细说JS异步发展历程

摘要：参考文章珠峰架构课墙裂推荐细说异步函数发展历程异步编程谢谢各位小伙伴愿意花费宝贵的时间阅读本文，如果本文给了您一点帮助或者是启发，请不要吝啬你的赞和，您的肯定是我前进的最大动力。

知其然知其所以然，首先了解三个概念：

1.什么是同步？

所谓同步，就是在发出一个"调用"时，在没有得到结果之前，该“调用”就不返回。但是一旦调用返回，就得到返回值了。换句话说，就是由“调用者”主动等待这个“调用”的结果。此调用执行完之前，阻塞之后的代码执行。

2.什么是异步？

"调用"在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。而是在"调用"发出后，"被调用者"通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。异步调用发出后，不影响后面代码的执行。

3.JavaScript 中为什么需要异步？

首先我们知道JavaScript是单线程的(即使新增了webworker，但是本质上JS还是单线程)。同步代码意味着什么呢？意味着有可能会阻塞，当我们有一个任务需要时间较长时，如果使用同步方式，那么就会阻塞之后的代码执行。而异步则不会，我们不会等待异步代码的之后，继续执行异步任务之后的代码。

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概念了解完了，我们就要进入今天的正题了。首先大家思考一下：平时在工作中，主要使用了哪些异步解决方案，这些异步方案有什么优缺点？

异步最早的解决方案是回调函数，如事件的回调，setInterval/setTimeout中的回调。但是回调函数有一个很常见的问题，就是回调地狱的问题(稍后会举例说明);

为了解决回调地狱的问题，社区提出了Promise解决方案，ES6将其写进了语言标准。Promise一定程度上解决了回调地狱的问题，但是Promise也存在一些问题，如错误不能被try catch，而且使用Promise的链式调用，其实并没有从根本上解决回调地狱的问题，只是换了一种写法。

ES6中引入 Generator 函数，Generator是一种异步编程解决方案，Generator 函数是协程在 ES6 的实现，最大特点就是可以交出函数的执行权，Generator 函数可以看出是异步任务的容器，需要暂停的地方，都用yield语句注明。但是 Generator 使用起来较为复杂。

ES7又提出了新的异步解决方案:async/await，async是 Generator 函数的语法糖，async/await 使得异步代码看起来像同步代码，异步编程发展的目标就是让异步逻辑的代码看起来像同步一样。

回调函数 ---> Promise ---> Generator ---> async/await.

//node读取文件
fs.readFile(xxx, "utf-8", function(err, data) {
    //code
});

回调函数的使用场景(包括但不限于):

事件回调

Node API

setTimeout/setInterval中的回调函数

ajax 请求

回调函数的优点: 简单。
回调函数的缺点：

异步回调嵌套会导致代码难以维护，并且不方便统一处理错误，不能 try catch 和 回调地狱(如先读取A文本内容，再根据A文本内容读取B再根据B的内容读取C...)。

fs.readFile(A, "utf-8", function(err, data) {
    fs.readFile(B, "utf-8", function(err, data) {
        fs.readFile(C, "utf-8", function(err, data) {
            fs.readFile(D, "utf-8", function(err, data) {
                //....
            });
        });
    });
});

Promise 一定程度上解决了回调地狱的问题，Promise 最早由社区提出和实现，ES6 将其写进了语言标准，统一了用法，原生提供了Promise对象。

那么我们看看Promise是如何解决回调地狱问题的，仍然以上文的readFile 为例(先读取A文本内容，再根据A文本内容读取B再根据B的内容读取C)。

function read(url) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        fs.readFile(url, "utf8", (err, data) => {
            if(err) reject(err);
            resolve(data);
        });
    });
}
read(A).then(data => {
    return read(B);
}).then(data => {
    return read(C);
}).then(data => {
    return read(D);
}).catch(reason => {
    console.log(reason);
});

Promise 的优点:

一旦状态改变，就不会再变，任何时候都可以得到这个结果

可以将异步操作以同步操作的流程表达出来，避免了层层嵌套的回调函数

缺点:

无法取消 Promise

当处于pending状态时，无法得知目前进展到哪一个阶段

错误不能被 try catch

假设有这样一个需求：读取A,B,C三个文件内容，都读取成功后，再输出最终的结果。在Promise之前，我们一般可以借助发布订阅模式去实现:

let pubsub = {
    arry: [],
    emit() {
        this.arry.forEach(fn => fn());
    },
    on(fn) {
        this.arry.push(fn);
    }
}

let data = [];
pubsub.on(() => {
    if(data.length === 3) {
        console.log(data);
    }
});
fs.readFile(A, "utf-8", (err, value) => {
    data.push(value);
    pubsub.emit();
});
fs.readFile(B, "utf-8", (err, value) => {
    data.push(value);
    pubsub.emit();
});
fs.readFile(C, "utf-8", (err, value) => {
    data.push(value);
    pubsub.emit();
});

Promise给我们提供了 Promise.all 的方法，对于这个需求，我们可以使用 Promise.all 来实现。

/**
 * 将 fs.readFile 包装成promise接口
 */
function read(url) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        fs.readFile(url, "utf8", (err, data) => {
            if(err) reject(err);
            resolve(data);
        });
    });
}

/**
 * 使用 Promise
 * 
 * 通过 Promise.all 可以实现多个异步并行执行，同一时刻获取最终结果的问题
 */
Promise.all([
    read(A),
    read(B),
    read(C)
]).then(data => {
    console.log(data);
}).catch(err => console.log(err));

可执行代码可戳: https://github.com/YvetteLau/...

Generator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案，整个 Generator 函数就是一个封装的异步任务，或者说是异步任务的容器。异步操作需要暂停的地方，都用 yield 语句注明。

Generator 函数一般配合 yield 或 Promise 使用。Generator函数返回的是迭代器。对生成器和迭代器不了解的同学，请自行补习下基础。下面我们看一下 Generator 的简单使用:

function* gen() {
    let a = yield 111;
    console.log(a);
    let b = yield 222;
    console.log(b);
    let c = yield 333;
    console.log(c);
    let d = yield 444;
    console.log(d);
}
let t = gen();
//next方法可以带一个参数，该参数就会被当作上一个yield表达式的返回值
t.next(1); //第一次调用next函数时，传递的参数无效
t.next(2); //a输出2;
t.next(3); //b输出3; 
t.next(4); //c输出4;
t.next(5); //d输出5;

为了让大家更好的理解上面代码是如何执行的，我画了一张图，分别对应每一次的next方法调用:

仍然以上文的 readFile (先读取A文本内容，再根据A文本内容读取B再根据B的内容读取C)为例，使用 Generator + co库来实现:

const fs = require("fs");
const co = require("co");
const bluebird = require("bluebird");
const readFile = bluebird.promisify(fs.readFile);

function* read() {
    yield readFile(A, "utf-8");
    yield readFile(B, "utf-8");
    yield readFile(C, "utf-8");
    //....
}
co(read()).then(data => {
    //code
}).catch(err => {
    //code
});

Generator的缺点大约不用我说了，除非是找虐，不然一般不会直接使用 Generator 来解决异步的(当然也不排除是因为我不熟练)~~~

不使用co库，如何实现？能否自己写一个最简的 my_co，有助于理解 async/await 的实现原理 ？请戳: https://github.com/YvetteLau/...

PS: 如果你还不太了解 Generator/yield，建议阅读ES6相关文档。

ES7中引入了 async/await 概念。async 其实是一个语法糖，它的实现就是将 Generator函数和自动执行器（co），包装在一个函数中。

async/await 的优点是代码清晰，不用像 Promise 写很多 then 链，就可以处理回调地狱的问题。并且错误可以被try catch。

仍然以上文的readFile (先读取A文本内容，再根据A文本内容读取B再根据B的内容读取C) 为例，使用 async/await 来实现:

const fs = require("fs");
const bluebird = require("bluebird");
const readFile = bluebird.promisify(fs.readFile);


async function read() {
    await readFile(A, "utf-8");
    await readFile(B, "utf-8");
    await readFile(C, "utf-8");
    //code
}

read().then((data) => {
    //code
}).catch(err => {
    //code
});

使用 async/await 实现此需求：读取A,B,C三个文件内容，都读取成功后，再输出最终的结果。

function read(url) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        fs.readFile(url, "utf8", (err, data) => {
            if(err) reject(err);
            resolve(data);
        });
    });
}

async function readAsync() {
    let data = await Promise.all([
        read(A),
        read(B),
        read(C)
    ]);
    return data;
}

readAsync().then(data => {
    console.log(data);
});

所以JS的异步发展史，可以认为是从 callback -> promise -> generator -> async/await。async/await 使得异步代码看起来像同步代码，异步编程发展的目标就是让异步逻辑的代码看起来像同步一样。

因本人水平有限，文中内容未必百分百正确，如有不对的地方，请给我留言，谢谢。

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参考文章：

[1] 珠峰架构课(墙裂推荐)

[2] 细说JavaScript异步函数发展历程

[3] ES6 Promise

[4] ES6 Generator

[5] ES6 async

[6] JavaScript异步编程

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