关于javascript:JavaScript-引擎是如何实现-asyncawait-的

前言
咱们都晓得 Promise 能很好地解决回调天堂的问题，然而这种形式充斥了 Promise 的 then() 办法，如果解决流程比较复杂的话，那么整段代码将充斥着 then，语义化不显著，代码不能很好地示意执行流程，应用 promise.then 也是相当简单，尽管整个申请流程曾经线性化了，然而代码外面蕴含了大量的 then 函数，使得代码仍然不是太容易浏览。基于这个起因，ES7 引入了 async/await，这是 JavaScript 异步编程的一个重大改良，提供了在不阻塞主线程的状况下应用同步代码实现异步拜访资源的能力，并且使得代码逻辑更加清晰。

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JavaScript 引擎是如何实现 async/await 的。如果上来间接介绍 async/await 的应用形式的话，那么你可能会有点懵，所以咱们就从其最底层的技术点一步步往上解说，从而带你彻底弄清楚 async 和 await 到底是怎么工作的。

首先介绍生成器（Generator）是如何工作的，接着解说 Generator 的底层实现机制——协程（Coroutine）；又因为 async/await 应用了 Generator 和 Promise 两种技术，所以紧接着咱们就通过 Generator 和 Promise 来剖析 async/await 到底是如何以同步的形式来编写异步代码的。

生成器 VS 协程
生成器函数是一个带星号函数，而且是能够暂停执行和复原执行的。

function* genDemo() {console.log("开始执行第一段")
    yield 'generator 2'

    console.log("开始执行第二段")
    yield 'generator 2'

    console.log("开始执行第三段")
    yield 'generator 2'

    console.log("执行完结")
    return 'generator 2'
}

console.log('main 0')
let gen = genDemo()
console.log(gen.next().value)
console.log('main 1')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 2')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 3')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 4')
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执行下面这段代码，察看输入后果，你会发现函数 genDemo 并不是一次执行完的，全局代码和 genDemo 函数交替执行。其实这就是生成器函数的个性，能够暂停执行，也能够复原执行。上面咱们就来看看生成器函数的具体应用形式：

在生成器函数外部执行一段代码，如果遇到 yield 关键字，那么 JavaScript 引擎将返回关键字前面的内容给内部，并暂停该函数的执行。
内部函数能够通过 next 办法复原函数的执行。
对于函数的暂停和复原，置信你肯定很好奇这其中的原理，那么接下来咱们就来简略介绍下 JavaScript 引擎 V8 是如何实现一个函数的暂停和复原的，这也会有助于你了解前面要介绍的 async/await。

要搞懂函数为何能暂停和复原，那你首先要理解协程的概念。协程是一种比线程更加轻量级的存在。你能够把协程看成是跑在线程上的工作，一个线程上能够存在多个协程，然而在线程上同时只能执行一个协程，比方以后执行的是 A 协程，要启动 B 协程，那么 A 协程就须要将主线程的控制权交给 B 协程，这就体现在 A 协程暂停执行，B 协程复原执行；同样，也能够从 B 协程中启动 A 协程。通常，如果从 A 协程启动 B 协程，咱们就把 A 协程称为 B 协程的父协程。

正如一个过程能够领有多个线程一样，一个线程也能够领有多个协程。最重要的是，协程不是被操作系统内核所治理，而齐全是由程序所管制（也就是在用户态执行）。这样带来的益处就是性能失去了很大的晋升，不会像线程切换那样耗费资源。

为了让你更好地了解协程是怎么执行的，我联合下面那段代码的执行过程，画出了上面的“协程执行流程图”，你能够对照着代码来剖析：

从图中能够看进去协程的四点规定：

通过调用生成器函数 genDemo 来创立一个协程 gen，创立之后，gen 协程并没有立刻执行。
要让 gen 协程执行，须要通过调用 gen.next。
当协程正在执行的时候，能够通过 yield 关键字来暂停 gen 协程的执行，并返回次要信息给父协程。
如果协程在执行期间，遇到了 return 关键字，那么 JavaScript 引擎会完结以后协程，并将 return 前面的内容返回给父协程。
不过，对于下面这段代码，你可能又有这样疑难：父协程有本人的调用栈，gen 协程时也有本人的调用栈，当 gen 协程通过 yield 把控制权交给父协程时，V8 是如何切换到父协程的调用栈？当父协程通过 gen.next 复原 gen 协程时，又是如何切换 gen 协程的调用栈？

要搞清楚下面的问题，你须要关注以下两点内容。

第一点：gen 协程和父协程是在主线程上交互执行的，并不是并发执行的，它们之前的切换是通过 yield 和 gen.next 来配合实现的。

第二点：当在 gen 协程中调用了 yield 办法时，JavaScript 引擎会保留 gen 协程以后的调用栈信息，并复原父协程的调用栈信息。同样，当在父协程中执行 gen.next 时，JavaScript 引擎会保留父协程的调用栈信息，并复原 gen 协程的调用栈信息。

为了直观了解父协程和 gen 协程是如何切换调用栈的

到这里置信你曾经弄清楚了协程是怎么工作的，其实在 JavaScript 中，生成器就是协程的一种实现形式，这样置信你也就了解什么是生成器了。那么接下来，咱们应用生成器和 Promise 来革新结尾的那段 Promise 代码。革新后的代码如下所示：

//foo 函数
function* foo() {let response1 = yield fetch('https://www.geekbang.org')
    console.log('response1')
    console.log(response1)
    let response2 = yield fetch('https://www.geekbang.org/test')
    console.log('response2')
    console.log(response2)
}

// 执行 foo 函数的代码
let gen = foo()
function getGenPromise(gen) {return gen.next().value
}
getGenPromise(gen).then((response) => {console.log('response1')
    console.log(response)
    return getGenPromise(gen)
}).then((response) => {console.log('response2')
    console.log(response)
})
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从图中能够看到，foo 函数是一个生成器函数，在 foo 函数外面实现了用同步代码模式来实现异步操作；然而在 foo 函数内部，咱们还须要写一段执行 foo 函数的代码，如上述代码的后半局部所示，那上面咱们就来剖析下这段代码是如何工作的。

首先执行的是 let gen = foo()，创立了 gen 协程。而后在父协程中通过执行 gen.next 把主线程的控制权交给 gen 协程。
gen 协程获取到主线程的控制权后，就调用 fetch 函数创立了一个 Promise 对象 response1，而后通过 yield 暂停 gen 协程的执行，并将 response1 返回给父协程。
父协程复原执行后，调用 response1.then 办法期待申请后果。
等通过 fetch 发动的申请实现之后，会调用 then 中的回调函数，then 中的回调函数拿到后果之后，通过调用 gen.next 放弃主线程的控制权，将控制权交 gen 协程继续执行下个申请。
以上就是协程和 Promise 相互配合执行的一个大抵流程。不过通常，咱们把执行生成器的代码封装成一个函数，并把这个执行生成器代码的函数称为执行器（可参考驰名的 co 框架），如上面这种形式：

function* foo() {let response1 = yield fetch('https://www.geekbang.org')
    console.log('response1')
    console.log(response1)
    let response2 = yield fetch('https://www.geekbang.org/test')
    console.log('response2')
    console.log(response2)
}
co(foo());
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通过应用生成器配合执行器，就能实现应用同步的形式写出异步代码了，这样也大大增强了代码的可读性。

async/await
尽管生成器曾经能很好地满足咱们的需要了，然而程序员的谋求是无止境的，这不又在 ES7 中引入了 async/await，这种形式可能彻底辞别执行器和生成器，实现更加直观简洁的代码。其实 async/await 技术背地的机密就是 Promise 和生成器利用，往低层说就是微工作和协程利用。要搞清楚 async 和 await 的工作原理，咱们就得对 async 和 await 离开剖析。

async
咱们先来看看 async 到底是什么？依据 MDN 定义，async 是一个通过异步执行并隐式返回 Promise 作为后果的函数。

这里咱们先来看看是如何隐式返回 Promise 的，你能够参考上面的代码：

async function foo() {return 2}
console.log(foo())  // Promise {<resolved>: 2}
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执行这段代码，咱们能够看到调用 async 申明的 foo 函数返回了一个 Promise 对象，状态是 resolved，返回后果如下所示：

Promise {<resolved>: 2}
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await
咱们晓得了 async 函数返回的是一个 Promise 对象，那上面咱们再联合文中这段代码来看看 await 到底是什么。

async function foo() {console.log(1)
    let a = await 100
    console.log(a)
    console.log(2)
}
console.log(0)
foo()
console.log(3)
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察看下面这段代码，你能判断出打印进去的内容是什么吗？这得先来剖析 async 联合 await 到底会产生什么。在具体介绍之前，咱们先站在协程的视角来看看这段代码的整体执行流程图：

联合上图，咱们来一起剖析下 async/await 的执行流程。

首先，执行 console.log(0)这个语句，打印进去 0。

紧接着就是执行 foo 函数，因为 foo 函数是被 async 标记过的，所以当进入该函数的时候，JavaScript 引擎会保留以后的调用栈等信息，而后执行 foo 函数中的 console.log(1)语句，并打印出 1。

接下来就执行到 foo 函数中的 await 100 这个语句了，这里是咱们剖析的重点，因为在执行 await 100 这个语句时，JavaScript 引擎在背地为咱们默默做了太多的事件，那么上面咱们就把这个语句拆开，来看看 JavaScript 到底都做了哪些事件。

当执行到 await 100 时，会默认创立一个 Promise 对象，代码如下所示

let promise_ = new Promise((resolve,reject){resolve(100)
})
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在这个 promise_ 对象创立的过程中，咱们能够看到在 executor 函数中调用了 resolve 函数，JavaScript 引擎会将该工作提交给微工作队列。

而后 JavaScript 引擎会暂停以后协程的执行，将主线程的控制权转交给父协程执行，同时会将 promise_ 对象返回给父协程。

主线程的控制权曾经交给父协程了，这时候父协程要做的一件事是调用 promise_.then 来监控 promise 状态的扭转。接下来继续执行父协程的流程，这里咱们执行 console.log(3)，并打印进去 3。

随后父协程将执行完结，在完结之前，会进入微工作的检查点，而后执行微工作队列，微工作队列中有 resolve(100)的工作期待执行，执行到这里的时候，会触发 promise_.then 中的回调函数，如下所示：

promise_.then((value)=>{
   // 回调函数被激活后
  // 将主线程控制权交给 foo 协程，并将 vaule 值传给协程
})
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该回调函数被激活当前，会将主线程的控制权交给 foo 函数的协程，并同时将 value 值传给该协程。

foo 协程激活之后，会把方才的 value 值赋给了变量 a，而后 foo 协程继续执行后续语句，执行实现之后，将控制权归还给父协程。

以上就是 await/async 的执行流程。正是因为 async 和 await 在背地为咱们做了大量的工作，所以咱们能力用同步的形式写出异步代码来。

小结
Promise 的编程模型仍然充斥着大量的 then 办法，尽管解决了回调天堂的问题，然而在语义方面仍然存在缺点，代码中充斥着大量的 then 函数，这就是 async/await 呈现的起因。

应用 async/await 能够实现用同步代码的格调来编写异步代码，这是因为 async/await 的根底技术应用了生成器和 Promise，生成器是协程的实现，利用生成器能实现生成器函数的暂停和复原。

另外，V8 引擎还为 async/await 做了大量的语法层面包装，所以理解暗藏在背地的代码有助于加深你对 async/await 的了解。async/await 无疑是异步编程畛域十分大的一个变革，也是将来的一个支流的编程格调。

其实，除了 JavaScript，Python、Dart、C# 等语言也都引入了 async/await，应用它不仅能让代码更加整洁好看，而且还能确保该函数始终都能返回 Promise。

最初
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