浅谈 async/await 和生成器

news2024/10/7 18:29:06

浅谈 async/await

async/await 是ES8规范新增的，使得以同步方式写的代码异步运行不再是白日梦，进一步让代码逻辑更加清晰。

为什么新增 async/await

下面有这样一个需求：有两个请求，请求 1 的结果是请求 2 的参数，所以请求 2 必须在请求 1 之后发出，使用 Promise 实现如下：

request('/xxx').then((res) =>{
  request('/yyyy',{res}).then(() => {
    // 对结果进行处理
  })
})

可以看到这里形成了一个嵌套结构，试想如果这样的嵌套层级深了以后就会形成类似“回调地狱”那样的结构，很不利于维护。因此就新增了 async/await 这两个关键字来解决这个问题。上面的需求 async/await 写法如下：

async function fn() {
  let res = await request('/xxx');
  request('/yyyy',{res}).then(() => {
    // 对结果进行处理
  })
}

如何使用

async

async 关键字写在函数名之前（相当于一个标识），让普通函数具有异步的行为特征，但是整体上代码却是同步执行的。它可以用在以下地方：

  • 函数声明
  • 函数表达式
  • 箭头函数
  • 类的属性方法
async function fn1() { } //函数声明
let fn2 = async function () { }//函数表达式
let fn3 = async () => { }//箭头函数
let test = {	// 类中属性方法
  async fn4() { }
}

// 总体同步执行
async function fn5() {
  console.log(1);
}
fn5();// 1
console.log(2);//2

异步函数返回值是一个期约对象，内部逻辑是使用 Promise.resolve方法来处理返回值 。因此可以使用.then方法处理异步任务的结果。

async function fn(){
  console.log('1.异步函数执行了');
  const res = await '2.插队？不讲武德';
}
fn().then(res => console.log(res));
  • 如果没有返回值，则 Promise 的状态为解决（fulfilled），结果为 undefined。
async function fn(){
  console.log('异步函数执行了');
}
const res = fn();
console.log(res);

  • 如果有返回值，Promise 的状态为解决（fulfilled），结果为该返回值。
async function fn(){
  console.log('异步函数执行了');
  return '我是返回值';
}
const res = fn();
console.log(res);

在这里插入图片描述

  • 如果在异步函数中抛出错误那么会返回一个失败（rejected）状态的期约。
async function fn(){
  console.log('异步函数执行了');
  throw new Error('出错了');
}
const res = fn();
console.log(res);

在这里插入图片描述

  • 如果返回一个失败（rejected）状态的期约却并不会被异步函数捕获。
async function fn(){
  console.log('异步函数执行了');
  return Promise.reject('出错了');
}
const res = fn();
console.log(res);

在这里插入图片描述

await

当遇到 await 后，会先暂停异步函数的执行，让出 JS 运行时线程，执行别的代码。当异步函数拿到结果又会在合适的时机恢复运行。

async function fn(){
  console.log('1.异步函数执行了');
  const res = await '2.插队？不讲武德';
  console.log(res);
  console.log('3.终于轮到我了')
}
fn();
console.log('4.我先插个队');

在这里插入图片描述
注意：await 关键字只会暂停异步函数的执行，并不会影响异步函数之外的代码。如上面的代码执行 fn 函数打印“1.异步函数执行了”，遇到 await 关键字，就暂停函数中 await 后边的代码执行，转而去打印“4.我先插个队”。

await 使用限制

早期 await 只允许在异步函数中使用，再同步函数使用会报错。
在这里插入图片描述
但是从 ES2022 开始，允许在模块的顶层独立使用await命令。如下所示：
在这里插入图片描述
它的主要目的是使用await解决模块异步加载的问题。

因为 await 等待的是一个异步操作，而异步任务有可能失败（rejected），所以需要把 await 放在 try/catch中。

function fn() {
  try{
    let res = await ···;
    let res1 = await ···;
    let res2 = await ···;
  } catch(err) {
    // 失败处理逻辑
  }
}

题目分析

async function async1() {
  console.log("async1 1");
  await async2();
  console.log("async1 2");
  setTimeout(() => {
    console.log('timeout1')
  }, 0)
}
async function async2() {
  setTimeout(() => {
    console.log('timeout2')
  }, 0)
  console.log("async2");
}
async1();
setTimeout(() => {
  console.log('timeout3')
}, 0)
console.log("start")

在这里插入图片描述

  1. 执行async1函数，打印“async1 1”，遇到await，暂停async1函数执行，向消息队列添加一个在async2执行完之后执行的任务；
  2. 执行async2函数，遇到setTimeout，将其添加到宏任务队列，打印 “async2”，async2函数执行完毕，把给 await 提供值的任务添加到消息队列，async1退出；
  3. 执行最外层同步代码，又遇到setTimeout，将其添加到宏任务队列，打印“start”，同步代码执行完毕。
  4. JS 运行时从消息队列中取出给 await 提供值的任务，并将 undefined 赋值给它，并添加一个恢复async1函数执行的任务。
  5. 取出恢复async1函数执行的任务，打印“async1 2”；遇到setTimeout添加到宏任务队列。
  6. 宏任务队列不为空，执行队头宏任务，打印“timeout2”；微任务队列为空；
  7. 宏任务队列不为空，执行队头宏任务，打印“timeout3”；微任务队列为空；
  8. 宏任务队列不为空，执行队头宏任务，打印“timeout1”；微任务队列为空；
  9. 程序结束。

await 不会等待 setTimeout

分析上面的代码我发现 await 并没有等待 async2 函数中 setTimeout 函数执行结束，原因是 setTimeout 函数在调用时会同步返回一个随机数，而实际上 await 等待的就是异步任务结果，此时，这个随机数就会被await 认为是 setTimeout 异步任务的结果，就放行了。

async function fn() {
  await fn1();
  await fn2();
}
async function fn1() {
  setTimeout(() => {
    // 省略代码
  }, 200);
}
async function fn2() {
  Math.random();
}

上面的代码 fn1 和 fn2 函数对于 await 来说是等价的。

浅谈生成器

生成器是 ES6 新增的，它拥有在一个函数块内暂停和恢复代码执行的能力。（箭头函数不能用来定义生成器函数）只要调用生成器函数就会产生一个生成器对象，它实现了 Iterator 接口，初始为暂停执行状态，可以调用 next 方法让生成器恢复执行。

next 方法的返回值类似于迭代器.{value:xxx,done:flase||true}当done为true 就意味着生成器已经执行完毕，此时再调用next方法，value是生成器函数的返回值，默认为 undefined。

function* fn() {
  yield 1;
  yield 2;
}
// 生成生成器对象，暂停状态
const Fn = fn();
// 恢复执行
console.log(Fn.next());//{value: 1, done: false}
// 恢复执行
console.log(Fn.next());//{value: 2, done: false}
// 执行完毕
console.log(Fn.next());//{value: undefined, done: true}
// 执行完毕后再调用 next 函数，会输出同样的结果
console.log(Fn.next());//{value: undefined, done: true}

yield

yield 关键字可以让生成器停止执行。生成器函数在遇到 yield 关键字后会暂停执行并保留函数作用域状态，只能通过调用生成器对象的 next 方法恢复执行。并且 yield 语句生成的值就在 next 函数返回值里，此时生成器函数时done：false的状态，通过 return 退出生成器会处于done：true状态

function* fn() {
  yield 1;
  return 2;
}
const Fn = fn();
// yield 生成的值就是 next 函数返回的对象里的 value
console.log(Fn.next());//{value: 1, done: false}
console.log(Fn.next());//{value: 2, done: true}

生成器作为可迭代对象

因为生成器对象实现了 Iterator 接口，可以使用 for of 遍历，它会自动调用 next 方法。

function* fn() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}
for (let item of fn()) {
  console.log(item);
}

在这里插入图片描述

next的参数

生成器对象的 next 方法是可以接收一个参数的，这个参数最终会传给 yield ，注意两点：

  • 第一次next传参是没用的，只有从第二次开始next传参才有用。
    原因：我的理解是第一次调用 next 函数执行的是第一个 yield 之前的代码，这里就是console.log('开始执行');，所以这是传参没有 yield 接收。
  • next传值时，要记住顺序是，先右边yield，后左边接收参数。
    意思就是在第二次调用 next 函数时，会先执行 yield 后边的代码，接着将参数赋值给等号右边的变量。
function* fn() {
  console.log('开始执行');
  let r1 = yield 1;
  let r2 = yield r1;
  return r2;
}
const Fn = fn();
console.log(Fn.next());//{value: 1, done: false}
console.log(Fn.next(2));//{value: 2, done: false}
console.log(Fn.next(3));//{value: 3, done: true}

提前终止生成器

return

return 会强制生成器进入关闭状态，不可逆，最后的状态值就是传给return()的参数。并且调用return以后再调用next方法都会返回{value:undefined,done:true}；

function* fn() {
  yield 1;
  return 2;
  yield 3;
}
const Fn = fn();
console.log(Fn.next());//{value: 1, done: false}
console.log(Fn.next());//{value: 2, done: true}
console.log(Fn.next());//{value: undefined, done: true}
console.log(Fn.next());//{value: undefined, done: true}

throw

throw 方法会在暂停的时候将一个错误注入到生成器对象中，如果错误未被处理，生成器就会关闭。

function* fn() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}
const Fn = fn();
console.log(Fn.next());//{value: 1, done: false}
Fn.throw('出错了···')
console.log(Fn.next());
console.log(Fn.next());

在这里插入图片描述

如果生成器函数内部处理了这个错误，只会跳过对应的yield，可再次恢复执行。

function* fn() {
  try {
    yield 1;
  } catch (error) {
    console.log('捕获到错误内容：'+ error)
  }
  yield 2;
  yield 3;
}
const Fn = fn();
console.log(Fn.next());//{value: 1, done: false}
Fn.throw('出错了···');
console.log(Fn.next());//{value: 3, done: false}
console.log(Fn.next());//{value: undefined, done: true}

在这里插入图片描述

生成器与 async/await

还记得在介绍 async/await 时说过的需求吗？请求一的结果是请求二的参数，最后拿到结果，下面利用生成器和 Promise 来模拟，注意这样的代码就类似于 async/await 是同步的逻辑。

function fn(x) {
  return new Promise((resolve,reject) => {
    setTimeout(() => {
      resolve(x + 1);
    }, 1000);
  })
}
function* fn1() {
  console.log('开始执行');
  let r1 = yield fn(1);
  console.log('请求一完成');// 1s后打印
  let r2 = yield fn(r1);
  console.log('请求二完成');// 2s后打印
  return r2;
}
const gen = fn1();
gen.next().value.then((res) => {
  gen.next(res).value.then(res => {
      console.log('输出结果', gen.next(res));
  })
})

简单实现 async/await

上面的代码有很多缺陷，只能执行有限步···，现在我们可以稍稍封装一下

function fn(x) {
  return new Promise((resolve,reject) => {
    setTimeout(() => {
      resolve(x + 1);
    }, 1000);
  })
}
function* fn1() {
  console.log('开始执行');
  let r1 = yield fn(1);
  console.log('请求一完成');
  let r2 = yield fn(r1);
  console.log('请求二完成');
  return r2;
}
function myAsync (fn) {
  const Fn = fn.apply(this, arguments);//拿到生成器对象
  return new Promise((resolve,reject) => {
    function forward(key,val) {
      let res = null; 
      try{
        res = Fn[key](val);//恢复执行
      } catch(err) {
        return reject(err);
      }
      let {value,done} = res;
      if (done) {//代码执行完了，返回一个解决状态的期约
        return resolve(value);
      } else {
        return Promise.resolve(value).then(value => forward('next',value),err=>forward('throw',err));
      }
    }
    forward('next');//第一次执行
  })
}
const asyncFn = myAsync(fn1)
asyncFn.then(res => console.log(res))

这样 fn1 函数中 yield 就相当于 await ，且异步函数 myAsync 执行完就能得到一个期约，并且无论 fn1 函数中有多少 yield 都能正确执行，并得到结果。

总结

async/await 和 生成的使用细节以及具体的应用还有很多，我在这里只是稍稍总结一下，本篇博客内容也是我的学习笔记吧。我是孤城浪人，一名正在前端路上摸爬滚打的菜鸟，欢迎你的关注。

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