JavaScript中的异步编程

异步

何为异步?

简单来说就是一个任务分成多个步骤执行，先执行某一段任务，跳出转而执行其他任务，等下一段任务准备完成后，转而回来执行下一段任务

像这种类型，把一个任务分解成多段任务 不连续 执行，就叫做异步， 连续执行 的则叫做同步

如何使得异步 看起来像是同步编程 ? 有如下几种方法

回调函数

通过拆解一个任务，分成多段，把第二段任务单独写在第二个函数内，等到需要执行这个任务时，直接调用这个函数

node.js 中常用的就是如此方法。

    fs.readFile('某个文件', function (err, data) {if (err) throw err;
        console.log(data);
    });

这是一个错误优先的回调函数(error-first callbacks), 这也是 Node.js 本身的特点之一。类似 golang 中的 err 错误处理

带来的问题：

• 多层嵌套问题

回调带来一些问题，第一个就是多层嵌套问题，当一个问题很复杂，多段不连续，就会出现地狱嵌套问题

fs.readFile('某个文件', function (err, data) {if (err) throw err;
    fs.writeFile('某个文件',data, function (err, data) {if (err) throw err;
            fs.readFile('某个文件', function (err, data) {if (err) throw err;
                console.log("写入的是：",data)
        });
    });
});

异常处理

无法使用 try{}catch(){} 捕获错误
列子：

    try{setTimeout(()=>{callback()
            throw new Error('抛出错误')
        },1000)
    }.catch(err){console.log('看看是否走到了这里')
    }

上面的代码是无法走到 catch 内部的，由于 try{}catch 只能捕获当前任务循环内的任务抛出错误，而这个回调被存放起来，直到下一个事件环的时候才会取出，try{}catch 实在无能为力

在 node 中，已约定回调的第一个参数是抛出的异常。只是用另外的方式来捕获错误。
伪代码

    let func = function(callback){
        try{setTimeout(()=>{if(success){callback(null)
                }else{callback(new Error('错误'))
                }
            },1000)
        }catch(e){console.log('捕获错误',e);
        }
        
    }

事件监听

通常在前端操作的一般是通过 addeventLisener 监听各种事件，比如键盘事件 鼠标事件等等，

    document.addeventListener('click',function(e){console.log(e.target)
    },false)

事件发布订阅

通常把需要执行的任务先暂存起来，等达到条件或者发布的时候一一拿出来执行

• 伪代码

class Task{construct(){this.tasks = {}
    }
    publish(event){this.tasks[event].forEach(fn=>fn())
    }
    subscribe(event,eventTask){this.tasks[event] =   this.tasks[event] ?  this.tasks[event] : []
        this.tasks[event].push(eventTask)
    }
}
let task = new Task()
task.subscribe('eat',function(){console.log('吃午饭')})
task.subscribe('eat',function(){console.log('吃晚饭')})
task.publish('eat')

• Promise/Deferred 模式

  • 生成器 Generators/ yield

    • 当你在执行一个函数的时候，你可以在某个点暂停函数的执行，并且做一些其他工作，然后再返回这个函数继续执行，甚至是携带一些新的值，然后继续执行。
    • 上面描述的场景正是 JavaScript 生成器函数所致力于解决的问题。当我们调用一个生成器函数的时候，它并不会立即执行，而是需要我们手动的去执行迭代操作（next 方法）。也就是说，你调用生成器函数，它会返回给你一个迭代器。迭代器会遍历每个中断点。
    • next 方法返回值的 value 属性，是 Generator 函数向外输出数据；next 方法还可以接受参数，这是向 Generator 函数体内输入数据

    function* foo () {
        var index = 0;
        while (index < 2) {yield index++; // 暂停函数执行，并执行 yield 后的操作}
    }
    var bar =  foo(); // 返回的其实是一个迭代器

    console.log(bar.next());    // {value: 0, done: false}
    console.log(bar.next());    // {value: 1, done: false}
    console.log(bar.next());    // {value: undefined, done: true}

yield 具体查看 mdn 文档

yield 是一个表达式, 后面紧跟着的表达式是 next()的返回结果的 value, 而如果想给 yield 传递参数, 比如 a =yield 1, 给 a 传递值 则要 next(value))

// 例子: 
 function* foo () {
        a = yield 1
        console.log(a) // 10
    }
    var bar =  foo(); // 返回的其实是一个迭代器
    console.log(bar.next());  // {value: 1, done: false}
    console.log(bar.next(10));   // {value: undefined, done: true}

可以理解为 yield 有两步操作, 第一个 next 弹出值, 第二个 next 接收值并且执行一下段语句, 直到下一个 yield 弹出值为止

利用 yield 转换多维数组

function* iterArr(arr) {            // 迭代器返回一个迭代器对象
  if (Array.isArray(arr)) {         // 内节点
      for(let i=0; i < arr.length; i++) {yield* iterArr(arr[i]);   // (*)递归
      }
  } else {                          // 离开     
      yield arr;
  }
}

var arr = ['a', ['b',[ 'c', ['d', 'e']]]];
var gen = iterArr(arr);
arr = [...gen];   

利用 yield 解决异步问题

function* main(){
    try{let result = yield foo()
        console.log(result)
    }catch(e){console.log(e)
    }
  
}
let it = main()

function foo(params,url){
    $.ajax('www.baidu.com',
    function(err,data){if(err){it.throw(err)
        }else{it.next(data)
        }
    }
}

it.next()  // {value:undefind,done:false}

promise

Promise 对象用于表示一个异步操作的最终完成 (或失败), 及其结果值.
他有三个状态 分别是 pending resolved 以及 rejected
一旦发生状态改变, 就不可再更改了 每次 then 都另外创建一个 promise 对象

    //  伪代码
    class Promise{construct(executor){
            let self = this
            // 一个 Promise 有以下几种状态:
            // pending: 初始状态，既不是成功，也不是失败状态。// fulfilled: 意味着操作成功完成。// rejected: 意味着操作失败。this.status = 'pending' 
            this.res = undefined   // 存成功之后的值
            this.err = undefined   // 存失败之后的值
            this.onFulfilledCallback = []
            this.onRejectedCallback = []
            function resolve(res){if(self.status === 'pending'){
                    self.status = 'resolved'
                    self.res = res 
                    onFulfilledCallback.forEach(fn=>fn())
                }
            }
            function reject(err){if(self.status === 'pending'){
                    self.status = 'rejected'
                    self.err = err 
                    onRejectedCallback.forEach(fn=>fn())
                }
            }
            // executor 是带有 resolve 和 reject 两个参数的函数。Promise 构造函数执行时立即调用 executor 函数，resolve 和 reject 两个函数作为参数传递给 executor（executor 函数在 Promise 构造函数返回所建 promise 实例对象前被调用）。resolve 和 reject 函数被调用时，分别将 promise 的状态改为 fulfilled（完成）或 rejected（失败）。executor 内部通常会执行一些异步操作，一旦异步操作执行完毕(可能成功 / 失败)，要么调用 resolve 函数来将 promise 状态改成 fulfilled，要么调用 reject 函数将 promise 的状态改为 rejected。如果在 executor 函数中抛出一个错误，那么该 promise 状态为 rejected。executor 函数的返回值被忽略。executor(resolve,reject)
        }
        then(onFulfilled,onRejected){
            let self = this
            return new Promise((resolve,reject)=>{if(self.status === 'resolved'){let x = onFulfilled(self.res)   // 拿到 onFulfilled 的执行结果  注意：这里执行的是 Promise.resolve() 同步代码
                    // 然后把 x 传递给下一个 then
                    resolve(x)
                }
                 if(self.status === 'rejected'){let x = onRejected(self.res)   // 拿到 onFulfilled 的执行结果  注意：这里执行的是 Promise.resolve() 同步代码
                    // 然后把 x 传递给下一个 then
                    reject(x)
                }
                if(self.status === 'pending'){self.onFulfilledCallback.push(function(){let x = onFulfilled(self.res)  // 这里的 self.res 是上一个 new Promise 上的值 此时的 onFUlfilled 相当于 fn(){let x = onFulfilled}  
                        resolve(x)
                    })
                    self.onRejectedCallback.push(function(){let x = onRejected(self.res)  // 这里的 self.res 是上一个 new Promise 上的值 此时的 onFUlfilled 相当于 fn(){let x = onFulfilled}  
                        reject(x)
                    })
                }
            })
        }
    }

使用 promise

function request(){return new Promise((resolve,reject)=>{setTimeout(()=>{resolve({data:'获得数据'})
        },1000)
    })
}
request().then(data=>{console.log(data)
})

链接:Promise

yield 配合 Promise

function foo(x,y) {
    return request("http://some.url.1/?x=" + x + "&y=" + y);
} 
function *main() {
    try {var text = yield foo( 11, 31);
        console.log(text);
    }
    catch (err) {console.error( err);
    }
} 
let it = main()
it.next()

var text = yield foo(11, 31)跟 async await 是不是很像?

编写一个生成器

生成器可以 yield 一个 promise，然后这个 promise 可以被绑定，用其完成值来恢复这个生成器的运行。

//  伪代码
function run(gen){  // 参数是一个 gen 函数
    let it = gen.apply(this)
    return Promise.resolve().then((value)=>{let next = it.next(value)
        
        return (function nextHandle(next){if(next.done === true){return next.value}else{return Promise.resolve(next.value).then(nextHandle)  // 递归
            }
        })(next)
    })

}

function* main(){function *main() {
        try {var text = yield foo( 11, 31);
            console.log(text);
        }
        catch (err) {console.error( err);
        }
    } 
}

run(main).then((data)=>{// do something}) 

AsyncFunction

AsyncFunction 构造函数用来创建新的 异步函数 对象，JavaScript 中每个异步函数都是 AsyncFunction 的对象。

注意，AsyncFunction 并不是一个全局对象，需要通过下面的方法来获取

Object.getPrototypeOf(async function(){}).constructor

语法:new AsyncFunction([arg1[, arg2[, …argN]],] functionBody)

var AsyncFunction = Object.getPrototypeOf(async function(){}).constructor;
var a = new AsyncFunction('a', 
                          'b',
                          'return await resolveAfter2Seconds(a) + await resolveAfter2Seconds(b);');
a(10, 20).then(v => {console.log(v); // 4 秒后打印 30
});

但是上面这种方式不高效 因为通过字面量创建的异步函数是与其他代码一起被解释器解析的，而 new 这种方式的函数体是单独解析的。

通过字面量创建

    async a(a,b){return await resolveAfter2Seconds(a) + await resolveAfter2Seconds(b)
    }

await 表达式会暂停当前 async function 的执行，等待 Promise 处理完成。若 Promise 正常处理(fulfilled)，其回调的 resolve 函数参数作为 await 表达式的值，继续执行 async function。

若 Promise 处理异常(rejected)，await 表达式会把 Promise 的异常原因抛出。

另外，如果 await 操作符后的表达式的值不是一个 Promise，则返回该值本身。

function resolveAfter2Seconds(x) {
  return new Promise(resolve => {setTimeout(() => {resolve(x);
    }, 2000);
  });
}

async function f1() {var x = await resolveAfter2Seconds(10);
  console.log(x); // 10
}
f1();