浅谈 JavaScript 中的异步处理

发布于 2024-06-02 11:33:53 字数 6751 浏览 25 评论 0

在 JavaScript 的世界中，所有代码都是单线程执行的
由于这个“缺陷”，导致 JavaScript 的所有网络操作，浏览器事件，都必须是异步执行。异步执行可以用回调函数实现
异步操作会在将来的某个时间点触发一个函数调用

主流的异步处理方案主要有：回调函数 (CallBack) 、 Promise 、 Generator 函数、 async/await 。

一、回调函数 CallBack

这是异步编程最基本的方法
假设我们有一个 getData 方法，用于异步获取数据，第一个参数为请求的 url 地址，第二个参数是回调函数，如下：

function getData (url, callBack) {
  // 模拟发送网络请求
  setTimeout(() => {
    // 假设 res 就是返回的数据
    var res = {
      url: url,
      data: Math.random()
    }
    // 执行回调，将数据作为参数传递
    callBack(res)
  }, 1000)
}

我们预先设定一个场景，假设我们要请求三次服务器，每一次的请求依赖上一次请求的结果，如下：

getData('/page/1?param=123', (res1) => {
  console.log(res1)
  getData(`/page/2?param=${res1.data}`, (res2) => {
    console.log(res2)
    getData(`/page/3?param=${res2.data}`, (res3) => {
      console.log(res3)
    })
  })
})

通过上面的代码可以看出，第一次请求的 url 地址为： /page/1?param=123 ，返回结果为 res1 。
第二个请求的 url 地址为： /page/2?param=${res1.data} ，依赖第一次请求的 res1.data ，返回结果为 res2。
第三次请求的 url 地址为： /page/3?param=${res2.data} ，依赖第二次请求的 res2.data ，返回结果为 res3 。
由于后续请求依赖前一个请求的结果，所以我们只能把下一次请求写到上一次请求的回调函数内部，这样就形成了常说的：回调地狱。

二、发布 / 订阅

我们假定，存在一个信号中心，某个任务执行完成，就向信号中心发布（ publish ）一个信号，其他任务可以向信号中心订阅（ subscribe ）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做”发布/订阅模式”（publish-subscribe pattern），又称”观察者模式”（observer pattern）

这个模式有多种实现，下面采用的是 Ben Alman 的 Tiny Pub/Sub ，这是 jQuery 的一个插件
首先， f2 向”信号中心” jQuery 订阅” done “信号

jQuery.subscribe("done", f2);

f1 进行如下改写

function f1(){
　　　　setTimeout(function () {
　　　　　　// f1 的任务代码
　　　　　　jQuery.publish("done");
　　　　}, 1000);
}

jQuery.publish("done") 的意思是， f1 执行完成后，向信号中心 jQuery 发布 done 信号，从而引发 f2 的执行。此外，f2 完成执行后，也可以取消订阅（ unsubscribe ）

jQuery.unsubscribe("done", f2);

这种方法的性质与”事件监听”类似，但是明显优于后者。因为我们可以通过查看消息中心，了解存在多少信号、每个信号有多少订阅者，从而监控程序的运行。

三、Promise

Promise 是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大
所谓 Promise ，简单说就是一个容器，里面保存着某个未来才会结束的事件（通常是一个异步操作）的结果。从语法上说， Promise 是一个对象，从它可以获取异步操作的消息。 Promise 提供统一的 API ，各种异步操作都可以用同样的方法进行处理

简单说，它的思想是，每一个异步任务返回一个 Promise 对象，该对象有一个 then 方法，允许指定回调函数。
现在我们使用 Promise 重新实现上面的案例，首先，我们要把异步请求数据的方法封装成 Promise

function getDataAsync (url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      var res = {
        url: url,
        data: Math.random()
      }
      resolve(res)
    }, 1000)
  })
}

那么请求的代码应该这样写

getDataAsync('/page/1?param=123')
  .then(res1 => {
    console.log(res1)
    return getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`)
  })
  .then(res2 => {
    console.log(res2)
    return getDataAsync(`/page/3?param=${res2.data}`)
  })
  .then(res3 => {
    console.log(res3)
  })

then 方法返回一个新的 Promise 对象， then 方法的链式调用避免了 CallBack 回调地狱
但也并不是完美，比如我们要添加很多 then 语句，每一个 then 还是要写一个回调。
如果场景再复杂一点，比如后边的每一个请求依赖前面所有请求的结果，而不仅仅依赖上一次请求的结果，那会更复杂。为了做的更好， async/await 就应运而生了，来看看使用 async/await 要如何实现

四、async/await

await 后面必须是一个 Promise 对象

getDataAsync 方法不变，如下

 function getDataAsync (url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      var res = {
        url: url,
        data: Math.random()
      }
      resolve(res)
    }, 1000)
  })
}

业务代码如下

async function getData () {
  var res1 = await getDataAsync('/page/1?param=123')
  console.log(res1)
  var res2 = await getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`)
  console.log(res2)
  var res3 = await getDataAsync(`/page/2?param=${res2.data}`)
  console.log(res3)
}

可以看到使用 async\await 就像写同步代码一样
对比 Promise 感觉怎么样？是不是非常清晰，但是 async/await 是基于 Promise 的，因为使用 async 修饰的方法最终返回一个 Promise ，实际上， async/await 可以看做是使用 Generator 函数处理异步的语法糖，我们来看看如何使用 Generator 函数处理异步

五、Generator

首先异步函数依然是

function getDataAsync (url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      var res = {
        url: url,
        data: Math.random()
      }
      resolve(res)
    }, 1000)
  })
}

使用 Generator 函数可以这样写

function * getData () {
  var res1 = yield getDataAsync('/page/1?param=123')
  console.log(res1)
  var res2 = yield getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`)
  console.log(res2)
  var res3 = yield getDataAsync(`/page/2?param=${res2.data}`)
  console.log(res3))
}

然后我们这样逐步执行

var g = getData()
g.next().value.then(res1 => {
  g.next(res1).value.then(res2 => {
    g.next(res2).value.then(() => {
      g.next()
    })
  })
})

上面的代码，我们逐步调用遍历器的 next() 方法，由于每一个 next() 方法返回值的 value 属性为一个 Promise 对象
所以我们为其添加 then 方法，在 then 方法里面接着运行 next 方法挪移遍历器指针，直到 Generator 函数运行完成，实际上，这个过程我们不必手动完成，可以封装成一个简单的执行器

function run (gen) {
  var g = gen()

  function next (data) {
    var res = g.next(data)
    if (res.done) return res.value
    res.value.then((data) => {
      next(data)
    })
  }

  next()

}

run 方法用来自动运行异步的 Generator 函数，其实就是一个递归的过程调用的过程。这样我们就不必手动执行 Generator 函数了。有了 run 方法，我们只需要这样运行 getData 方法

run(getData)

这样，我们就可以把异步操作封装到 Generator 函数内部，使用 run 方法作为 Generator 函数的自执行器，来处理异步。其实我们不难发现， async/await 方法相比于 Generator 处理异步的方式，有很多相似的地方，只不过 async/await 在语义化方面更加明显，同时 async/await 不需要我们手写执行器，其内部已经帮我们封装好了，这就是为什么说 async/await 是 Generator 函数处理异步的语法糖了