写在前面
说到异步函数,不由地想起Wind.js,以及老赵的远见:
Wind.js在JavaScript异步编程领域绝对是一个创新,可谓前无来者。有朋友就评价说“在看到Wind.js之前,真以为这是不可能实现的”,因为Wind.js事实上是用类库的形式“修补”了JavaScript语言,也正是这个原因,才能让JavaScript异步编程体验获得质的飞跃。 ——2012年7月
ES2017的async&await从promise,generator一路辗转走来,而Wind早在6年前就看到了这一天,并提前实现了愿景
一.yield与await
为什么说Async function是从Promise,Generator一路走来的?
因为异步函数与Generator特性有着千丝万缕的关系,比如,语义上都有暂停的意思:
yield
:让步,歇会儿喘口气await
:桥多麻袋
先对比一个最简单的场景:
// generator
function* gen() {
console.log('Do step 1');
yield 'Until step1 completed';
console.log('Do step 2');
}
let iter = gen();
iter.next();
iter.next();
// async function
async function f() {
console.log('Do step 1');
await 'Until step1 completed';
console.log('Do step 2');
}
f();
二者代码结构相似,并且输出也类似(作为两个例子分开执行):
// generator
Do step 1
Do step 2
{value: undefined, done: true}
// async function
Do step 1
Do step 2
Promise {<resolved>: undefined}
二.暂停呢?
生成器能让执行流“喘口气”,能让停不下来的东西暂停,能用来重构循环,能驾驭无限序列,能包装迭代器。。。好处多多
但上例中好像并没有看到暂停的效果,我们加点log,让一切更明显一些:
// generator
function* gen() {
console.log('Do step 1');
yield 'Until step1 completed';
console.log('Do step 2');
}
let iter = gen();
iter.next();
console.log('generator抽根儿烟');
iter.next();
// async function
async function f() {
console.log('Do step 1');
await 'Until step1 completed';
console.log('Do step 2');
}
f();
console.log('async function抽根儿烟');
这次不关注各自的返回值(上面已经看过了),连在一起执行,输出结果如下:
Do step 1
generator抽根儿烟
Do step 2
Do step 1
async function抽根儿烟
Do step 2
输出没什么差异,但log('xxx抽根儿烟')
所在的位置有差异
实际区别在于,上例中Generator的执行过程是纯同步的,而async function的执行过程含有异步的部分,用Generator来描述的话,相当于:
// generator假装async function
function* gen() {
console.log('Do step 1');
yield Promise.resolve('Until step1 completed');
console.log('Do step 2');
}
let iter = gen();
let step1 = iter.next();
step1.value.then(iter.next.bind(iter));
console.log('generator假装async function抽根儿烟');
// 输出结果
Do step 1
generator假装async function抽根儿烟
Do step 2
三.近一点,更近一点
更进一步地,很容易用Generator去实现Async function特性:
function asyncFunction(gen, ...args) {
return new Promise((resolve, reject) => {
resolve(safeNext(gen(...args)));
});
}
function safeNext(iter, last) {
let step;
try {
step = iter.next(last);
} catch(ex) {
step = iter.throw(ex);
}
return Promise.resolve(step.value)
.catch(ex => iter.throw(ex).value)
.then(result => step.done ? result : safeNext(iter, result))
}
P.S.Github repo地址ayqy/asyncFunction
试玩一下:
asyncFunction(function* (){
console.log('Do step 1');
// Wait 100ms
let x = yield new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(resolve.bind(null, 1), 100);
});
// 100ms later
console.log(`Step1 completed, got ${x}`);
try {
throw ++x;
} catch(ex) {
x = -1;
}
console.log(`x = ${x}`);
x = yield x * 2;
console.log(`All steps passed, got ${x}`);
return x;
}).then(result => {
console.log(`Final result ${result}`);
});
let intervalId = setInterval(console.log.bind(console, 'tick'), 10);
setTimeout(() => {
clearInterval(intervalId);
}, 100);
会得到类似输出:
Do step 1
3
⑨tick
Step1 completed, got 1
x = -1
All steps passed, got -2
Final result -2
tick
其中第二行的3
是setTimeout
返回值(因此asyncFunction
中只有第一段是同步执行的),第三行输出9次'tick'
表示过了90多ms,此时Wait 100ms
结束了,接着执行剩余部分直到结束
另外,还有一个难以察觉的细节是,本例中剩余部分的执行不会被interval回调打断(即便间隔极短),例如:
asyncFunction(function* (){
setTimeout(console.log.bind(console, '#0'), 0)
console.log('Do step 1');
// Wait 100ms
let x = yield new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(resolve.bind(null, 1), 100);
});
setTimeout(console.log.bind(console, '#1'), 0)
// 100ms later
console.log(`Step1 completed, got ${x}`);
setTimeout(console.log.bind(console, '#2'), 0)
try {
throw ++x;
} catch(ex) {
x = -1;
}
setTimeout(console.log.bind(console, '#3'), 0)
console.log(`x = ${x}`);
x = yield x * 2;
setTimeout(console.log.bind(console, '#4'), 0)
console.log(`All steps passed, got ${x}`);
return x;
}).then(result => {
console.log(`Final result ${result}`);
});
输出结果是:
Do step 1
Promise {<pending>}
#0
Step1 completed, got 1
x = -1
All steps passed, got -2
Final result -2
#1
#2
#3
#4
#1, 2, 3, 4
最后输出,这与任务类型有关,具体见macrotask与microtask
对比正版async function:
(async function(){
setTimeout(console.log.bind(console, '#0'), 0)
console.log('Do step 1');
// Wait 100ms
let x = await new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(resolve.bind(null, 1), 100);
});
setTimeout(console.log.bind(console, '#1'), 0)
// 100ms later
console.log(`Step1 completed, got ${x}`);
setTimeout(console.log.bind(console, '#2'), 0)
try {
throw ++x;
} catch(ex) {
x = -1;
}
setTimeout(console.log.bind(console, '#3'), 0)
console.log(`x = ${x}`);
x = await x * 2;
setTimeout(console.log.bind(console, '#4'), 0)
console.log(`All steps passed, got ${x}`);
return x;
})().then(result => {
console.log(`Final result ${result}`);
});
输出完全一致:
Do step 1
Promise {<pending>}
#0
Step1 completed, got 1
x = -1
All steps passed, got -2
Final result -2
#1
#2
#3
#4
四.语法糖?
基本语法形式如下:
async function name([param[, param[, ... param]]]) {
statements
}
需要知道2点:
await
关键字只能出现在Async function里,否则报错Async function的返回值是Promise
实际上,async function共有4种形式:
函数声明:
async function foo() {}
函数表达式:
const foo = async function () {};
方法定义:
let obj = { async foo() {} }
箭头函数:
const foo = async () => {};
例如:
async function fetchJson(url) {
try {
console.log('Starting fetch');
let request = await fetch(url);
let text = await request.text();
return JSON.parse(text);
} catch(error) {
console.error(error);
}
}
// test
fetchJson('https://unpkg.com/emoutils/package.json')
.then(json => console.log(json));
console.log('Fetching...');
输出:
Starting fetch
Fetching...
undefined
{name: "emoutils", …}
咦,异步函数貌似并不“异步”,Async function函数体的第一段(第一个await
之前的部分)是同步执行的,类似于:
new Promise(resolve => {
console.log('Starting fetch');
setTimeout(resolve.bind(null, 'data'), 100);
}).then(data => console.log(data));
console.log('Fetching...');
同样,很容易把这个东西换成我们的盗版:
asyncFunction(function* fetchJson(url) {
try {
console.log('Starting fetch');
let request = yield fetch(url);
let text = yield request.text();
return JSON.parse(text);
} catch(error) {
console.error(error);
}
}, 'https://unpkg.com/emoutils/package.json')
.then(json => console.log(json));
// test
console.log('Fetching...');
事实上我们做了3件事:
把函数体用Generator包起来,
await
都换成yield
去掉
async
与function
之间的空格并驼峰命名把参数挪到Generator后面去
如果把这3件事通过编译转换屏蔽掉的话(甚至简单匹配替换就能做到):
function afunction(templateData) {
const source = templateData;
// ...一顿操作把上面字符串内容转换成
let params = ['url'];
let transformed = `function* fetchJson(url) {
try {
console.log('Starting fetch');
let request = yield fetch(url);
let text = yield request.text();
return JSON.parse(text);
} catch(error) {
console.error(error);
}
}`;
return function(...args) {
return asyncFunction(new Function(...params, `return ${transformed}`)(), ...args);
};
}
async function特性就被盗版方案完全取代了,语法形式也可以变得更相近:
afunction`(url) => {
try {
console.log('Starting fetch');
let request = await fetch(url);
let text = await request.text();
return JSON.parse(text);
} catch(error) {
console.error(error);
}
}`('https://unpkg.com/emoutils/package.json')
.then(json => console.log(json));
P.S.这里应用了ES2015标签模板(tagged templates)特性,具体见模板字符串_ES6笔记3
那么,Async function是语法糖吗?
可以认为是。因为有了Generator特性后,Async function也就呼之欲出了(从yield
到await
,本质上只是进一步提升了异步编程体验,算是微改进):
Internally, async functions work much like generators, but they are not translated to generator functions.
但语言层面的特性支持要比类似编译转换的替代方案更具优势,体现在性能、错误追踪(干净的调用栈)、与其它特性无缝贴合(如箭头函数、方法定义)等方面
异步编程体验
从编程体验上来看,Async function特性带来的提升在于:
以同步形式编写异步代码,异步、回调等概念被淡化了
try-catch能够捕获到异步操作中的异常
能让含有异步操作的代码块仍然顺序执行,这无疑是最好的异步编程体验了:
// callback reqXXX(参数, 成功回调, 失败回调)
reqLogin(password, reqOrderNo, notFound);
reqOrderNo(uid, reqOrderDetail, notFound);
reqOrderDetail(orderNo, render, boom);
render(data);
// promise
promisifiedReqLogin(password)
.then(({ uid }) => promisifiedReqOrderNo(uid), notFound)
.then(({ orderNo }) => promisifiedReqOrderDetail(orderNo), notFound)
.then(({ data }) => render(data))
.catch(boom)
// async function
async function renderPage(password) {
let uid, orderNo;
try {
uid = await promisifiedReqLogin(password);
orderNo = await promisifiedReqOrderNo(uid);
} catch(ex) {
notFound(ex);
}
let data = await promisifiedReqOrderDetail(orderNo);
return render(data);
}
renderPage().catch(boom);
data = await fetchData()
,仅此而已。回调的概念不复存在,减轻了大脑跟着异步操作入栈出栈的负担,毕竟
代码是写给人看的,附带可以在机器上运行
(摘自写好JavaScript)
五.渊源
至此,我们已经用Generator和Promise特性实现了盗版Async function,甚至没费多少工夫(仅18行代码)
现在回想一下我们是如何把这两个特性组合起来的?或者说,依靠这两个特性的哪些机制,让盗版得以轻松实现?
首先,要实现Async function的话,最关键的特性是Generator,通过yield
让顺序执行流停下来,才有“等待”一说:
function* infSeq() {
let i = 0;
// 不会发生死循环哟,yield让while true“停”下来了
while (true) {
console.log(i);
yield i++;
}
}
// test
let iter = infSeq();
// 输出0, 1, 2...
iter.next();
iter.next();
iter.next();
能“等待”了,那么等谁呢?直接等异步操作吗?如何区分异步操作?
没错,该Promise上场了:
// generator假装async function
function* gen() {
console.log('Do step 1');
yield Promise.resolve('Until step1 completed');
console.log('Do step 2');
}
let iter = gen();
let step1 = iter.next();
step1.value.then(iter.next.bind(iter));
console.log('generator假装async function抽根儿烟');
只要next().value
是Promise,那就肯定是异步操作,等它完成了再next()
,这样就实现了等待一个异步操作做完再继续下面的事情,即Async function特性
从上层概念上来看,三者关系如下:
Async function = 调度机(Generator) + 异步任务(Promise)
其中,Generator这个调度机的作用在于:
分片(拆不开怎么等):将函数体顺序代码块拆分成几段
调度(拆开了怎么执行):从外部控制这些片段的执行流,如
next()
、throw()
等
Promise作为异步任务模型,主要特点如下:
状态丢弃:一次性的Promise对象,用完即扔(
then()
等都返回新Promise)任务组合:可以通过类似
resolve(promise)
的方式形成任务链,结合all()
、race()
等控制其顺序错误上抛:类似于冒泡的异常处理机制,沿任务链向上抛出异常,简化了异步任务的异常捕获
Generator并不直接调度Promise(调度的对象是被拆开的片段),但它关注每一段的执行结果,如果结果是pending Promise,就等到不pending了,再控制下一段执行
所以,Promise只是配角儿,可以替换成任意的异步任务模型,其主要作用在于告知Generator这里有个异步操作得等一下:
调度机:(把一段代码戳在纸带上,塞进计算机,取出执行结果)咦,这是个啥?
异步任务:Hey,我是个异步任务啊,还没完事儿,完了我告诉你
调度机:好,我抽根儿烟(头像变灰)
异步任务:完事了完事了,结果是xxx
调度机:(立即上线,拿起下一段代码和xxx,都戳在纸带上,塞进计算机,取出执行结果)咦,这……尼玛,咋还出错了捏?