async函数解析

Posted 2020-10-22 unclekeith

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了async函数解析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

async函数是基于Generator函数实现的,也就是说是Generator函数的语法糖。在之前的文章有介绍过Generator函数语法和异步应用，如果对其不了解的，可以先看看关于Generator函数的文章，这样学习async函数的难度就不会太大。

传送门: Generator语法解析 Generator函数异步应用

接下来会用一些篇幅说明一下async函数，文末会给出async函数的参考学习文章。

文章目录

含义
基本语法
错误处理
异步应用

含义

我们知道，调用Generator函数不会立即执行，而是返回遍历器对象。疲于手动执行遍历器对象，因此就有了thunk(thunkify)函数结合run函数来实现自动流程管理。或者，使用co模块来实现自动流程管理，使Generator函数的使用更加方便。

而async函数ES2017标准引入的语法，是Generator函数的语法糖，因此其相对于Generator函数，具有以下基本特点。

内置执行器：使用async函数可以像使用普通函数一样，直接调用即可执行。不用像Generator函数一样使用co模块来实现流程控制。

语义化更强：async关键字表示是一个异步的函数，await表示需要等待执行。相对于yield表达式，语义化更强。

返回值是Promise：async函数返回值是Promise对象，这比Generator函数的返回值是Iterator对象方便多了，可以使用then方法来指定下一步的操作。

基本语法

使用async关键字表明函数是一个async函数，内部使用await关键字表明需要等待异步任务结束后才继续往下执行。

async function as () {
  return 123
}
as().then(data => {
  console.log(data)
})

从上面代码可以看出，调用async函数会返回Promise对象，返回值可以作为then方法成功处理函数的参数值。

如果在async内部如果抛出错误或者出现异常，会被then方法的错误处理函数捕获或者catch方法捕获。

async function as () {
  throw new Error(\'出错拉！\')
}
as().then(data => {
  console.log(data)
}).catch(err => {
  console.log(err)
})  // Error: xixi, catch方法捕获到错误

另外，async函数内部可以使用await关键字，表示后面的表达式是异步任务。await关键字后边的表达式可以是一个Promise对象，或者简单(复杂)数据类型(Number, String, RegExp, Boolean, Array, Objext)。如果是简单(复杂)数据类型，async函数会隐式调用Promise.resolve方法将其转换为Pormise对象。

function foo () {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    window.setTimeout(() => {
      resolve(\'async\')
    }, 1000)
  })
}
async function as () {
  const data = await foo()  //foo函数使用setTimeout来模拟异步。
  console.log(data)
}
as()  // async

async function as () {
  return await 123   //如果是其他数据类型，也是如此。
}
as().then(data => {
  console.log(data)
})  // 123

如果await关键字后面的表达式是非Promise、非thenable的普通的值，则会隐式调用Promise.resolve方法将其转换为Promise对象，await关键字会在内部调用then方法将resolve的值返回。

await内部实现大致如下
function await (data) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(data)
  }).then(data => {
    return data
  })
}

总之，await关键字是then方法的语法糖，会将resolve的值传递出来。

另外，如果在await关键字后的表达式抛出了错误，会使async函数返回的Promise对象从pending状态转变为reject状态，进而被catch方法捕获到错误。

function foo () {
  throw new Error(\'err\')
}
async function as () {
  await foo()
}
as().then(data => {})
    .catch(err => {
      console.log(err);
    })  // as函数返回的Promise对象从pending状态变为reject状态。

如果某个await关键字后面的表达式抛出错误，async函数的状态就会变为reject，那么函数就会暂停执行，后面的表达式就不会在继续执行。因为Promise函数有一个特点是，一旦状态改变，就不会再变，之后在调用也是保持同一个状态。

function foo () {
  throw new Error(\'err\')
}
async function as () {
  await foo()
  return Promise.resolve(\'succ\') // 不会执行到这里，因为Promise对象的状态一旦改变就不会在变了，因此不执行。
}
as().then(data => {})
    .catch(err => {
      console.log(err);
    })

因为async函数默认情况下返回的是Promise对象，因此可以将async函数作为await关键字后面的表达式。async函数调用另一个async函数会更加方便，不会像Generator函数需要使用yield*表达式来调用。

async function foo () {
  return Promise.resolve(\'async\')
}
async function as () {
  return await foo()   // 调用foo函数会返回Promise对象
}
as().then(data => {
  console.log(data)
})

另外，如果async函数内部没有抛出错误，函数正常执行。那么每一个await关键字后面的异步任务会继发执行。也就是说，一个异步任务结束之后才会执行另外一个异步任务，而不是并发执行。

async function foo () {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    window.setTimeout(() => {
      resolve(10)
    }, 1000)
  })
}
async function bar () {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    window.setTimeout(() => {
      resolve(20)
    }, 2000)
  })
}
async function as () {
  let t1 = Date.now()
  const a = await foo()
  const b = await bar()
  let t2 = Date.now()
  console.log(t2 - t1)  // 有误差，大概3004ms
  return a + b
}
as().then(data => {
  console.log(data)   // 大概3s后输入30
})

如果两个异步任务互不依赖，如果按照上面的代码，两个异步任务继发执行，这样做的缺点是时间浪费了。本来200ms可以完成的两个异步任务，却用了400ms。因此可以让两个互不依赖的异步任务同时触发。有两种方法：

// 方法一：
async function as () {
  const t1 = Date.now()
  const [fo, ba] = [foo(), bar()]
  // 以上两个函数同时执行，并将结果作为await关键字的表达式
  const a = await fo
  const b = await ba
  const t2 = Date.now()
  console.log(t2 - t1)
  return a + b
}

// 写法二：结合使用Promise.all等待所有异步任务完成后才会返回
async function as () {
  const t1 = Date.now()
  const arr = await Promise.all([foo(), bar()])
  const t2 = Date.now()
  console.log(t2 - t1)
  return arr[0] + arr[1]
}
as().then(data => {
  console.log(data)  // 30
})

错误处理

由于async函数内部的异步任务一旦出现错误，那么就等同于async函数返回的Promise对象被reject。因此，为了防止异步任务出现错误，可以使用try...catch来捕获错误，使async函数内部可以正常执行。

async function as () {
  let a = 0
  let b = 0
  try {
    a = await foo()
    b = await bar()
  } catch (e) {}
  return a + b
}
as().then(data => {
  console.log(data) // 30
})

我们知道，try...catch只能用于处理同步的操作，对于异步任务无法捕获到错误。而await关键字能够暂停函数处理，等待异步任务结束之后返回。因此在async函数中使用try...catch结合await关键字捕获异步错误是一个不错的方法。

异步应用

我们来看看使用Promise、Generator、async来实现异步应用的差别。接下来会使用setTimeout来模拟异步。

先来看两个基础函数

function foo (obj) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    window.setTimeout(() => {
      let data = {
        height: 180
      }
      data = Object.assign({}, obj, data)
      resolve(data)
    }, 1000)
  })
}
function bar (obj) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    window.setTimeout(() => {
      let data = {
        talk () {
          console.log(this.name, this.height);
        }
      }
      data = Object.assign({}, obj, data)
      resolve(data)
    }, 1500)
  })
}

两个函数内部都返回了Promise实例对象，通过Object.assign来合并传递过来的参数。

首先看看纯Promise对象的实现。

function main () {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const data = {
      name: \'keith\'
    }
    resolve(data)
  })
}
main().then(data => {
  foo(data).then(res => {
    bar(res).then(data => {
      return data.talk()   // keith 180
    })
  })
})

调用过程中就是在不断使用then方法，不够直观，操作本身的语义不太容易看出来。而且有可能出现回调地狱的风险。

接下来看看Generator函数的实现。由于Generator函数的调用需要手动执行，因此写了run函数来实现流程自动控制。

function *gen () {
  const data = {
    name: \'keith\'
  }
  const fooData = yield foo(data)
  const barData = yield bar(fooData)
  return barData.talk()
}
function run (gen) {
  const g = gen()
  const next = data => {
    let result = g.next(data)
    if (result.done) return result.value
    result.value.then(data => {
      next(data)
    })
  }
  next()
}
run(gen)

使用run函数来实现自动流程控制，Generator函数的好处相对于Promise对象来说，使得异步的过程同步化，同时少了回调地狱的风险。但是缺点是需要使用像run函数或者co模块来实现流程控制。

接下来使用async函数来实现看看。

async function main () {
  const data = {
    name: \'keith\'
  }
  const fooData = await foo(data)
  const barData = await bar(fooData)
  return barData
}
main().then(data => {
  data.talk()
})

从上面代码中，可以看出，使用async函数的代码量最少，而且使得异步过程同步化，更进一步，async函数内置执行器。调用的方法更加简洁。

ok，差不多就这样了，稍微总结一下。

async函数是基于Generator函数实现的，是Generator函数的语法糖。其内置执行器，调用后返回Promise对象，因此可以像普通韩式一样使用。
async函数内部抛出错误或者await关键字后面的表达式抛出错误，会使async函数返回的Promise对象从pending状态变为reject状态，从而可以被catch方法捕获错误。而且，Promise对象的状态一旦改变就不会再变，之后的异步任务就不会执行了。
await关键字后面的表达式可以是Promise对象，也可以是其他数据类型。如果是其他数据类型，则会通过Promise.resolve将其转换为Promise对象
async函数内部如果有多个await关键字，其后的异步任务会继发执行。如果每一个异步任务不相互依赖，则可以使用Promise.all让其并发执行，这样可以在同样的时间里完成多个异步任务，提高函数执行效率。
对于async内部抛出的错误，可以使用try...catch来捕获异常。虽然try...catch只能用于捕获同步任务，但是await关键字可以使得异步任务同步化,因此可以结合try...catch和await关键字捕获异步任务。

参考资料：

以上是关于async函数解析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

async函数解析

来自dispatch_async全局崩溃的C函数调用，但在主队列上工作

Swift新async/await并发中利用Task防止指定代码片段执行的数据竞争(Data Race)问题

async 与await 解析

是否可以在没有返回关键字的情况下解析异步函数