【JavaScript】掌握异步编程，看这里！

admin

2024年3月29日 23:43 本文热度 453

异步处理的概念

JavaScript 中的异步处理指的是在代码执行过程中，能够不阻塞当前线程并处理一些时间较长的操作。异步处理通常涉及到回调函数、Promise、async/await 等机制。

在 JavaScript 中，传统的同步处理方式采用的是阻塞式的单线程模型。这种模型的缺点是当一个任务被执行时，它会一直执行到结束，期间如果有耗时的操作也会一直阻塞下去，直到任务执行完毕，才会执行后续的任务。这种方式会导致页面卡死，体验非常不好。

因此，JavaScript 异步处理机制应运而生，它允许在代码执行过程中，执行一些耗时的操作，而不会阻塞当前线程。

回调函数

回调函数是一种很常见的异步编程模型，通过在异步操作完成后调用回调函数来通知异步操作已结束，从而执行后续的任务。例如：

function fetchData(callback) {
  setTimeout(function() {
const data = { name: '张三', age: 20 };
    callback(data);
  }, 1000);
}

fetchData(function(data) {
  console.log(data);
});

在这个示例中，fetchData() 函数在完成数据加载后，调用回调函数 callback() 并传递数据作为参数。当数据加载完成后，控制器会跳转到回调函数中执行后续任务。

Promise

Promise 是一种比较流行的异步编程模型，它可以在异步操作完成后执行一些回调操作，并将结果返回给请求方。Promise 代表了一个异步操作的最终完成（或失败）及其结果值。例如：

function fetchData() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    setTimeout(function() {
      const data = { name: '张三', age: 20 };
      resolve(data);
    }, 1000);
  });
}

fetchData().then(function(data) {
  console.log(data);
});

异步处理常见场景与处理策略

异步处理常见场景包括但不限于：

网络请求：当请求数据需要一定的时间才能返回时，为了避免用户体验受到影响，需要进行异步处理。
定时任务：定时执行任务，需要进行异步处理。
事件处理：通过异步处理来避免事件处理函数执行时间过长，导致页面卡顿等问题。
大量数据处理：对于大量数据的处理，需要进行异步处理，以免阻塞主线程。

JavaScript 引擎是单线程执行的，也就是说同一时间内只有一个任务在执行。当需要进行异步操作时，通常会使用回调函数。

假设我们有一个获取用户信息的异步函数 getUserInfo，在信息获取完成后需要调用相关回调函数。一种实现方式是将回调函数作为 getUserInfo 函数的第二个参数传入，信息获取完成后调用该函数。

function getUserInfo(userId, callback) {
  setTimeout(function() {
    const userInfo = {
      id: userId,
      name: "Tom",
      age: 25
    }
    callback(userInfo)
  }, 1000)
}

getUserInfo(1001, function(userInfo) {
  console.log(userInfo)
})

上述代码首先调用 getUserInfo 函数，该函数通过 setTimeout 模拟异步操作，等待 1 秒钟后获取用户信息，并在信息获取完成后调用传入的回调函数。最后在回调函数中输出用户信息。

Promise A+ 规范

Promise 的状态

一个 Promise 的当前状态必须为以下三种状态中的一种：等待态（Pending）、执行态（Fulfilled）和 拒绝态（Rejected）。

等待态（Pending）处于等待态时，promise 需满足以下条件：

可以迁移至执行态或拒绝态（fulfill、reject）

执行态（Fulfilled）处于执行态时，promise 需满足以下条件：

不能迁移至其他任何状态
必须拥有一个不可变的终值

拒绝态（Rejected）处于拒绝态时，promise 需满足以下条件：

不能迁移至其他任何状态
必须拥有一个不可变的原因
这里的不可变指的是恒等（即可用 === 判断相等），而不是意味着更深层次的不可变（译者注：概指当 value 或 reason 不是基本值时，只要求其引用地址相等，但属性值可被更改）。

面试官文档 Promise A+ 规范时，首先要提出的便是三个态：pending、fulfilled、rejected

一个 promise 必须提供一个 then 方法以访问其当前值、终值和据因。

promise 的 then 方法接受两个参数：

promise.then(onFulfilled, onRejected);

其中，onFulfilled 和 onRejected 都是可选参数。

如果 onFulfilled 不是函数，其必须被忽略
如果 onRejected 不是函数，其必须被忽略

发布-订阅模式

根据 Promise A+ 规范，每次 then 返回的值也需要满足 thenable，也就是说我们需要将 resolve 返回值使用 promise 包裹，在本例中就是需要将返回值包装为新的 HePromise 对象。开发之前我们不妨先来看看 Promise 链式调用的示例：

const p = new Promise(resolve => resolve(1));
p.then(r1 => {
console.log(r1);
return 2;
})
  .then(r2 => {
console.log(r2);
return 3;
  })
  .then(r3 => {
console.log(r3);
  });

实现all方法

就是将传入数组中的值 promise 化，然后保证每个任务都处理后，最终 resolve。示例如下：

class HePromise {
static all(promises: any[]) {
let index = 0;
const result: any[] = [];
const pLen = promises.length;
return new HePromise((resolve, reject) => {
      promises.forEach(p => {
        HePromise.resolve(p).then(
val => {
            index++;
            result.push(val);
if (index === pLen) {
              resolve(result);
            }
          },
err => {
if (reject) reject(err);
          },
        );
      });
    });
  }
}

编写测试用例如下：

it('HePromise.all', done => {
  HePromise.all([1, 2, 3]).then(res => {
    expect(res).toEqual([1, 2, 3]);
    done();
  });
});

执行测试，测试通过。

实现race方法

就是将传入数组中的值 promise 化，只要其中一个任务完成，即可 resolve。示例如下：

class HePromise {
static race(promises: any[]): HePromise {
return new HePromise((resolve, reject) => {
      promises.forEach(p => {
        HePromise.resolve(p).then(
val => {
            resolve(val);
          },
err => {
if (reject) reject(err);
          },
        );
      });
    });
  }
}

编写测试用例：

it('HePromise.race', done => {
  HePromise.race([11, 22, 33]).then(res => {
    expect(res).toBe(11);
    done();
  });
});

执行测试，测试通过。

整体测试代码情况如下：

async 与 await 用法及原理详解

async function test() {
    const res = await Promise.resolve(1)
    return res
}

需要注意的是，使用 async、await 处理异步操作时，需要注意异常的处理。

异常处理

通常我们使用 try、catch 捕获 async、await 执行过程中抛出的异常，就像这样：

async function test() {
    let res = null
    try {
        const res = await Promise.resolve(1)
        return res
    } catch(e) {
        console.log(e)
    }
}

从零实现一个类似 async、await 的函数

promise+generator

function fn(nums) {
    return new Promise(resolve = >{
        setTimeout(() = >{
            resolve(nums * 2)
        },
        1000)
    })
}
function * gen() {
    const num1 = yield fn(1)
    const num2 = yield fn(num1)
    const num3 = yield fn(num2)
    return num3
}
function generatorToAsync(generatorFn) {
    return function() {
        return new Promise((resolve, reject) = >{
            const g = generatorFn() const next1 = g.next() next1.value.then(res1 = >{

                const next2 = g.next(res1) // 传入上次的res1
                next2.value.then(res2 = >{

                    const next3 = g.next(res2) // 传入上次的res2
                    next3.value.then(res3 = >{

                        // 传入上次的res3
                        resolve(g.next(res3).value)
                    })
                })
            })
        })
    }
}

const asyncFn = generatorToAsync(gen)
asyncFn().then(res = >console.log(res)) // 3秒后输出 8

自动执行

自动执行其实就是运用递归，将生成器函数产生的数据不断调用 next，直至执行完成。

function getData(endpoint) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(`Data received from ${endpoint}`)
    }, 2000)
  })
}

// 生成器函数
function* getDataAsync() {
  const result1 = yield getData('Endpoint 1')
  console.log(result1)
  const result2 = yield getData('Endpoint 2')
  console.log(result2)
  return 'All data received'
}

// 将生成器函数包装成 Promise
function asyncToPromise(generatorFn) {
  const generator = generatorFn()

  function handleResult(result) {
    if (result.done) {
      return Promise.resolve(result.value)
    }

    return Promise.resolve(result.value)
      .then(res => handleResult(generator.next(res)))
      .catch(err => handleResult(generator.throw(err)))
  }

  try {
    return handleResult(generator.next())
  } catch (error) {
    return Promise.reject(error)
  }
}

asyncToPromise(getDataAsync).then(result => console.log(result))

总结

这里介绍了回调函数、Promise、async/await 等机制。其中涉及到JavaScript事件循环机制没有展开分析，后续会总结相应的通关手册。

该文章在 2024/3/29 23:46:43 编辑过

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