关于前端:异步编程的终极解决方案-asyncawait用同步的方式去写异步代码

晚期回调函数

回调函数咱们常常有写到，比方：

ajax(url, (res) => {
  console.log(res);
})

然而这种回调函数有一个大缺点，就是会写出 回调天堂（Callback hell）。比方，如果多个回调存在依赖，可能会写成：

ajax(url, (res) => {
  console.log(res);
  // ...解决代码
  ajax(url2, (res2) => {
    console.log(res2);
    // ...解决代码
    ajax(url3, (res3) => {
      console.log(res3);
      // ...解决代码
    })
  })
})

这个就是回调天堂：

• 内嵌函数存在耦合，牵一发而动全身，改一个会影响其它中央
• 内嵌函数多了，产生谬误要怎么解决呢？这是一个难题

晚期回调函数的优缺点：

• 长处：解决了 同步阻塞 的问题（只有有一个工作耗时很长，前面的工作都必须排队等着，会迁延整个程序的执行）
• 毛病：回调天堂；不能用 try catch 捕捉谬误；不能 return

过渡计划 Generator

ES6 新引入了 Generator 函数（生成器函数），能够通过 yield 关键字，把函数的执行流挂起，为扭转执行流程提供了可能，从而为异步编程提供解决方案。最大的特点就是能够管制函数的执行。Generator 有两个辨别于一般函数的局部：

• 一是在 function前面，函数名之前有个 *,用来示意函数为 Generator 函数
• 函数外部有 yield 表达式,用来定义函数外部的状态

Generator 函数的具体应用形式是：

• 在 Generator 函数外部执行一段代码，如果遇到 yield 关键字，那么 JS 引擎将返回关键字前面的内容给内部，并暂停该函数的执行。

• 内部函数能够通过 next 办法复原函数的执行。

  function* fn() {
  console.log("one");
  yield '1';
  console.log("two");
  yield '2';
  console.log("three");
  return '3';
  }

  调用 Generator 函数和调用一般函数一样，在函数名前面加上 () 即可，然而 Generator 函数不会像一般函数一样立刻执行，而是 返回一个指向外部状态对象的指针，所以要调用遍历器对象 Iterator 的 next 办法，指针就会从函数头部或者上一次停下来的中央开始执行。如下：

next 办法:个别状况下， next 办法不传入参数的时候，yield 表达式的返回值是 undefined。当 next 传入参数的时候，该参数会作为上一步 yield 的返回值。Generator 生成器也是通过同步的形式写异步代码的，也能够解决回调天堂的问题，然而比拟难以了解，心愿上面的例子可能帮忙你了解 Generator 生成器：

function* sum(a) {
  console.log('a:', a);
  let b = yield 1;
  console.log('b:', b);
  let c = yield 2;
  console.log('c:', c);
  let sum = a + b + c;
  console.log('sum:', sum)
  return sum;
}

• next 不传参时，yield 返回 undefined

• 当第一次执行 next 时，传参会被疏忽，并且函数暂停在 yield 1 处，所以返回 1
• 当第二次执行 next 时，不传参，那么 yield 1 返回的是 undefined ，所以 b 的值是 undefined
• 第三次同理，c 的值为 undefined
• 当 next 传入参数时，该参数会作为上一步 yield 的返回值

如下图：

• 当第一次执行 next 时，传参（20）会被疏忽，并且函数暂停在 yield 1 处，所以返回 1
• 当第二次执行 next 时，传参 30，作为 yield 1 返回的值，所以 b = yield 1，b 的值是 30
• 当第二次执行 next 时，传参 40，作为 yield 2 返回的值，所以 c = yield 2， c 的值是 40

协程

咱们晓得，async/await 是一个主动执行的 Generator 函数，下面曾经介绍了 Generator 函数，那么接下来很有必要介绍一下 V8 引擎是如何实现一个函数的暂停和复原 的呢？要搞懂函数为何能暂停和复原，首先要理解 协程 的概念。过程和线程咱们都晓得，那么协程是什么呢？

协程是一种比线程更加轻量级的存在。能够把协程看成是跑在线程上的工作，一个线程上能够存在多个协程，然而在线程上同时只能执行一个协程，比方以后执行的是 A 协程，要启动 B 协程，那么 A 协程就须要将主线程的控制权交给 B 协程，这就体现在 A 协程暂停执行，B 协程复原执行；同样，也能够从 B 协程中启动 A 协程。通常，如果从 A 协程启动 B 协程，咱们就把 A 协程称为 B 协程的父协程。

正如一个过程能够领有多个线程一样，一个线程也能够领有多个协程。最重要的是，协程不是被操作系统内核所治理，而是齐全由程序所管制（即在用户态执行）。这样带来的益处就是性能失去了很大的晋升，不会像线程切换那样耗费资源。能够联合代码了解：

function* genDemo() {
  console.log("开始执行第一段")
  yield 'generator 2'

  console.log("开始执行第二段")
  yield 'generator 2'

  console.log("开始执行第三段")
  yield 'generator 2'

  console.log("执行完结")
  return 'generator 2'
}

console.log('main 0')
let gen = genDemo()
console.log(gen.next().value)
console.log('main 1')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 2')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 3')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 4')

执行过程如下图所示，能够重点关注协程之间的切换：

从图中能够看进去协程的四点规定：

• 通过调用生成器函数 genDemo 来创立一个 协程 gen，创立之后，gen 协程并没有立刻执行。
• 要让 gen 协程执行，须要通过调用 gen.next。
• 当协程正在执行的时候，能够 通过 yield 关键字来暂停 gen 协程的执行，并返回次要信息给父协程。
• 如果协程在执行期间，遇到了 return 关键字，那么 JS 引擎会完结以后协程，并将 return 前面的内容返回给父协程。

协程之间的切换：

• gen 协程和父协程是在主线程上交互执行的，并不是并发执行的，它们之前的切换是 通过 yield 和 gen.next 来配合实现 的。
• 当在 gen 协程中调用了 yield 办法时，JS 引擎会保留 gen 协程以后的调用栈信息，并复原父协程的调用栈信息。同样，当在父协程中执行 gen.next 时，JS 引擎会保留父协程的调用栈信息，并复原 gen 协程的调用栈信息。

其实在 JS 中，Generator 生成器就是协程的一种实现形式。

终极解决方案 async/await

应用 Promise 能很好地解决回调天堂的问题，然而这种形式充斥了 Promise 的 then() 办法，如果解决流程比较复杂的话，那么整段代码将充斥着 then，语义化不显著，代码不能很好地示意执行流程。基于这个起因，ES7 引入了 async/await，这是 Javascript 异步编程的一个重大改良，提供了 在不阻塞主线程的状况下应用同步代码实现异步拜访资源的能力，并且使得代码逻辑更加清晰。

其实 async/await 技术背地的机密就是 Promise 和 Generator 生成器利用，往低层说就是 微工作和协程利用。要搞清楚 async 和 await 的工作原理，咱们得对 async 和 await 离开剖析。

async
async 到底是什么？依据 MDN 定义，async 是一个通过 异步执行并隐式返回 Promise 作为后果的函数。重点关注两个词：异步执行和隐式返回 Promise。先来看看是如何隐式返回 Promise 的，参考上面的代码：

async function async1() {
  return '秀儿';
}
console.log(async1()); // Promise {: "秀儿"}

执行这段代码，能够看到调用 async 申明的 async1 函数返回了一个 Promise 对象，状态是 resolved，返回后果如下所示：Promise {: &＃8220;秀儿&＃8221;}。和 Promise 的链式调用 then 中解决返回值一样。

await
await 须要跟 async 搭配应用，联合上面这段代码来看看 await 到底是什么：

async function foo() {
  console.log(1)
  let a = await 100
  console.log(a)
  console.log(2)
}
console.log(0)
foo()
console.log(3)

站在 协程 的视角来看看这段代码的整体执行流程图：

联合上图来剖析 async/await 的执行流程：

• 首先，执行 console.log(0) 这个语句，打印进去 0。
• 紧接着就是执行 foo 函数，因为 foo 函数是被 async 标记过的，所以当进入该函数的时候，JS 引擎会保留以后的调用栈等信息，而后执行 foo 函数中的 console.log(1) 语句，并打印出 1。
• 当执行到 await 100 时，会默认创立一个 Promise 对象
• 代码如下所示：let promise_ = new Promise((resolve,reject){ resolve(100) })
• 在这个 promise_ 对象创立的过程中，能够看到在 executor 函数中调用了 resolve 函数，JS 引擎会将该工作提交给微工作队列。
• 而后 JS 引擎会暂停以后协程的执行，将主线程的控制权转交给父协程执行，同时会将 promise_ 对象返回给父协程。
• 主线程的控制权曾经交给父协程了，这时候父协程要做的一件事是调用 promise_.then 来监控 promise 状态的扭转。
• 接下来继续执行父协程的流程，执行 console.log(3)，并打印进去 3。

• 随后父协程将执行完结，在完结之前，会进入微工作的检查点，而后执行微工作队列，微工作队列中有 resolve(100) 的工作期待执行，执行到这里的时候，会触发 promise_.then 中的回调函数，如下所示：

  promise_.then((value) => {
  // 回调函数被激活后
  // 将主线程控制权交给foo协程，并将vaule值传给协程
  })

• 该回调函数被激活当前，会将主线程的控制权交给 foo 函数的协程，并同时将 value 值传给该协程。
• foo 协程激活之后，会把方才的 value 值赋给了变量 a，而后 foo 协程继续执行后续语句，执行实现之后，将控制权归还给父协程。

以上就是 await/async 的执行流程。正是因为 async 和 await 在背地做了大量的工作，所以咱们能力用同步的形式写出异步代码来。当然也存在一些毛病，因为 await 将异步代码革新成了同步代码，如果多个异步代码没有依赖性却应用了 await 会导致性能上的升高。

async/await总结

• Promise 的编程模型仍然充斥着大量的 then 办法，尽管解决了回调天堂的问题，然而在语义方面仍然存在缺点，代码中充斥着大量的 then 函数，这就是 async/await 呈现的起因。
• 应用 async/await 能够实现用同步代码的格调来编写异步代码，这是因为 async/await 的根底技术应用了 Generator 生成器和 Promise，Generator 生成器是协程的实现，利用 Generator 生成器能实现生成器函数的暂停和复原。
• 另外，V8 引擎还为 async/await 做了大量的语法层面包装，所以理解暗藏在背地的代码有助于加深你对 async/await 的了解。
• async/await 无疑是异步编程畛域十分大的一个变革，也是将来的一个支流的编程格调。其实，除了 Javascript，Python、Dart、C# 等语言也都引入了 async/await，应用它不仅能让代码更加整洁好看，而且还能确保该函数始终都能返回 Promise。

异步编程总结

• 晚期的异步回调函数尽管解决了同步阻塞的问题，然而容易写出回调天堂。
• Generator 生成器最大的特点是能够管制函数的执行，是协程的一种实现形式。
• async/await 能够算是异步编程的终极解决方案，它通过同步的形式写异步代码，能够把 await 看作是让出线程的标记，先去执行 async 函数内部的代码，等调用栈为空再回来调用 await 前面的代码。