javascript中异步操作的异常怎么处理

Posted 2023-05-03

一、javascript异步编程的两个核心难点
异步I/O、事件驱动使得单线程的JavaScript得以在不阻塞UI的情况下执行网络、文件访问功能，且使之在后端实现了较高的性能。然而异步风格也引来了一些麻烦，其中比较核心的问题是：
1、函数嵌套过深
JavaScript的异步调用基于回调函数，当多个异步事务多级依赖时，回调函数会形成多级的嵌套，代码变成

金字塔型结构。这不仅使得代码变难看难懂，更使得调试、重构的过程充满风险。
2、异常处理
回调嵌套不仅仅是使代码变得杂乱，也使得错误处理更复杂。这里主要讲讲异常处理。
二、异常处理
像很多时髦的语言一样，JavaScript 也允许抛出异常，随后再用一个try/catch
语句块捕获。如果抛出的异常未被捕获，大多数JavaScript环境都会提供一个有用的堆栈轨迹。举个例子，下面这段代码由于\'\'为无效JSON
对象而抛出异常。
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function JSONToObject(jsonStr) return JSON.parse(jsonStr);var obj = JSONToObject(\'\');//SyntaxError: Unexpected end of input//at Object.parse (native)//at JSONToObject (/AsyncJS/stackTrace.js:2:15)//at Object.<anonymous> (/AsyncJS/stackTrace.js:4:11)

堆栈轨迹不仅告诉我们哪里抛出了错误，而且说明了最初出错的地方：第4 行代码。遗憾的是，自顶向下地跟踪异步错误起源并不都这么直截了当。
异步编程中可能抛出错误的情况有两种：回调函数错误、异步函数错误。
1、回调函数错误
如果从异步回调中抛出错误，会发生什么事？让我们先来做个测试。
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setTimeout(function A() setTimeout(function B() setTimeout(function C() throw new Error(\'Something terrible has happened!\'); , 0); , 0);, 0);

上述应用的结果是一条极其简短的堆栈轨迹。
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Error: Something terrible has happened!at Timer.C (/AsyncJS/nestedErrors.js:4:13)

等等，A 和B 发生了什么事？为什么它们没有出现在堆栈轨迹中？这是因为运行C 的时候，异步函数的上下文已经不存在了，A 和B 并不在内存堆栈里。这3
个函数都是从事件队列直接运行的。基于同样的理由，利用try/catch
语句块并不能捕获从异步回调中抛出的错误。另外回调函数中的return也失去了意义。
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try setTimeout(function() throw new Error(\'Catch me if you can!\'); , 0); catch (e) console.error(e);

看到这里的问题了吗？这里的try/catch 语句块只捕获setTimeout函数自身内部发生的那些错误。因为setTimeout
异步地运行其回调，所以即使延时设置为0，回调抛出的错误也会直接流向应用程序。
总的来说，取用异步回调的函数即使包装上try/catch 语句块，也只是无用之举。（特例是，该异步函数确实是在同步地做某些事且容易出错。例如，Node
的fs.watch(file,callback)就是这样一个函数，它在目标文件不存在时会抛出一个错误。）正因为此，Node.js
中的回调几乎总是接受一个错误作为其首个参数，这样就允许回调自己来决定如何处理这个错误。
2、异步函数错误
由于异步函数是立刻返回的，异步事务中发生的错误是无法通过try-catch来捕捉的，只能采用由调用方提供错误处理回调的方案来解决。
例如Node中常见的function (err, ...)
...回调函数，就是Node中处理错误的约定：即将错误作为回调函数的第一个实参返回。再比如html5中FileReader对象的onerror函数，会被用于处理异步读取文件过程中的错误。
举个例子，下面这个Node 应用尝试异步地读取一个文件，还负责记录下任何错误（如“文件不存在”）。
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var fs = require(\'fs\'); fs.readFile(\'fhgwgdz.txt\', function(err, data) if (err) return console.error(err); ; console.log(data.toString(\'utf8\')););

客户端JavaScript 库的一致性要稍微差些，不过最常见的模式是，针对成败这两种情形各规定一个单独的回调。jQuery 的Ajax
方法就遵循了这个模式。
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$.get(\'/data\', success: successHandler, failure: failureHandler);

不管API 形态像什么，始终要记住的是，只能在回调内部处理源于回调的异步错误。
三、未捕获异常的处理
如果是从回调中抛出异常的，则由那个调用了回调的人负责捕获该异常。但如果异常从未被捕获，又会怎么样？这时，不同的JavaScript环境有着不同的游戏规则……
1. 在浏览器环境中
现代浏览器会在开发人员控制台显示那些未捕获的异常，接着返回事件队列。要想修改这种行为，可以给window.onerror
附加一个处理器。如果windows.onerror 处理器返回true，则能阻止浏览器的默认错误处理行为。
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window.onerror = function(err) return true; //彻底忽略所有错误;

在成品应用中， 会考虑某种JavaScript 错误处理服务， 譬如Errorception。Errorception
提供了一个现成的windows.onerror 处理器，它向应用服务器报告所有未捕获的异常，接着应用服务器发送消息通知我们。
2. 在Node.js 环境中
在Node 环境中，window.onerror 的类似物就是process 对象的uncaughtException 事件。正常情况下，Node
应用会因未捕获的异常而立即退出。但只要至少还有一个uncaughtException 事件处理
器，Node 应用就会直接返回事件队列。
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process.on(\'uncaughtException\', function(err) console.error(err); //避免了关停的命运！);

但是，自Node 0.8.4 起，uncaughtException 事件就被废弃了。据其文档所言，对异常处理而言，uncaughtException
是一种非常粗暴的机制，请勿使用uncaughtException，而应使用Domain 对象。
Domain 对象又是什么？你可能会这样问。Domain 对象是事件化对象，它将throw 转化为\'error\'事件。下面是一个例子。
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var myDomain = require(\'domain\').create();myDomain.run(function() setTimeout(function() throw new Error(\'Listen to me!\') , 50););myDomain.on(\'error\', function(err) console.log(\'Error ignored!\'););

源于延时事件的throw 只是简单地触发了Domain 对象的错误处理器。
Error ignored!
很奇妙，是不是？Domain 对象让throw
语句生动了很多。不管在浏览器端还是服务器端，全局的异常处理器都应被视作最后一根救命稻草。请仅在调试时才使用它。
四、几种解决方案
下面对几种解决方案的讨论主要集中于上面提到的两个核心问题上，当然也会考虑其他方面的因素来评判其优缺点。
1、Async.js
首先是Node中非常著名的Async.js，这个库能够在Node中展露头角，恐怕也得归功于Node统一的错误处理约定。

而在前端，一开始并没有形成这么统一的约定，因此使用Async.js的话可能需要对现有的库进行封装。
Async.js的其实就是给回调函数的几种常见使用模式加了一层包装。比如我们需要三个前后依赖的异步操作，采用纯回调函数写法如下：
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asyncOpA(a, b, (err, result) => if (err) handleErrorA(err); asyncOpB(c, result, (err, result) => if (err) handleErrorB(err); asyncOpB(d, result, (err, result) => if (err) handlerErrorC(err); finalOp(result); ); ););

如果我们采用async库来做：
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async.waterfall([ (cb) => asyncOpA(a, b, (err, result) => cb(err, c, result); ); , (c, lastResult, cb) => asyncOpB(c, lastResult, (err, result) => cb(err, d, result); ) , (d, lastResult, cb) => asyncOpC(d, lastResult, (err, result) => cb(err, result); ); ], (err, finalResult) => if (err) handlerError(err); finalOp(finalResult););

可以看到，回调函数由原来的横向发展转变为纵向发展，同时错误被统一传递到最后的处理函数中。

其原理是，将函数数组中的后一个函数包装后作为前一个函数的末参数cb传入，同时要求：
每一个函数都应当执行其cb参数;cb的第一个参数用来传递错误。我们可以自己写一个async.waterfall的实现：
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let async = waterfall: (methods, finalCb = _emptyFunction) => if (!_isArray(methods)) return finalCb(new Error(\'First argument to waterfall must be an array of functions\')); if (!methods.length) return finalCb(); function wrap(n) if (n === methods.length) return finalCb; return function (err, ...args) if (err) return finalCb(err); methods[n](...args, wrap(n + 1)); wrap(0)(false); ;

Async.js还有series/parallel/whilst等多种流程控制方法，来实现常见的异步协作。
Async.js的问题：
在外在上依然没有摆脱回调函数，只是将其从横向发展变为纵向，还是需要程序员熟练异步回调风格。

错误处理上仍然没有利用上try-catch和throw，依赖于“回调函数的第一个参数用来传递错误”这样的一个约定。
2、Promise方案
ES6的Promise来源于Promise/A+。使用Promise来进行异步流程控制，有几个需要注意的问题，

把前面提到的功能用Promise来实现，需要先包装异步函数，使之能返回一个Promise：
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function toPromiseStyle(fn) return (...args) => return new Promise((resolve, reject) => fn(...args, (err, result) => if (err) reject(err); resolve(result); ) ); ;

这个函数可以把符合下述规则的异步函数转换为返回Promise的函数：
回调函数的第一个参数用于传递错误，第二个参数用于传递正常的结果。接着就可以进行操作了：
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let [opA, opB, opC] = [asyncOpA, asyncOpB, asyncOpC].map((fn) => toPromiseStyle(fn)); opA(a, b) .then((res) => return opB(c, res); ) .then((res) => return opC(d, res); ) .then((res) => return finalOp(res); ) .catch((err) => handleError(err); );

通过Promise，原来明显的异步回调函数风格显得更像同步编程风格，我们只需要使用then方法将结果传递下去即可，同时return也有了相应的意义：

在每一个then的onFullfilled函数（以及onRejected）里的return，都会为下一个then的onFullfilled函数（以及onRejected）的参数设定好值。
如此一来，return、try-catch/throw都可以使用了，但catch是以方法的形式出现，还是不尽如人意。
3、Generator方案
ES6引入的Generator可以理解为可在运行中转移控制权给其他代码，并在需要的时候返回继续执行的函数。利用Generator可以实现协程的功能。
将Generator与Promise结合，可以进一步将异步代码转化为同步风格：
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function* getResult() let res, a, b, c, d; try res = yield opA(a, b); res = yield opB(c, res); res = yield opC(d); return res; catch (err) return handleError(err);

然而我们还需要一个可以自动运行Generator的函数：
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function spawn(genF, ...args) return new Promise((resolve, reject) => let gen = genF(...args); function next(fn) try let r = fn(); if (r.done) resolve(r.value); Promise.resolve(r.value) .then((v) => next(() => return gen.next(v); ); ).catch((err) => next(() => return gen.throw(err); ) ); catch (err) reject(err); next(() => return gen.next(undefined); ); );

用这个函数来调用Generator即可：
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spawn(getResult) .then((res) => finalOp(res); ) .catch((err) => handleFinalOpError(err); );

可见try-catch和return实际上已经以其原本面貌回到了代码中，在代码形式上也已经看不到异步风格的痕迹。
类似的功能有co/task.js等库实现。
4、ES7的async/await
ES7中将会引入async function和await关键字，利用这个功能，我们可以轻松写出同步风格的代码，

同时依然可以利用原有的异步I/O机制。
采用async function，我们可以将之前的代码写成这样：
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async function getResult() let res, a, b, c, d; try res = await opA(a, b); res = await opB(c, res); res = await opC(d); return res; catch (err) return handleError(err); getResult();

和Generator & Promise方案看起来没有太大区别，只是关键字换了换。
实际上async
function就是对Generator方案的一个官方认可，将之作为语言内置功能。
async function的缺点：
await只能在async function内部使用，因此一旦你写了几个async function，或者使用了依赖于async
function的库，那你很可能会需要更多的async function。
目前处于提案阶段的async
function还没有得到任何浏览器或Node.JS/io.js的支持。Babel转码器也需要打开实验选项，并且对于不支持Generator的浏览器来说，还需要引进一层厚厚的regenerator
runtime，想在前端生产环境得到应用还需要时间。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助。 参考技术A 什么异常，可以把错误代码贴一下吗

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：

function getData(url, callBack){
    // 模拟发送网络请求
    setTimeout(()=> {
        // 假设 res 就是返回的数据
        var res = {
            url: url,
            data: Math.random()
        }
        // 执行回调，将数据作为参数传递
        callBack(res)
    }, 1000)
}

• 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：

getData(‘/page/1?param=123‘, (res1) => {
    console.log(res1)
    getData(`/page/2?param=${res1.data}`, (res2) => {
        console.log(res2)
        getData(`/page/3?param=${res2.data}`, (res3) => {
            console.log(res3)
        })
    })
})

• 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

jQuery.subscribe("done", f2);

• f1进行如下改写

function f1(){
　　　　setTimeout(function () {
　　　　　　// f1的任务代码
　　　　　　jQuery.publish("done");
　　　　}, 1000);
}

• 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）

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

function getDataAsync(url){
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(()=> {
            var res = {
                url: url,
                data: Math.random()
            }
            resolve(res)
        }, 1000)
    })
}

• 那么请求的代码应该这样写

getDataAsync(‘/page/1?param=123‘)
    .then(res1=> {
        console.log(res1)
        return getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`)
    })
    .then(res2=> {
        console.log(res2)
        return getDataAsync(`/page/3?param=${res2.data}`)
    })
    .then(res3=> {
        console.log(res3)
    })

• 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

 function getDataAsync(url){
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(()=> {
            var res = {
                url: url,
                data: Math.random()
            }
            resolve(res)
        }, 1000)
    })
}

• 业务代码如下

async function getData(){
    var res1 = await getDataAsync(‘/page/1?param=123‘)
    console.log(res1)
    var res2 = await getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`)
    console.log(res2)
    var res3 = await getDataAsync(`/page/2?param=${res2.data}`)
    console.log(res3)
}

• 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

function getDataAsync(url){
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(()=> {
            var res = {
                url: url,
                data: Math.random()
            }
            resolve(res)
        }, 1000)
    })
}

• 使用 Generator 函数可以这样写

function*getData(){
    var res1 = yield getDataAsync(‘/page/1?param=123‘)
    console.log(res1)
    var res2 = yield getDataAsync(`/page/2?param=${res1.data}`)
    console.log(res2)
    var res3 = yield getDataAsync(`/page/2?param=${res2.data}`)
    console.log(res3))
}

• 然后我们这样逐步执行

var g = getData()
g.next().value.then(res1=> {
    g.next(res1).value.then(res2=> {
        g.next(res2).value.then(()=> {
            g.next()
        })
    })
})

• 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

function run(gen){
    var g = gen()

    function next(data){
        var res = g.next(data)
        if (res.done) return res.value
        res.value.then((data) => {
            next(data)
        })
    }

    next()

}

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

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