浅谈JavaScript中的异步处理

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：

1. function getData(url, callBack){ 
2.     // 模拟发送网络请求 
3.     setTimeout(()=> { 
4.         // 假设 res 就是返回的数据 
5.         var res = { 
6.             url: url, 
7.             data: Math.random() 
8.         } 
9.         // 执行回调，将数据作为参数传递 
10.         callBack(res) 
11.     }, 1000) 
12. } 

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：

1. getData('/page/1?param=123', (res1) => { 
2.     console.log(res1) 
3.     getData(`/page/2?param=${res1.data}`, (res2) => { 
4.         console.log(res2) 
5.         getData(`/page/3?param=${res2.data}`, (res3) => { 
6.             console.log(res3) 
7.         }) 
8.     }) 
9. }) 

• 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

1. jQuery.subscribe("done", f2); 

f1进行如下改写

1. function f1(){ 
2. setTimeout(function(){ 
3. // f1的任务代码 
4. jQuery.publish("done"); 
5. }, 1000); 
6. } 

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 )

1. 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

1. function getDataAsync(url){ 
2.     return new Promise((resolve, reject) => { 
3.         setTimeout(()=> { 
4.             var res = { 
5.                 url: url, 
6.                 data: Math.random() 
7.             } 
8.             resolve(res) 
9.         }, 1000) 
10.     }) 
11. } 

那么请求的代码应该这样写

1. getDataAsync('/page/1?param=123') 
2.     .then(res1=> { 
3.         console.log(res1) 
4.         return getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`) 
5.     }) 
6.     .then(res2=> { 
7.         console.log(res2) 
8.         return getDataAsync(`/page/3?param=${res2.data}`) 
9.     }) 
10.     .then(res3=> { 
11.         console.log(res3) 
12.     }) 

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

getDataAsync 方法不变，如下

1.  function getDataAsync(url){ 
2.     return new Promise((resolve, reject) => { 
3.         setTimeout(()=> { 
4.             var res = { 
5.                 url: url, 
6.                 data: Math.random() 
7.             } 
8.             resolve(res) 
9.         }, 1000) 
10.     }) 
11. } 

业务代码如下

1. async function getData(){ 
2.     var res1 = await getDataAsync('/page/1?param=123') 
3.     console.log(res1) 
4.     var res2 = await getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`) 
5.     console.log(res2) 
6.     var res3 = await getDataAsync(`/page/2?param=${res2.data}`) 
7.     console.log(res3) 
8. } 

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

1. function getDataAsync(url){ 
2.     return new Promise((resolve, reject) => { 
3.         setTimeout(()=> { 
4.             var res = { 
5.                 url: url, 
6.                 data: Math.random() 
7.             } 
8.             resolve(res) 
9.         }, 1000) 
10.     }) 
11. } 

使用 Generator 函数可以这样写

1. function*getData(){ 
2.     var res1 = yield getDataAsync('/page/1?param=123') 
3.     console.log(res1) 
4.     var res2 = yield getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`) 
5.     console.log(res2) 
6.     var res3 = yield getDataAsync(`/page/2?param=${res2.data}`) 
7.     console.log(res3)) 
8. } 

然后我们这样逐步执行

1. var g = getData() 
2. g.next().value.then(res1=> { 
3.     g.next(res1).value.then(res2=> { 
4.         g.next(res2).value.then(()=> { 
5.             g.next() 
6.         }) 
7.     }) 
8. }) 

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

1. function run(gen){ 
2.     var g = gen() 
3.  
4.     function next(data){ 
5.         var res = g.next(data) 
6.         if (res.done) return res.value 
7.         res.value.then((data) => { 
8.             next(data) 
9.         }) 
10.     } 
11.  
12.     next() 
13.  
14. } 

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

1. 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。

作者：佚名

来源：51CTO