitty');
    }
  });
}
Cat(false)
  .then(res => {
    console.log(res);
  })
  .catch(err => console.log(err));

catch方法可以捕获错误，作用和 then(onFulfilled, onRejected) 当中的 onRejected 函数类似。

Cat(false)
  .then(res => {
    console.log(tom);
  })
  .catch(err => console.log(err));

示例未定义变量 tom，如果不使用 catch 会直接报错，终止程序。使用后不会报错，但会将错误信息传递到 catch 方法中，方便处理。

再次抛出错误​

  • 如果在 catch 中 throw，那么控制权就会被移交到下一个最近的 catch
  • 如果能处理 error ，那么控制权将继续到最近的 then
new Promise((resolve, reject) => {
  throw new Error('Whoops!');
})
  .catch(error => {
    // 这里抛出错误，会执行下一个最近的catch
    throw error;
  })
  .then(() => console.log('then'))
  .catch(error => {
    console.log(error);
  });

catch和try/catch的区别​

函数代码周围有个“隐式的 try/catch”。所以，所有同步错误都会得到处理

示例：catch 不会被触发。如果移除 setTimeout，catch 会被触发

new Promise(function (resolve, reject) {
  setTimeout(() => {
    throw new Error('error');
  }, 1000);
}).catch(() => {
  console.log(1);
});

示例：以下代码输出什么？

try {
  (async function () {
    a().b().c();
  })();
} catch (e) {
  console.log(`执行出错：${e.message}`);
}

答案：Uncaught (in promise) ReferenceError: a is not defined

async定义了异步任务，而try catch无法捕获异步任务，所以无法执行catch语句， 改为同步即可await (async function() { a().b().c() })()

catch 和 then 捕获错误的区别​

  • promise.then(f1).catch(f2)， catch 能捕获 promise 和 f1 抛出的异常
  • promise.then(f1, f2)，只能捕获 promise 抛出的异常，不会捕获 f1 抛出的异常
function Cat(ready) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    if (ready) {
      resolve('Tom');
    } else {
      reject('Kitty');
    }
  });
}

// 示例一：使用 .then(f1).catch(f2)
Cat(true)
  .then(result => {
    throw new Error('抛出未捕获异常');
  })
  .catch(error => {
    console.error('catch报错信息：', error.message);
  });

// 示例二：使用 .then(f1, f2)
Cat(true).then(
  result => {
    throw new Error('抛出未捕获异常');
  },
  error => {
    // 这里不会被触发
    console.error('报错信息：', error.message);
  }
);

finally 方法​

finally 是无论 promise 运行成功还是失败，都将执行的函数。

  • finally 没有参数
  • finally 后面可以继续链式调用
function Cat(ready) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    if (ready) {
      resolve('Tom');
    } else {
      reject('Kitty');
    }
  });
}

Cat(true)
  .then(res => {
    console.log(res);
  })
  .catch(err => console.log(err))
  .finally(() => {
    console.log('finally');
  });
  • 如果 finally 的前面已经有 then，那么 finally 后面的 then 的参数为 undefined
  • 如果前面没有 then，后面的 then 能拿到结果
  • 下面的示例中，当返回的是 reject，会触发 catch 方法。无论 finally 前面是否有 then，后面的 then 参数都会是 undefined
Cat(true)
  .then(res => {
    console.log(res);
  })
  .catch(err => console.log(err))
  .finally(() => {
    console.log('finally');
  })
  .then(res => {
    console.log(res); // undefined
  });

// 如果是下面这种方式，不会触发then
Cat(false)
  .finally(() => {
    console.log('finally');
  })
  .then(res => {
    console.log(res);
  })
  .catch(err => console.log(err));

Promise.all​

Promise.all()提供并行执行异步操作的能力。

  • 接收一个可迭代对象（通常是一个元素为 promise 的数组），并返回一个新的 promise
  • 等待所有 promise 都 resolve 时，返回存放结果的数组，全部变更再返回
  • 如果任意一个 promise 为 reject，那么就会变成 error，其他 promise 将被忽略
  • Promise.all 方法会按照参数数组里面的顺序将结果返回
let p1 = new Promise(function (resolve) {
  setTimeout(function () {
    resolve('Hello');
  }, 3000);
});

let p2 = new Promise(function (resolve) {
  setTimeout(function () {
    resolve('world');
  }, 1000);
});

Promise.all([p1, p2]).then(res => {
  // 3秒后打印出 ["Hello", "world"]
  console.log(res);
});

Promise.race​

Promise.race()等待第一个 settle 的 promise，并将其 result 或 error 作为结果返回，先变更先返回

注意：只要该数组中的Promise对象的状态发生变化（无论是resolve还是reject），该方法都会返回结果。

let p1 = new Promise(function (resolve) {
  setTimeout(function () {
    resolve('Hello');
  }, 3000);
});

let p2 = new Promise(function (resolve) {
  setTimeout(function () {
    resolve('world');
  }, 1000);
});

Promise.race([p1, p2]).then(res => {
  // 1秒后打印出 world
  console.log(res);
});

Promise.any​

ES2021 新增方法

  • Promise.any()方法返回一个promise，一旦any中的promise状态变为fulfilled，则返回第一个fulfilled的promise的值。
  • 如果所有promise都rejected，Promise.any 则会抛出 AggregateError 错误类型的 error 实例。
Promise.any([
  new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => reject(new Error('error')), 1000)),
  new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => resolve(1), 2000)),
  new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => resolve(3), 3000))
]).then(alert); // 1

Promise.allSettled​

ES2020 新增方法

Promise.allSettled 等待所有的 promise 都被 settle，无论结果如何。结果数组具有：

  • {status:"fulfilled", value:result} 对于成功的响应
  • {status:"rejected", reason:error} 对于 error

Promise.allSettled 和 Promise.all 的区别：

  • 如果任意的 promise 出现 reject，则 Promise.all 整个将会 reject
  • Promise.allSettled 会等待所有传入的 Promise 无论成功还是失败 都完成（settled）。即使某个 Promise 失败（reject）了，也不会提前终止。
let urls = ['https://api.github.com/users/iliakan', 'https://api.github.com/users/remy', 'https://no-such-url'];

Promise.allSettled(urls.map(url => fetch(url))).then(results => {
  results.forEach((result, num) => {
    console.log(result);

    if (result.status == 'fulfilled') {
      console.log(`${urls[num]}: ${result.value.status}`);
    }
    if (result.status == 'rejected') {
      console.log(`${urls[num]}: ${result.reason}`);
    }
  });
});

Promise/A+ 规范​

Promise/A+ 规范

promise 特性：

  • 执行了 resolve 函数，promise 状态变为fulfilled
  • 执行了reject函数，状态变为rejected
  • promise 中有 throw 语句，状态变为rejected
  • promise 有 3 种状态：pending、fulfilled、rejected
  • 初始状态是pending
  • pending状态可以转化为fulfilled或者rejected状态
  • 状态不可逆
  • then接收两个回调函数：onFulfilled、onRejected
  • fulfilled 状态执行 onFulfilled，rejected 状态执行 onRejected
  • 如果存在定时器，需要在定时器结束之后执行 then
  • then 支持链式调用，下一个 then 接收上一个 then 的返回值，返回值可以是常量、promise、函数
  • 优先执行同步任务，后执行 promise.then()
  • 其他方法：all、race、any、allSettled

使用示例：

const p1 = new Promise((resolve, reject) => {});

const p2 = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('success');
});

// 抛出异常
const p3 = new Promise((resolve, reject) => {
  throw 'error';
});

// 延迟执行，1s之后才打印结果
const p4 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('success');
  }, 1000);
}).then(
  res => console.log(res),
  err => console.log(err)
);

// 链式调用
const p5 = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve(100);
})
  .then(
    res => res * 2,
    err => console.log(err)
  )
  .then(
    res => console.log(res),
    err => console.log(err)
  );

const p6 = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve(100);
})
  .then(
    res =>
      new Promise((resolve, reject) => {
        resolve(res * 3);
      }),
    err => console.log(err)
  )
  .then(res => console.log(res));

const p7 = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve(100);
})
  .then(
    res => () => res * 5,
    err => console.log(err)
  )
  .then(
    res => {
      let d = res();
      console.log(d);
    },
    err => console.log(err)
  );

const p8 = Promise.resolve(100).then(res => console.log(res));

手写 Promise​

实现​

const PENDING = 'pending';
const FULFILLED = 'fulfilled';
const REJECTED = 'rejected';

class MyPromise {
  constructor(executor) {
    this.initValue();
    this.initBind();

    try {
      // executor是一个执行器，立即执行
      executor(this.resolve, this.reject);
    } catch (error) {
      this.reject(error);
    }
  }
  initValue() {
    // 状态
    this.PromiseState = PENDING;
    // 成功或者失败的结果
    this.PromiseResult = null;
    // 存储成功回调函数
    this.onFulfilledCallbacks = [];
    // 存储失败回调函数
    this.onRejectedCallbacks = [];
  }
  initBind() {
    this.resolve = this.resolve.bind(this);
    this.reject = this.reject.bind(this);
  }
  resolve(value) {
    // 状态不可逆，不能直接变换状态，必须先在pending状态
    if (this.PromiseState !== PENDING) return;
    this.PromiseState = FULFILLED;
    this.PromiseResult = value;

    while (this.onFulfilledCallbacks.length) {
      // Array.shift() 删除数组第一个元素并返回该元素，直到清空数组
      this.onFulfilledCallbacks.shift()(value);
    }
  }
  reject(reason) {
    if (this.PromiseState !== PENDING) return;
    this.PromiseState = REJECTED;
    this.PromiseResult = reason;

    while (this.onRejectedCallbacks.length) {
      this.onRejectedCallbacks.shift()(reason);
    }
  }
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // 格式校验，处理then的可选参数
    onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : value => value;
    onRejected =
      typeof onRejected === 'function'
        ? onRejected
        : reason => {
            throw reason;
          };

    var thenPromise = new MyPromise((resolve, reject) => {
      const resolvePromise = cb => {
        // 添加setTimeout，为了优先执行同步任务
        setTimeout(() => {
          try {
            const x = cb(this.PromiseResult);
            if (x && x === thenPromise) {
              // 避免循环调用
              throw new Error('不能返回自身');
            }
            if (x instanceof MyPromise) {
              // 返回promise
              x.then(resolve, reject);
            } else {
              // 返回普通值
              resolve(x);
            }
          } catch (error) {
            reject(error);
            throw new Error(error);
          }
        });
      };

      if (this.PromiseState === FULFILLED) {
        resolvePromise(onFulfilled);
      } else if (this.PromiseState === REJECTED) {
        resolvePromise(onRejected);
      } else if (this.PromiseState === PENDING) {
        // 不知道后面的状态变化，先把成功回调和失败回调存储起来
        this.onFulfilledCallbacks.push(onFulfilled.bind(this));
        this.onRejectedCallbacks.push(onRejected.bind(this));
      }
    });
    return thenPromise;
  }

  // resolve 静态方法
  static resolve(value) {
    if (value instanceof MyPromise) {
      return value;
    }
    return new MyPromise(resolve => {
      resolve(value);
    });
  }

  // reject 静态方法
  static reject(reason) {
    return new MyPromise((resolve, reject) => {
      reject(reason);
    });
  }

  static all(promises) {
    const result = [];
    let count = 0;
    return new MyPromise((resolve, reject) => {
      const addData = (index, value) => {
        result[index] = value;
        count++;
        if (count === promises.length) {
          resolve(result);
        }
      };
      promises.forEach((promise, index) => {
        if (promise instanceof MyPromise) {
          promise.then(
            res => {
              addData(index, res);
            },
            err => {
              reject(err);
            }
          );
        } else {
          addData(index, promise);
        }
      });
    });
  }
  static allSettled(promises) {
    const result = [];
    let count = 0;
    return new MyPromise((resolve, reject) => {
      promises.forEach((promise, index) => {
        const addData = (status, index, value) => {
          result[index] = { status, value };
          count++;
          if (count === promises.length) {
            resolve(result);
          }
        };
        if (promise instanceof MyPromise) {
          promise.then(
            res => {
              addData(FULFILLED, index, res);
            },
            err => {
              addData(REJECTED, index, err);
            }
          );
        } else {
          addData(FULFILLED, index, promise);
        }
      });
    });
  }
  static race(promises) {
    return new MyPromise((resolve, reject) => {
      promises.forEach(promise => {
        if (promise instanceof MyPromise) {
          promise.then(
            res => {
              resolve(res);
            },
            err => {
              reject(err);
            }
          );
        } else {
          resolve(promise);
        }
      });
    });
  }
  static any(promises) {
    const errors = [];
    let count = 0;
    return new MyPromise((resolve, reject) => {
      promises.forEach((promise, index) => {
        if (promise instanceof MyPromise) {
          promise.then(
            res => {
              resolve(res);
            },
            err => {
              errors[index] = err;
              count++;
              if (count === promises.length) {
                reject(new AggregateError(errors, 'All promises were rejected'));
              }
            }
          );
        } else {
          resolve(promise);
        }
      });
    });
  }

  catch(onRejected) {
    return this.then(null, onRejected);
  }

  finally(callback) {
    return this.then(
      value => {
        callback();
        return value;
      },
      reason => {
        callback();
        throw reason;
      }
    );
  }
}

测试​

Promise/A+ 规范提供了一个测试库

  1. 安装
npm i -D promises-aplus-tests
  1. 在测试文件中添加 deferred：
MyPromise {
  // 省略
}

MyPromise.deferred = function () {
  var result = {};
  result.promise = new MyPromise(function (resolve, reject) {
    result.resolve = resolve;
    result.reject = reject;
  });

  return result;
}
module.exports = MyPromise;
  1. 在 package.json 中配置测试命令，后面的是测试文件路径
{
  "scripts": {
    "test": "promises-aplus-tests src/promise/myPromise"
  }
}
  1. 运行测试：npm run test

async、await​

async、await用同步的方式来处理异步问题。

async放置在函数的前面，返回一个 Promise。

await 只能在 async 函数里面使用，可以让 js 进行等待。

async function f() {
  let res = await axios.get(url);
  return res.data; //  等待返回请求结果后才执行
}
f();

generator 生成器​

基本概念​

Generator 是一种异步编程解决方案，执行 Generator 函数会返回一个遍历器对象。两个特征：星号*、yield表达式

  • 调用函数返回一个遍历器对象，具有 Symbol.iterator 属性
  • 通过next()方法才能遍历到下一个状态，可以传递参数
  • yield表达式就是暂停标志，只能用在 Generator 函数里面
  • yield后面还可以是函数、Promise
function* foo() {
  yield 'hello';
  yield 'world';
  return 'haha';
}
const g = foo(); // 函数并不会立即执行
console.log(g); // foo {<suspended>}

console.log(g[Symbol.iterator]() === g); // true

console.log(g.next()); // {value: "hello", done: false}
console.log(g.next()); // {value: "world", done: false}
console.log(g.next()); // {value: "haha", done: true}
console.log(g.next()); // {value: undefined, done: true}
  • { value: "hello", done: false }表示 value 是yield表达式的值
  • done: false表示遍历未完成
function* foo() {
  yield 'hello';
  yield () => 'world';
  yield 1;
}
const res = foo();

console.log(res.next()); // { value: "hello", done: false }
console.log(res.next().value()); // world
console.log(res.next()); // { value: 1, done: false }
console.log(res.next()); // { value: undefined, done: true }

Generator 函数可以不用yield表达式，这时就变成了一个单纯的暂缓执行函数。

function* gg() {
  console.log('666');
}
const g1 = gg();

setTimeout(() => {
  g1.next(); // 1s后输出666
}, 1000);

处理异步操作​

function getData1() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(1);
    }, 1000);
  });
}

function getData2(data) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(data + 1);
    }, 1000);
  });
}

function* myGenerator() {
  const res1 = yield getData1();
  const res2 = yield getData2(res1);
  return res2;
}

const gen = myGenerator();
const p1 = gen.next();
p1.value.then(res1 => {
  const p2 = gen.next(res1);
  p2.value.then(res2 => {
    console.log(res2);
  });
});

练习题目​

const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
  console.log(1);
});
console.log(2);