ES6 系列之 Async/await

Question

来自一峰 ES6 教程

一、含义

async 函数是什么？一句话，它就是 Generator 函数的语法糖

// 有一个 Generator 函数，依次读取两个文件

const fs = require('fs');

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

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

上面代码的函数 gen 可以写成 async 函数，就是下面这样

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

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

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

二、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

// 调用该函数时，会立即返回一个 Promise 对象
async function getStockPriceByName(name) {
  const symbol = await getStockSymbol(name);
  const stockPrice = await getStockPrice(symbol);
  return stockPrice;
}

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

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 () => {};

三、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

3.1 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

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

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

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

3.2 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

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"

3.3 await 命令

正常情况下， await 命令后面是一个 Promise 对象，返回该对象的结果。如果不是 Promise 对象，就直接返回对应的值

async function f() {
  // 等同于
  // return 123;
  return await 123;
}

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

另一种情况是， await 命令后面是一个 thenable 对象（即定义 then 方法的对象），那么 await 会将其等同于 Promise 对象

• 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。
• 任何一个 await 语句后面的 Promise 对象变为 reject 状态，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
}

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

3.4 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

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 {
    const val1 = await firstStep();
    const val2 = await secondStep(val1);
    const val3 = await thirdStep(val1, val2);

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

3.5 使用注意点

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

// 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

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

// 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。

// 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;

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);
  });
}

四、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

// 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) {
    const gen = genF();
    function step(nextF) {
      let next;
      try {
        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); });
  });
}