JavaScript中的异步编程

ES6 诞生以前，异步编程的方法，大概有下面四种。

回调函数、事件监听、发布/订阅、Promise 对象。

注意这里的Promise对象和ES6里的Promise其实不太一样，因为之前的Promise是由commonJS社区提出的Promise规范，用于统一处理异步回调，之后ECMAscript 6 才原生提供了 Promise 对象。

在ES6中，主要涉及到的异步有Promise对象，Generator函数和async函数。

所以本文就介绍这六种异步实现方法。

• 回调函数
• 事件监听
• 发布/订阅
• Promise 对象
• Generator函数
• async函数

1.回调函数

A callback is a function that is passed as an argument to another function and is executed after its parent function has completed.

回调是作为参数传递给另一个函数并在其父函数完成后执行的函数。

回调函数是异步操作最基本的方法。以下代码就是一个回调函数的例子：

ajax(url, () => {
    // 处理逻辑
})

但是回调函数有一个致命的弱点，就是容易写出回调地狱（Callback hell）。假设多个请求存在依赖性，你可能就会写出如下代码：

ajax('xxxxxxx.json', function() {
  // doing something 1
  ajax('xxxxxxx.json', function() {
    // doing something 2
    ajax('xxxxxxx.json', function() {
      // doing something 3
      ajax('xxxxxxx.json', function() {
        // doing something 4
      });
    });
  });
});

这是是单纯的嵌套代码，如若再加上业务代码，代码可读性可想而知，如果是开发起来还好，但是后期的维护和修改的难度足以让人疯掉。这就是那个**JQuery时代的“回调地狱”**问题。

回调函数的优点是简单、容易理解和实现，缺点是不利于代码的阅读和维护，各个部分之间高度耦合，使得程序结构混乱、流程难以追踪（尤其是多个回调函数嵌套的情况），而且每个任务只能指定一个回调函数。

2.事件监听

另一种思路是采用事件驱动模式。

异步任务的执行不取决于代码的顺序，而取决于某个事件是否发生。

以f1和f2为例。首先，为f1绑定一个事件（这里采用的 jQuery 的写法）。

f1.on('done', f2);

上面这行代码给f1注册了done事件，当f1发生done事件，就执行f2。然后，对f1进行改写：

function f1() {
  setTimeout(function () {
    // ...
    f1.trigger('done');
  }, 1000);
}

上面代码中，f1.trigger('done')表示，执行完成后，立即触发done事件，从而开始执行f2。

这种方法的优点是比较容易理解，可以绑定多个事件，每个事件可以指定多个回调函数，而且可以**“去耦合”（decoupling）**，有利于实现模块化。缺点是整个程序都要变成事件驱动型，运行流程会变得很不清晰。阅读代码的时候，很难看出主流程。

3.发布/订阅

事件完全可以理解成“信号”，如果存在一个“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）。

发布订阅其实和事件监听非常相似，事件监听的on相当于就是订阅，事件的发生就是发布。

如果不太了解的可以看我的另一篇博客，观察者模式

但是观察者模式一般是用在同步任务中的，发布订阅模式则是异步。

// 主体
let subject = new Subjet();
// 像向体订阅getData通知
subject.subscribe('getData', function(data) {
  // do something...
});

// 获取数据方法
function getDate(params) {
  // do something...
  //   获取数据后主题发布getData通知
  subject.publish('getData');
}

4.Promise对象和then

Promise详细文档请阅读：阮一峰老师的ES6入门：Promise

为了解决“回调地狱”问题，提出了Promise对象，并且后来加入了ES6标准，Promise对象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。

Promise的状态

Promise 异步操作有三种状态：pending（进行中）、fulfilled（已成功）和 rejected（已失败）。除了异步操作的结果，任何其他操作都无法改变这个状态。

Promise 对象只有：从 pending 变为 fulfilled 和从 pending 变为 rejected 的状态改变。只要处于 fulfilled 和 rejected ，状态就不会再变了即 resolved（已定型）。

因此，Promise 的最终结果只有两种。

• 异步操作成功，Promise 实例传回一个值（value），状态变为fulfilled。
• 异步操作失败，Promise 实例抛出一个错误（error），状态变为rejected。

Promise

首先，Promise 是一个对象，也是一个构造函数。

var f1 = function(resolve, reject) {
  // ... some code
 
  if (/* 异步操作成功 */){
    resolve(value);
  } else {
    reject(error);
  }
}
const promise1 = new Promise(f1);

Promise构造函数接受一个回调函数f1作为参数，f1里面是异步操作的代码。然后，返回的promise1就是一个 Promise 实例。

Promise 新建后就会立即执行。

let promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  console.log('Promise');
  resolve();
});

promise.then(function() {
  console.log('resolved.');
});

console.log('Hi!');

// Promise
// Hi!
// resolved

上面代码中，Promise 新建后立即执行，所以首先输出的是Promise。然后，then方法指定的回调函数，将在当前脚本所有同步任务执行完才会执行，所以resolved最后输出。

注意，调用resolve或reject并不会终结 Promise 的参数函数的执行。

then

Promise 的设计思想是，所有异步任务都返回一个 Promise 实例。Promise 实例有一个then方法，用来指定下一步的回调函数。它的作用是为 Promise 实例添加状态改变时的回调函数。

then 方法接收两个函数作为参数，第一个参数是 Promise 执行成功时的回调，第二个参数是 Promise 执行失败时的回调，两个函数只会有一个被调用。

getJSON("/posts.json").then(function(json) {
  return json.post;
}).then(function(post) {
  // proceed
});

上面代码中，getJSON的异步操作执行完成，就会执行then的回调函数。

通过 .then 形式添加的回调函数，不论什么时候，都会被调用。

then方法会返回一个新的Promise实例（注意，不是原来那个Promise实例）。

当然也可以自己返回一个Promise对象，达到异步操作的逐步执行的效果。

getJSON("/post/1.json").then(function(post) {
  return getJSON(post.commentURL);
}).then(function(comments) {
  // 对comments进行处理
});

如果前一个回调函数返回的是Promise对象，这时后一个回调函数就会等待该Promise对象有了运行结果，才会进一步调用。因此可以采用链式写法，即then方法后面再调用另一个then方法。

catch

catch()方法是.then(null, rejection)或.then(undefined, rejection)`的别名，用于指定发生错误时的回调函数。

// 写法一
const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  try {
    throw new Error('test');
  } catch(e) {
    reject(e);
  }
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});

// 写法二
const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  reject(new Error('test'));
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});

上面代码中，promise抛出一个错误，就被catch()方法指定的回调函数捕获。注意，上面的两种写法是等价的。reject()方法的作用，等同于抛出错误。

一般来说，不要在then()方法里面定义 Reject 状态的回调函数（即then的第二个参数），总是使用catch方法。

// bad
promise
  .then(function(data) {
    // success
  }, function(err) {
    // error
  });

// good
promise.then(function(data) { //cb
	// success
}).catch(function(err) {
	// error
});

上面代码中，第二种写法要好于第一种写法，理由是第二种写法可以捕获前面then方法执行中的错误，也更接近同步的写法（try/catch）。因此，建议总是使用catch()方法，而不使用then()方法的第二个参数。

跟传统的try/catch代码块不同的是，如果没有使用catch()方法指定错误处理的回调函数，Promise 对象抛出的错误不会传递到外层代码，即不会有任何反应。

5.Generator和yield

ES6 新引入了 Generator 函数，可以通过 yield 关键字，把函数的执行流挂起，为改变执行流程提供了可能，从而为异步编程提供解决方案。 基本用法

Generator 、yield

Generator 有两个区分于普通函数的部分：

• 一是在 function 后面，函数名之前有个 * ；
• 函数内部有 yield 表达式。

其中 * 用来表示函数为 Generator 函数，yield 用来定义函数内部的状态。

function* func(){
 console.log("one");
 yield '1';
 console.log("two");
 yield '2'; 
 console.log("three");
 return '3';
}

调用 Generator 函数和调用普通函数一样，在函数名后面加上()即可，但是 Generator 函数不会像普通函数一样立即执行，而是返回一个指向内部状态对象的指针，所以要调用遍历器对象Iterator 的 next 方法，指针就会从函数头部或者上一次停下来的地方开始执行。

next和return

next方法的作用就是，使当前的Generator 函数返回的Iterator对象从当前指向的状态继续执行，遇到yield或者return就会停止。

next ()函数也可以传入参数，next 传入参数的时候，该参数会作为上一步yield的返回值；如果不提供参数，那么上一步yield的返回值为undefined。

yield的返回值的定义就是x = yield '1';这段代码中x的值。但是它是作为上一步的yield的返回值，你需要尝试去理解。调用next函数 遇到yield会挂起，但是不是这个yield，而是上一个yield。

第一个yield没有上一个，所以第一个next的赋值其实是没有意义的。

return 方法提供参数时，返回该参数；不提供参数时，返回 undefined 。

function* func(){
    console.log("one");
    yield '1';
    console.log("two");
    yield '2'; 
    console.log("three");
    return '3';
   }
f=func();
console.log(f.next());
// one
// {value: "1", done: false}
 
console.log(f.next());
// two
// {value: "2", done: false}

console.log(f.next());
// three
// {value: "3", done: true}

console.log(f.next());
// {value: undefined, done: true}

console.log(f.return(1000));
// { value: 1000, done: true }

//完整运行结果
// one
// { value: '1', done: false }
// two
// { value: '2', done: false }
// three
// { value: '3', done: true }
// { value: undefined, done: true }
// { value: 1000, done: true }

第一次调用 next 方法时，从 Generator 函数的头部开始执行，先是打印了 one ,执行到 yield 就停下来，并将yield 后边表达式的值 ‘1’，作为返回对象的 value 属性值，此时函数还没有执行完， 返回对象的 done 属性值是 false。

第二次调用 next 方法时，同上步 。

第三次调用 next 方法时，先是打印了 three ，然后执行了函数的返回操作，并将 return 后面的表达式的值，作为返回对象的 value 属性值，此时函数已经结束，多以 done 属性值为true 。

第四次调用 next 方法时， 此时函数已经执行完了，所以返回 value 属性值是 undefined ，done 属性值是 true 。如果执行第三步时，没有 return 语句的话，就直接返回{value: undefined, done: true}。

第五步调用return方法时，此时函数已经执行完了，本来返回 value 属性值是 undefined，但是return方法提供一个参数之后，就会返回这个参数，所以最后输出的value就是传入的1000。

除了使用 next ，还可以使用 for… of 循环遍历 Generator 函数生产的 Iterator 对象

yield* 表达式

yield* 表达式表示 yield 返回一个遍历器对象，用于在 Generator 函数内部，调用另一个 Generator 函数。

这里就不过多描述了。

6.async和await

async

ES2017 标准引入了 async 函数，使得异步操作变得更加方便。和 Promise ， Generator 有很大关联的。

async 函数是什么？一句话，它就是 Generator 函数的语法糖。

async function name([param[, param[, ... param]]]) { statements }

• name: 函数名称。
• param: 要传递给函数的参数的名称。
• statements: 函数体语句。

async 返回值

async 函数返回一个 Promise 对象，可以使用 then 方法添加回调函数。

async function helloAsync(){
    return "helloAsync";
  }
  
console.log(helloAsync())  // Promise {<resolved>: "helloAsync"}
 
helloAsync().then(v=>{
   console.log(v);         // helloAsync
})

await

await 操作符用于等待一个 Promise 对象, 它只能在异步函数 async function 内部使用。

[return_value] = await expression;

async 函数中可能会有 await 表达式，async 函数执行时，如果遇到 await 就会先暂停执行 ，等到触发的异步操作完成后，恢复 async 函数的执行并返回解析值。

await 关键字仅在 async function 中有效。如果在 async function 函数体外使用 await ，你只会得到一个语法错误

function testAwait (x) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(x);
    }, 2000);
  });
}
 
async function helloAsync() {
  var x = await testAwait ("hello world");
  console.log(x); 
}
helloAsync ();
// hello world

await 返回值

await根据后面不同表达式有不同的处理方式：

• Promise 对象：await 会暂停执行，等待 Promise 对象 resolve，然后恢复 async 函数的执行并返回解析值。

• 非 Promise 对象：直接返回对应的值。

正常情况下，await 命令后面是一个 Promise 对象，它也可以跟其他值，如字符串，布尔值，数值以及普通函数

function testAwait(){
    console.log("testAwait");
 }
 async function helloAsync(){
    await testAwait();
    console.log("helloAsync");
 }
 helloAsync();
 // testAwait
 // helloAsync

Promise,Generator函数，async函数理解

关于JavaScript的简单异步编程价绍就这些，说实话我自己看了很久，感觉Promise,Generator函数，async函数是层层递进的。

Promise比较简单，也是最常用的，主要就是将原来的用回调函数的异步编程方法转成用relsove和reject触发事件， 用then和catch捕获成功或者失败的状态执行相应代码的异步编程的方法。

Generator函数可以看成是一个分步函数，只有主动调用next() 才能进行下一步。

async函数相当于自执行的Generator函数，会自己不断的执行，遇到await等待返回结果，然后继续，和普通的同步写法相同，提供效率。

关于三者区别我也专门整理了一下，想了解的可以看阅读。

不能区分Promise,Generator函数,async函数可以进来看看

参考

https://www.ruanyifeng.com/blog/2015/04/generator.html

http://es6.ruanyifeng.com/#docs/promise

https://blog.csdn.net/aaaaaaliang/article/details/89555422