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马蹄疾 | 详解 JavaScript 异步机制及发展历程(万字长文)

shaonbean / 1114人阅读

摘要:本文从入手,系统的回顾的异步机制及发展历程。需要提醒的是,文本没有讨论的异步机制。这就是之前提到的事件触发线程。其实无论是请求还是定时器还是事件,我们都可以统称它们为事件。第二阶段,引擎线程专注于处理事件。将外元素的事件回调放入调用栈。

functionshowImg(url){ varframeid="frameimg"+Math.random(); window.img="

本文从EventLoopPromiseGeneratorasyncawait入手,系统的回顾JavaScript的异步机制及发展历程。

需要提醒的是,文本没有讨论nodejs的异步机制。

本文是『horseshoe·Async专题』系列文章之一,后续会有更多专题推出

GitHub地址(持续更新):horseshoe

博客地址(文章排版真的很漂亮):matiji.cn

如果觉得对你有帮助,欢迎来GitHub点Star或者来我的博客亲口告诉我

事件循环

也许我们都听说过JavaScript是事件驱动的这种说法。各种异步任务通过事件的形式和主线程通信,保证网页流畅的用户体验。而异步可以说是JavaScript最伟大的特性之一(也许没有之一)。

现在我们就从Chrome浏览器的主要进程入手,深入的理解这个机制是如何运行的。

Chrome浏览器的主要进程

我们看一下Chrome浏览器都有哪些主要进程。

Browser进程。这是浏览器的主进程。

第三方插件进程。

GPU进程。

Renderer进程。

大家都说Chrome浏览器是内存怪兽,因为它的每一个页面都是一个Renderer进程,其实这种说法是不对的。实际上,Chrome支持好几种进程模型。

Process-per-site-instance。每打开一个网站,然后从这个网站链开的一系列网站都属于一个进程。这也是Chrome的默认进程模型。

Process-per-site。同域名范畴的网站属于一个进程。

Process-per-tab。每一个页面都是一个独立的进程。这就是外界盛传的进程模型。

SingleProcess。传统浏览器的单进程模型。

浏览器内核

现在我们知道,除了相关联的页面可能会合并为一个进程外,我们可以简单的认为每个页面都会开启一个新的Renderer进程。那么这个进程里跑的程序又是什么呢?就是我们常常说的浏览器内核,或者说渲染引擎。确切的说,是浏览器内核的一个实例。Chrome浏览器的渲染引擎叫Blink

由于浏览器主要是用来浏览网页的,所以虽然Browser进程是浏览器的主进程,但它充当的只是一个管家的角色,真正的一线业务大拿还得看Renderer进程。这也是跑在Renderer进程里的程序被称为浏览器内核(实例)的原因。

介绍Chrome浏览器的进程系统只是为了引出Renderer进程,接下来我们只需要关注浏览器内核与Renderer进程就可以了。

Renderer进程的主要线程

Renderer进程手下又有好多线程,它们各司其职。

GUI渲染线程。

JavaScript引擎线程。对于Chrome浏览器而言,这个线程上跑的就是威震海内的V8引擎。

事件触发线程。

定时器线程。

异步HTTP请求线程。

调用栈

进入主题之前,我们先引入调用栈(callstack)的概念,调用栈是JavaScript引擎执行程序的一种机制。为什么要有调用栈呢?我们举个例子。

conststr="biu";

console.log("1");

functiona(){
console.log("2");
b();
console.log("3");
}

functionb(){
console.log("4");
}

a();

我们都知道打印的顺序是1243

问题在于,当执行到b函数的时候,我需要记住b函数的调用位置信息,也就是执行上下文。否则执行完b函数之后,引擎可能就忘了执行console.log("3")了。调用栈就是用来干这个的,每调用一层函数,引擎就会生成它的栈帧,栈帧里保存了执行上下文,然后将它压入调用栈中。栈是一个后进先出的结构,直到最里层的函数调用完,引擎才开始将最后进入的栈帧从栈中弹出。

1 2 3 4 5 6 7 8
- - - - console.log("4") - - -
- - console.log("2") b() b() b() console.log("3") -
console.log("1") a() a() a() a() a() a() a()

可以看到,当有嵌套函数调用的时候,栈帧会经历逐渐叠加又逐渐消失的过程,这就是所谓的后进先出。

同时也要注意,诸如conststr="biu"的变量声明是不会入栈的。

调用栈也要占用内存,所以如果调用栈过深,浏览器会报UncaughtRangeError:Maximumcallstacksizeexceeded错误。

webAPI

现在我们进入主题。

JavaScript引擎将代码从头执行到尾,不断的进行压栈和出栈操作。除了ECMAScript语法组成的代码之外,我们还会写哪些代码呢?不错,还有JavaScript运行时给我们提供的各种webAPI。运行时(runtime)简单讲就是JavaScript运行所在的环境。

我们重点讨论三种webAPI。

consturl="https://api.github.com/users/veedrin/repos";
fetch(url).then(res=>res.json()).then(console.log);
consturl="https://api.github.com/users/veedrin/repos";
constxhr=newXMLHttpRequest();
xhr.open("GET",url,true);
xhr.onload=()=>{
if(xhr.status===200){
console.log(xhr.response);
}
}
xhr.send();

发起异步的HTTP请求,这几乎是一个网页必要的模块。我们知道HTTP请求的速度和结果取决于当前网络环境和服务器的状态,JavaScript引擎无法原地等待,所以浏览器得另开一个线程来处理HTTP请求,这就是之前提到的异步HTTP请求线程

consttimeoutId=setTimeout(()=>{
console.log(Date.now());
clearTimeout(timeoutId);
},5000);
constintervalId=setInterval(()=>{
console.log(Date.now());
},1000);
constimmediateId=setImmediate(()=>{
console.log(Date.now());
clearImmediate(immediateId);
});

定时器也是一个棘手的问题。首先,JavaScript引擎同样无法原地等待;其次,即便不等待,JavaScript引擎也得执行后面的代码,根本无暇给定时器定时。所以于情于理,都得为定时器多带带开一个线程,这就是之前提到的定时器线程

const$btn=document.getElementById("btn");
$btn.addEventListener("click",console.log);

按道理来讲,DOM事件没什么异步动作,直接绑定就行了,不会影响后面代码的执行。

别急,我们来看一个例子。

const$btn=document.getElementById("btn");
$btn.addEventListener("click",console.log);
consttimeoutId=setTimeout(()=>{
for(leti=0;i<10000;i++){
console.log("biu");
}
clearTimeout(timeoutId);
},5000);

运行代码,先绑定DOM事件,大约5秒钟后开启一个循环。注意,如果在循环结束之前点击按钮,浏览器控制台会打印什么呢?

结果是先打印10000个biu,接着会打印Event对象。

试想一下,你点击按钮的时候,JavaScript引擎还在处理该死的循环,根本没空理你。那为什么点击事件能够被响应呢(虽然有延时)?肯定是有另外一个线程在监听DOM事件。这就是之前提到的事件触发线程

任务队列

好的,现在我们知道有几类webAPI是多带带的线程在处理。但是,处理完之后的回调总归是要由JavaScript引擎线程来执行的吧?这些线程是如何与JavaScript引擎线程通信的呢?

这就要提到大名鼎鼎的任务队列(TaskQueue)。

其实无论是HTTP请求还是定时器还是DOM事件,我们都可以统称它们为事件。很好,各自的线程把各自的webAPI处理完,完成之后怎么办呢?它要把相应的回调函数放入一个叫做任务队列的数据结构里。队列和栈不一样,队列是先进先出的,讲究一个先来后到的顺序。

有很多文章认为任务队列是由JavaScript引擎线程维护的,也有很多文章认为任务队列是由事件触发线程维护的。

根据上文的描述,事件触发线程是专门用来处理DOM事件的。

然后我们来论证,为什么任务队列不是由JavaScript引擎线程维护的。假如JavaScript引擎线程在执行代码的同时,其他线程要给任务队列添加事件,这时候它哪忙得过来呢?

所以根据我的理解,任务队列应该是由一个专门的线程维护的。我们就叫它任务队列线程吧。

事件循环

JavaScript引擎线程把所有的代码执行完了一遍,现在它可以歇着了吗?也许吧,接下来它还有一个任务,就是不停的去轮询任务队列,如果任务队列是空的,它就可以歇一会,如果任务队列中有回调,它就要立即执行这些回调。

这个过程会一直进行,它就是事件循环(EventLoop)。

我们总结一下这个过程:

第一阶段,JavaScript引擎线程从头到尾把脚本代码执行一遍,碰到需要其他线程处理的代码则交给其他线程处理。

第二阶段,JavaScript引擎线程专注于处理事件。它会不断的去轮询任务队列,执行任务队列中的事件。这个过程又可以分解为轮询任务队列-执行任务队列中的事件-更新页面视图的无限往复。对,别忘了更新页面视图(如果需要的话),虽然更新页面视图是GUI渲染线程处理的。

这些事件,在任务队列里面也被称为任务。但是事情没这么简单,任务还分优先级,这就是我们常听说的宏任务和微任务。

宏任务

既然任务分为宏任务和微任务,那是不是得有两个任务队列呢?

此言差矣。

首先我们得知道,事件循环可不止一个。除了windoweventloop之外,还有workereventloop。并且同源的页面会共享一个windoweventloop。

Awindoweventloopistheeventloopusedbysimilar-originwindowagents.Useragentsmayshareaneventloopacrosssimilar-originwindowagents.

其次我们要区分任务和任务源。什么叫任务源呢?就是这个任务是从哪里来的。是从addEventListener来的呢,还是从setTimeout来的。为什么要这么区分呢?比如键盘和鼠标事件,就要把它的响应优先级提高,以便尽可能的提高网页浏览的用户体验。虽然都是任务,命可分贵贱呢!

所以不同任务源的任务会放入不同的任务队列里,浏览器根据自己的算法来决定先取哪个队列里的任务。

总结起来,宏任务有至少一个任务队列,微任务只有一个任务队列。

微任务

哪些异步事件是微任务?Promise的回调、MutationObserver的回调以及nodejs中process.nextTick的回调。

<divid="outer">
<divid="inner">请点击div>
div>
const$outer=document.getElementById("outer");
const$inner=document.getElementById("inner");

newMutationObserver(()=>{
console.log("mutate");
}).observe($inner,{
childList:true,
});

functiononClick(){
console.log("click");
setTimeout(()=>console.log("timeout"),0);
Promise.resolve().then(()=>console.log("promise"));
$inner.innerHTML="已点击";
}

$inner.addEventListener("click",onClick);
$outer.addEventListener("click",onClick);

我们先来看执行顺序。

click
promise
mutate
click
promise
mutate
timeout
timeout

整个执行过程是怎样的呢?

从头到尾初始执行脚本代码。给DOM元素添加事件监听。

用户触发内元素的DOM事件,同时冒泡触发外元素的DOM事件。将内元素和外元素的DOM事件回调添加到宏任务队列中。

因为此时调用栈中是空闲的,所以将内元素的DOM事件回调放入调用栈。

执行回调,此时打印click。同时将setTimeout的回调放入宏任务队列,将Promise的回调放入微任务队列。因为修改了DOM元素,触发MutationObserver事件,将MutationObserver的回调放入微任务队列。回顾一下,现在宏任务队列里有两个回调,分别是外元素的DOM事件回调setTimeout的回调;微任务队列里也有两个回调,分别是Promise的回调MutationObserver的回调

依次将微任务队列中的回调放入调用栈,此时打印promisemutate

将外元素的DOM事件回调放入调用栈。执行回调,此时打印click。因为两个DOM事件回调是一样的,过程不再重复。再次回顾一下,现在宏任务队列里有两个回调,分别是两个setTimeout的回调;微任务队列里也有两个回调,分别是Promise的回调MutationObserver的回调

依次将微任务队列中的回调放入调用栈,此时打印promisemutate

最后依次将setTimeout的回调放入调用栈执行,此时打印两次timeout

规律是什么呢?宏任务与宏任务之间,积压的所有微任务会一次性执行完毕。这就好比超市排队结账,轮到你结账的时候,你突然想顺手买一盒冈本。难道超市会要求你先把之前的账结完,然后重新排队吗?不会,超市会顺便帮你把冈本的账也结了。这样效率更高不是么?虽然不知道内部的处理细节,但是我觉得标准区分两种任务类型也是出于性能的考虑吧。

$inner.click();

如果DOM事件不是用户触发的,而是程序触发的,会有什么不一样吗?

click
click
promise
mutate
promise
timeout
timeout

严格的说,这时候并没有触发事件,而是直接执行onClick函数。翻译一下就是下面这样的效果。

onClick();
onClick();

这样就解释了为什么会先打印两次click。而MutationObserver会合并多个事件,所以只打印一次mutate。所有微任务依然会在下一个宏任务之前执行,所以最后才打印两次timeout

更新页面视图

我们再来看一个例子。

const$btn=document.getElementById("btn");

functiononClick(){
setTimeout(()=>{
newPromise(resolve=>resolve("promise1")).then(console.log);
newPromise(resolve=>resolve("promise2")).then(console.log);
console.log("timeout1");
$btn.style.color="#f00";
},1000);
setTimeout(()=>{
newPromise(resolve=>resolve("promise1")).then(console.log);
newPromise(resolve=>resolve("promise2")).then(console.log);
console.log("timeout2");
},1000);
setTimeout(()=>{
newPromise(resolve=>resolve("promise1")).then(console.log);
newPromise(resolve=>resolve("promise2")).then(console.log);
console.log("timeout3");
},1000);
setTimeout(()=>{
newPromise(resolve=>resolve("promise1")).then(console.log);
newPromise(resolve=>resolve("promise2")).then(console.log);
console.log("timeout4");
//alert(1);
},1000);
setTimeout(()=>{
newPromise(resolve=>resolve("promise1")).then(console.log);
newPromise(resolve=>resolve("promise2")).then(console.log);
console.log("timeout5");
//alert(1);
},1000);
setTimeout(()=>{
newPromise(resolve=>resolve("promise1")).then(console.log);
newPromise(resolve=>resolve("promise2")).then(console.log);
console.log("timeout6");
},1000);
newMutationObserver(()=>{
console.log("mutate");
}).observe($btn,{
attributes:true,
});
}

$btn.addEventListener("click",onClick);

当我在第4个setTimeout添加alert,浏览器被阻断时,样式还没有生效。

有很多人说,每一个宏任务执行完并附带执行完累计的微任务(我们称它为一个宏任务周期),这时会有一个更新页面视图的窗口期,给更新页面视图预留一段时间。

但是我们的例子也看到了,每一个setTimeout都是一个宏任务,浏览器被阻断时事件循环都好几轮了,但样式依然没有生效。可见这种说法是不准确的。

而当我在第5个setTimeout添加alert,浏览器被阻断时,有很大的概率(并不是一定)样式会生效。这说明什么时候更新页面视图是由浏览器决定的,并没有一个准确的时机。

总结

JavaScript引擎首先从头到尾初始执行脚本代码,不必多言。

如果初始执行完毕后有微任务,则执行微任务(为什么这里不属于事件循环?后面会讲到)。

之后就是不断的事件循环。

首先到宏任务队列里找宏任务,宏任务队列又分好多种,浏览器自己决定优先级。

被放入调用栈的某个宏任务,如果它的代码中又包含微任务,则执行所有微任务。

更新页面视图没有一个准确的时机,是每个宏任务周期后更新还是几个宏任务周期后更新,由浏览器决定。

也有一种说法认为:从头到尾初始执行脚本代码也是一个任务。

如果我们认可这种说法,则整个代码执行过程都属于事件循环。

初始执行就是一个宏任务,这个宏任务里面如果有微任务,则执行所有微任务。

浏览器自己决定更新页面视图的时机。

不断的往复这个过程,只不过之后的宏任务是事件回调。

第二种解释好像更说得通。因为第一种解释会有一段微任务的执行不在事件循环里,这显然是不对的。

迟到的承诺

Promise是一个表现为状态机的异步容器。

它有以下几个特点:

状态不受外界影响。Promise只有三种状态:pending(进行中)、fulfilled(已成功)和rejected(已失败)。状态只能通过Promise内部提供的resolve()reject()函数改变。

状态只能从pending变为fulfilled或者从pending变为rejected。并且一旦状态改变,状态就会被冻结,无法再次改变。

newPromise((resolve,reject)=>{
reject("reject");
setTimeout(()=>resolve("resolve"),5000);
}).then(console.log,console.error);

//不要等了,它只会打印一个reject

如果状态发生改变,任何时候都可以获得最终的状态,即便改变发生在前。这与事件监听完全不一样,事件监听只能监听之后发生的事件。

constpromise=newPromise(resolve=>resolve("biu"));
promise.then(console.log);
setTimeout(()=>promise.then(console.log),5000);

//打印biu,相隔大约5秒钟后又打印biu

正是源于这些特点,Promise才敢于称自己为一个承诺

同步代码与异步代码

Promise是一个异步容器,那哪些部分是同步执行的,哪些部分是异步执行的呢?

console.log("kiu");

newPromise((resolve,reject)=>{
console.log("miu");
resolve("biu");
console.log("niu");
}).then(console.log,console.error);

console.log("piu");

我们看执行结果。

kiu
miu
niu
piu
biu

可以看到,Promise构造函数的参数函数是完完全全的同步代码,只有状态改变触发的then回调才是异步代码。为啥说Promise是一个异步容器?它不关心你给它装的是啥,它只关心状态改变后的异步执行,并且承诺给你一个稳定的结果。

从这点来看,Promise真的只是一个异步容器而已。

Promise.prototype.then()

then方法接受两个回调作为参数,状态变成fulfilled时会触发第一个回调,状态变成rejected时会触发第二个回调。你可以认为then回调是Promise这个异步容器的界面和输出,在这里你可以获得你想要的结果。

then函数可以实现链式调用吗?可以的。

但你想一下,then回调触发的时候,Promise的状态已经冻结了。这时候它就是被打开盒子的薛定谔的猫,它要么是死的,要么是活的。也就是说,它不可能再次触发then回调。

那then函数是如何实现链式调用的呢?

原理就是then函数自身返回的是一个新的Promise实例。再次调用then函数的时候,实际上调用的是这个新的Promise实例的then函数。

既然Promise只是一个异步容器而已,换一个容器也不会有什么影响。

constpromiseA=newPromise((resolve,reject)=>resolve("biu"));

constpromiseB=promiseA.then(value=>{
console.log(value);
returnvalue;
});

constpromiseC=promiseB.then(console.log);

结果是打印了两个biu。

constpromiseA=newPromise((resolve,reject)=>resolve("biu"));

constpromiseB=promiseA.then(value=>{
console.log(value);
returnPromise.resolve(value);
});

constpromiseC=promiseB.then(console.log);

Promise.resolve()我们后面会讲到,它返回一个状态是fulfilled的Promise实例。

这次我们手动返回了一个状态是fulfilled的新的Promise实例,可以发现结果和上一次一模一样。说明then函数悄悄的将return"biu"转成了returnPromise.resolve("biu")。如果没有返回值呢?那就是转成returnPromise.resolve(),反正得转成一个新的状态是fulfilled的Promise实例返回。

这就是then函数返回的总是一个新的Promise实例的内部原理。

想要让新Promise实例的状态从pending变成rejected,有什么办法吗?毕竟then方法也没给我们提供reject方法。

constpromiseA=newPromise((resolve,reject)=>resolve("biu"));

constpromiseB=promiseA.then(value=>{
console.log(value);
returnx;
});

constpromiseC=promiseB.then(console.log,console.error);

查看这里的输出结果。

biu
ReferenceError:xisnotdefined
at:6:5

只有程序本身发生了错误,新Promise实例才会捕获这个错误,并把错误暗地里传给reject方法。于是状态从pending变成rejected

Promise.prototype.catch()

catch方法,顾名思义是用来捕获错误的。它其实是then方法某种方式的语法糖,所以下面两种写法的效果是一样的。

newPromise((resolve,reject)=>{
reject("biu");
}).then(
undefined,
error=>console.error(error),
);
newPromise((resolve,reject)=>{
reject("biu");
}).catch(
error=>console.error(error),
);

Promise内部的错误会静默处理。你可以捕获到它,但错误本身已经变成了一个消息,并不会导致外部程序的崩溃和停止执行。

下面的代码运行中发生了错误,所以容器中后面的代码不会再执行,状态变成rejected。但是容器外面的代码不受影响,依然正常执行。

newPromise((resolve,reject)=>{
console.log(x);
console.log("kiu");
resolve("biu");
}).then(console.log,console.error);

setTimeout(()=>console.log("piu"),5000);

所以大家常常说"Promise会吃掉错误"。

如果状态已经冻结,即便运行中发生了错误,Promise也会忽视它。

newPromise((resolve,reject)=>{
resolve("biu");
console.log(x);
}).then(console.log,console.error);

setTimeout(()=>console.log("piu"),5000);

Promise的错误如果没有被及时捕获,它会往下传递,直到被捕获。中间没有捕获代码的then函数就被忽略了。

newPromise((resolve,reject)=>{
console.log(x);
resolve("biu");
}).then(
value=>console.log(value),
).then(
value=>console.log(value),
).then(
value=>console.log(value),
).catch(
error=>console.error(error),
);
Promise.prototype.finally()

所谓finally就是一定会执行的方法。它和then或者catch不一样的地方在于,finally方法的回调函数不接受任何参数。也就是说,它不关心容器的状态,它只是一个兜底的。

newPromise((resolve,reject)=>{
//逻辑
}).then(
value=>{
//逻辑
console.log(value);
},
error=>{
//逻辑
console.error(error);
}
);
newPromise((resolve,reject)=>{
//逻辑
}).finally(
()=>{
//逻辑
}
);

如果有一段逻辑,无论状态是fulfilled还是rejected都要执行,那放在then函数中就要写两遍,而放在finally函数中就只需要写一遍。

另外,别被finally这个名字带偏了,它不一定要定义在最后的。

newPromise((resolve,reject)=>{
resolve("biu");
}).finally(
()=>console.log("piu"),
).then(
value=>console.log(value),
).catch(
error=>console.error(error),
);

finally函数在链条中的哪个位置定义,就会在哪个位置执行。从语义化的角度讲,finally不如叫anyway

Promise.all()

它接受一个由Promise实例组成的数组,然后生成一个新的Promise实例。这个新Promise实例的状态由数组的整体状态决定,只有数组的整体状态都是fulfilled时,新Promise实例的状态才是fulfilled,否则就是rejected。这就是all的含义。

Promise.all([Promise.resolve(1),Promise.resolve(2),Promise.resolve(3)]).then(
values=>console.log(values),
).catch(
error=>console.error(error),
);
Promise.all([Promise.resolve(1),Promise.reject(2),Promise.resolve(3)]).then(
values=>console.log(values),
).catch(
error=>console.error(error),
);

数组中的项目如果不是一个Promise实例,all函数会将它封装成一个Promise实例。

Promise.all([1,2,3]).then(
values=>console.log(values),
).catch(
error=>console.error(error),
);
Promise.race()

它的使用方式和Promise.all()类似,但是效果不一样。

Promise.all()是只有数组中的所有Promise实例的状态都是fulfilled时,它的状态才是fulfilled,否则状态就是rejected

Promise.race()则只要数组中有一个Promise实例的状态是fulfilled,它的状态就会变成fulfilled,否则状态就是rejected

就是&&||的区别是吧。

它们的返回值也不一样。

Promise.all()如果成功会返回一个数组,里面是对应Promise实例的返回值。

Promise.race()如果成功会返回最先成功的那一个Promise实例的返回值。

functionfetchByName(name){
consturl=`https://api.github.com/users/${name}/repos`;
returnfetch(url).then(res=>res.json());
}

consttimingPromise=newPromise((resolve,reject)=>{
setTimeout(()=>reject(newError("网络请求超时")),5000);
});

Promise.race([fetchByName("veedrin"),timingPromise]).then(
values=>console.log(values),
).catch(
error=>console.error(error),
);

上面这个例子可以实现网络超时触发指定操作。

Promise.resolve()

它的作用是接受一个值,返回一个状态是fulfilled的Promise实例。

Promise.resolve("biu");
newPromise(resolve=>resolve("biu"));

它是以上写法的语法糖。

Promise.reject()

它的作用是接受一个值,返回一个状态是rejected的Promise实例。

Promise.reject("biu");
newPromise((resolve,reject)=>reject("biu"));

它是以上写法的语法糖。

嵌套Promise

如果Promise有嵌套,它们的状态又是如何变化的呢?

constpromise=Promise.resolve(
(()=>{
console.log("a");
returnPromise.resolve(
(()=>{
console.log("b");
returnPromise.resolve(
(()=>{
console.log("c");
returnnewPromise(resolve=>{
setTimeout(()=>resolve("biu"),3000);
});
})()
)
})()
);
})()
);

promise.then(console.log);

可以看到,例子中嵌套了四层Promise。别急,我们先回顾一下没有嵌套的情况。

constpromise=Promise.resolve("biu");

promise.then(console.log);

我们都知道,它会在微任务时机执行,肉眼几乎看不到等待。

但是嵌套了四层Promise的例子,因为最里层的Promise需要等待几秒才resolve,所以最外层的Promise返回的实例也要等待几秒才会打印日志。也就是说,只有最里层的Promise状态变成fulfilled,最外层的Promise状态才会变成fulfilled

如果你眼尖的话,你就会发现这个特性就是Koa中间件机制的精髓。

Koa中间件机制也是必须得等最后一个中间件resolve(如果它返回的是一个Promise实例的话)之后,才会执行洋葱圈另外一半的代码。

functioncompose(middleware){
returnfunction(context,next){
letindex=-1;
returndispatch(0);
functiondispatch(i){
if(i<=index)returnPromise.reject(newError("next()calledmultipletimes"));
index=i;
letfn=middleware[i];
if(i===middleware.length)fn=next;
if(!fn)returnPromise.resolve();
try{
returnPromise.resolve(fn(context,functionnext(){
returndispatch(i+1);
}));
}catch(err){
returnPromise.reject(err);
}
}
}
}

状态机

Generator简单讲就是一个状态机。但它和Promise不一样,它可以维持无限个状态,并且提出它的初衷并不是为了解决异步编程的某些问题。

一个线程一次只能做一件任务,并且任务与任务之间不能间断。而Generator开了挂,它可以暂停手头的任务,先干别的,然后在恰当的时机手动切换回来。

这是一种纤程或者协程的概念,相比线程切换更加轻量化的切换方式。

Iterator

在讲Generator之前,我们要先和Iterator遍历器打个照面。

Iterator对象是一个指针对象,它是一种类似于单向链表的数据结构。JavaScript通过Iterator对象来统一数组和类数组的遍历方式。

constarr=[1,2,3];
constiteratorConstructor=arr[Symbol.iterator];
console.log(iteratorConstructor);

//ƒvalues(){[nativecode]}
constobj={a:1,b:2,c:3};
constiteratorConstructor=obj[Symbol.iterator];
console.log(iteratorConstructor);

//undefined
constset=newSet([1,2,3]);
constiteratorConstructor=set[Symbol.iterator];
console.log(iteratorConstructor);

//ƒvalues(){[nativecode]}

我们已经见到了Iterator对象的构造器,它藏在Symbol.iterator下面。接下来我们生成一个Iterator对象来了解它的工作方式吧。

constarr=[1,2,3];
constit=arr[Symbol.iterator]();

console.log(it.next());//{value:1,done:false}
console.log(it.next());//{value:2,done:false}
console.log(it.next());//{value:3,done:false}
console.log(it.next());//{value:undefined,done:true}
console.log(it.next());//{value:undefined,done:true}

既然它是一个指针对象,调用next()的意思就是把指针往后挪一位。挪到最后一位,再往后挪,它就会一直重复我已经到头了,只能给你一个空值

Generator

Generator是一个生成器,它生成的到底是什么呢?

对咯,他生成的就是一个Iterator对象。

function*gen(){
yield1;
yield2;
return3;
}

constit=gen();

console.log(it.next());//{value:1,done:false}
console.log(it.next());//{value:2,done:false}
console.log(it.next());//{value:3,done:false}
console.log(it.next());//{value:undefined,done:true}
console.log(it.next());//{value:undefined,done:true}

Generator有什么意义呢?普通函数的执行会形成一个调用栈,入栈和出栈是一口气完成的。而Generator必须得手动调用next()才能往下执行,相当于把执行的控制权从引擎交给了开发者。

所以Generator解决的是流程控制的问题。

它可以在执行过程暂时中断,先执行别的程序,但是它的执行上下文并没有销毁,仍然可以在需要的时候切换回来,继续往下执行。

最重要的优势在于,它看起来是同步的语法,但是却可以异步执行。

yield

对于一个Generator函数来说,什么时候该暂停呢?就是在碰到yield关键字的时候。

function*gen(){
console.log("a");
yield13*15;
console.log("b");
yield15-13;
console.log("c");
return3;
}

constit=gen();

看上面的例子,第一次调用it.next()的时候,碰到了第一个yield关键字,然后开始计算yield后面表达式的值,然后这个值就成了it.next()返回值中value的值,然后停在这。这一步会打印a,但不会打印b

以此类推。return的值作为最后一个状态传递出去,然后返回值的done属性就变成true,一旦它变成true,之后继续执行的返回值都是没有意义的。

这里面有一个状态传递的过程。yield把它暂停之前获得的状态传递给执行器。

那么有没有可能执行器传递状态给状态机内部呢?

function*gen(){
consta=yield1;
console.log(a);
constb=yield2;
console.log(b);
return3;
}

constit=gen();

当然是可以的。

默认情况下,第二次执行的时候变量a的打印结果是undefined,因为yield关键字就没有返回值。

但是如果给next()传递参数,这个参数就会作为上一个yield的返回值。

it.next("biu");

别急,第一次执行没有所谓的上一个yield,所以这个参数是没有意义的。

it.next("piu");

//打印piu。这个piu是console.log(a)打印出来的。

第二次执行就不同了。a变量接收到了next()传递进去的参数。

这有什么用?如果能在执行过程中给状态机传值,我们就可以改变状态机的执行条件。你可以发现,Generator是可以实现值的双向传递的。

为什么要作为上一个yield的返回值?你想啊,作为上一个yield的返回值,才能改变当前代码的执行条件,这样才有价值不是嘛。这地方有点绕,仔细想一想。

自动执行

好吧,既然引擎把Generator的控制权交给了开发者,那我们就要探索出一种方法,让Generator的遍历器对象可以自动执行。

function*gen(){
yield1;
yield2;
return3;
}

functionrun(gen){
constit=gen();
letstate={done:false};
while(!state.done){
state=it.next();
console.log(state);
}
}

run(gen);

不错,竟然这么简单。

但想想我们是来干什么的,我们是来探讨JavaScript异步的呀。这个简陋的run函数能够执行异步操作吗?

functionfetchByName(name){
consturl=`https://api.github.com/users/${name}/repos`;
fetch(url).then(res=>res.json()).then(res=>console.log(res));
}

function*gen(){
yieldfetchByName("veedrin");
yieldfetchByName("tj");
}

functionrun(gen){
constit=gen();
letstate={done:false};
while(!state.done){
state=it.next();
}
}

run(gen);

事实证明,Generator会把fetchByName当做一个同步函数来执行,没等请求触发回调,它已经将指针指向了下一个yield。我们的目的是让上一个异步任务完成以后才开始下一个异步任务,显然这种方式做不到。

我们已经让Generator自动化了,但是在面对异步任务的时候,交还控制权的时机依然不对。

什么才是正确的时机呢?

在回调中交还控制权

哪个时间点表明某个异步任务已经完成?当然是在回调中咯。

我们来拆解一下思路。

首先我们要把异步任务的其他参数和回调参数拆分开来,因为我们需要多带带在回调中扣一下扳机。

然后yieldasyncTask()的返回值得是一个函数,它接受异步任务的回调作为参数。因为Generator只有yield的返回值是暴露在外面的,方便我们控制。

最后在回调中移动指针。

functionthunkify(fn){
return(...args)=>{
return(done)=>{
args.push(done);
fn(...args);
}
}
}

这就是把异步任务的其他参数和回调参数拆分开来的法宝。是不是很简单?它通过两层闭包将原过程变成三次函数调用,第一次传入原函数,第二次传入回调之前的参数,第三次传入回调,并在最里一层闭包中又把参数整合起来传入原函数。

是的,这就是大名鼎鼎的thunkify

以下是暖男版。

functionthunkify(fn){
return(...args)=>{
return(done)=>{
letcalled=false;
args.push((...innerArgs)=>{
if(called)return;
called=true;
done(...innerArgs);
});
try{
fn(...args);
}catch(err){
done(err);
}
}
}
}

宝刀已经有了,咱们去屠龙吧。

constfs=require("fs");
constthunkify=require("./thunkify");

constreadFileThunk=thunkify(fs.readFile);

function*gen(){
constvalueA=yieldreadFileThunk("/Users/veedrin/a.md");
console.log("a.md的内容是:
",valueA.toString());
constvalueB=yieldreadFileThunk("/Users/veedrin/b.md");
console.log("b.md的内容是:
",valueB.toString());
}


            
                     
             
               

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