谈一谈几种处理JavaScript异步操作的办法

Posted 2021-04-17 前端初学者

每天一篇好文章系列18年第210期

编者按   

 javascript的执行环境是单线程的，单线程的好处是执行环境简单，不用去考虑诸如资源同步，死锁等多线程阻塞式编程等所需要面对的恼人的问题。但带来的坏处是当一个任务执行时间较长时，后面的任务会等待很长时间。在浏览器端就会出现浏览器假死，鼠标无法响应等情况。所以在浏览器端，耗时很长的操作都应该异步执行，避免浏览器失去响应。所谓异步执行，不同于同步执行（程序的执行顺序与任务的排列顺序是一致的、同步的），每一个任务有一个或多个回调函数（callback），前一个任务结束后，不是执行后一个任务，而是执行回调函数，后一个任务则是不等前一个任务结束就执行，所以程序的执行顺序与任务的排列顺序是不一致的、异步的。既然Javascript是单线程的，那它又如何能够异步的执行呢？本文从回调函数到es2017的async函数详细介绍了几种异步编程的方法

引言

js的异步操作，已经是一个老生常谈的话题，关于这个话题的文章随便google一下都可以看到一大堆。那么为什么我还要写这篇东西呢？在最近的工作中，为了编写一套相对比较复杂的插件，需要处理各种各样的异步操作。但是为了体积和兼容性，不打算引入任何的pollyfill，甚至连babel也不允许使用，这也意味着只能以es5的方式去处理。使用回调的方式对于解耦非常不利，于是找了别的方法去处理这个问题。问题是处理完了，却也引发了自己的一些思考：处理js的异步操作，都有一些什么方法呢？

一、回调函数

传说中的“callback hell”就是来自回调函数。而回调函数也是最基础最常用的处理js异步操作的办法。我们来看一个简单的例子：

首先定义三个函数：

function fn1 () {  console.log('Function 1')
}function fn2 () {
  setTimeout(() => {    console.log('Function 2')
  }, 500)
}function fn3 () {  console.log('Function 3')
}

其中fn2可以视作一个延迟了500毫秒执行的异步函数。现在我希望可以依次执行fn1，fn2，fn3。为了保证fn3在最后执行，我们可以把它作为fn2的回调函数：

function fn2 (f) {
  setTimeout(() => {    console.log('Function 2')
    f()
  }, 500)
}

fn2(fn3)

可以看到，fn2和fn3完全耦合在一起，如果有多个类似的函数，很有可能会出现fn1(fn2(fn3(fn4(...))))这样的情况。回调地狱的坏处我就不赘述了，相信各位读者一定有自己的体会。

二、事件发布/订阅

发布/订阅模式也是诸多设计模式当中的一种，恰好这种方式可以在es5下相当优雅地处理异步操作。什么是发布/订阅呢？以上一节的例子来说，fn1，fn2，fn3都可以视作一个事件的发布者，只要执行它，就会发布一个事件。这个时候，我们可以通过一个事件的订阅者去批量订阅并处理这些事件，包括它们的先后顺序。下面我们基于上一章节的例子，增加一个消息订阅者的方法（为了简单起见，代码使用了es6的写法）：

class AsyncFunArr {  constructor (...arr) {    this.funcArr = [...arr]
  }

  next () {    const fn = this.funcArr.shift()    if (typeof fn === 'function') fn()
  }

  run () {    this.next()
  }
}const asyncFunArr = new AsyncFunArr(fn1, fn2, fn3)

然后在fn1，fn2，fn3内调用其next()方法：

function fn1 () {  console.log('Function 1')
  asyncFunArr.next()
}function fn2 () {
  setTimeout(() => {    console.log('Function 2')
    asyncFunArr.next()
  }, 500)
}function fn3 () {  console.log('Function 3')
  asyncFunArr.next()
}// output =>// Function 1// Function 2// Function 3

可以看到，函数的处理顺序等于传入AsyncFunArr的参数顺序。AsyncFunArr在内部维护一个数组，每一次调用next()方法都会按顺序推出数组所保存的一个对象并执行，这也是我在实际的工作中比较常用的方法。

三、Promise

使用Promise的方式，就不需要额外地编写一个消息订阅者函数了，只需要异步函数返回一个Promise即可。且看例子：

function fn1 () {  console.log('Function 1')
}function fn2 () {  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {      console.log('Function 2')
      resolve()
    }, 500)
  })
}function fn3 () {  console.log('Function 3')
}

同样的，我们定义了三个函数，其中fn2是一个返回Promise的异步函数，现在我们希望按顺序执行它们，只需要按以下方式即可：

fn1()fn2().then(() => { fn3() })// output =>// Function 1// Function 2// Function 3

使用Promise与回调有两个最大的不同，第一个是fn2与fn3得以解耦；第二是把函数嵌套改为了链式调用，无论从语义还是写法上都对开发者更加友好。

四、generator

如果说Promise的使用能够化回调为链式，那么generator的办法则可以消灭那一大堆的Promise特征方法，比如一大堆的then()。

function fn1 () {
  console.log('Function 1')
}

function fn2 () {
  setTimeout(() => {    console.log('Function 2')    af.next()
  }, 500)
}

function fn3 () {
  console.log('Function 3')
}

function* asyncFunArr (...fn) {
  fn[0]()
  yield fn[1]()
  fn[2]()
}

const af = asyncFunArr(fn1, fn2, fn3)

af.next()

// output =>
// Function 1
// Function 2
// Function 3

在这个例子中，generator函数asyncFunArr()接受一个待执行函数列表fn，异步函数将会通过yield来执行。在异步函数内，通过af.next()激活generator函数的下一步操作。

这么粗略的看起来，其实和发布/订阅模式非常相似，都是通过在异步函数内部主动调用方法，告诉订阅者去执行下一步操作。但是这种方式还是不够优雅，比如说如果有多个异步函数，那么这个generator函数肯定得改写，而且在语义化的程度来说也有一点不太直观。

五、优雅的async/await

使用最新版本的Node已经可以原生支持async/await写法了，通过各种pollyfill也能在旧的浏览器使用。那么为什么说async/await方法是最优雅的呢？且看代码：

function fn1 () {  console.log('Function 1')
}function fn2 () {  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {      console.log('Function 2')
      resolve()
    }, 500)
  })
}function fn3 () {  console.log('Function 3')
}async function asyncFunArr () {
  fn1()  await fn2()
  fn3()
}

asyncFunArr()// output =>// Function 1// Function 2// Function 3

有没有发现，在定义异步函数fn2的时候，其内容和前文使用Promise的时候一模一样？再看执行函数asyncFunArr()，其执行的方式和使用generator的时候也非常类似。

异步的操作都返回Promise，需要顺序执行时只需要await相应的函数即可，这种方式在语义化方面非常友好，对于代码的维护也很简单——只需要返回Promise并await它就好，无需像generator那般需要自己去维护内部yield的执行。

作为一个归纳和总结，本文内容的诸多知识点也是来自于他人的经验，不过加入了一些自己的理解和体会。不求科普于他人，但求作为个人的积累。希望读者可以提出订正的意见，共同学习进步！