async原理解析

[funnycoderstar]

前言

async其实就是 Generator的语法糖，看本篇文章之前可以先看一下上一篇文章 Generator函数。理解 Generator就容易理解为什么说async是异步编程的完美解决方案了。

目录

• async函数
• async函数原理
• 常见的关于async的笔试题

async函数

const fs = require('fs');

const readFile = function (fileName) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    fs.readFile(fileName, function(error, data) {
      if (error){
          return reject(error);
        } 
        resolve(data);
    });
  });
};

const foo = function* () {
  const f1 = yield readFile('/src/lib');
  const f2 = yield readFile('/src/utils');

  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

把上面代码的Generator函数 foo 可以写成 async 函数，就是这样：

  const asyncReadFile = async function () {
  const f1 = yield readFile('/src/lib');
  const f2 = yield readFile('/src/utils');

  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

可以发现， async函数就是将Generator函数的星号(*)替换成async，将 yield替换成 await，仅此而已。

async函数是基于 Generator的改进，体现在以下4点

1. 内置执行器。
   Generator函数的执行必须靠执行器。所以才有了 Thunk函数和co模块，而 async函数自带执行器。async函数的执行和普通函数一样。

asyncReadFile();

2. 更好的语义。
   async和await，比起星号和yield，语义更清楚了。
   async表示函数里有异步操作，await表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。

3. 更广的适应性。
   即使 Generator函数可以借助co模块自动执行，但是co模块后面只能是 Thunk函数或Promise对象，而async函数的await命令后面，可以是 Promise对象和原始类型的值（数值、字符串和布尔值，但这是会自动转成立即 resolved的 Promise对象）

4. 返回值是 Promise。
   aysnc函数返回值为 Promise，这比Generator函数的返回值是Iterator对象方便多了。

async函数完全可以看作多个异步操作，包装成的一个 Promise 对象，而await命令就是内部then命令的语法糖。

总之就是 Generator 函数虽然是JS借鉴其他语言，根据JS本身单线程的特点实现的协程，但是使用起来会麻烦很多，每次都要自己去写执行器，而 async函数就是为了解决这些重复的工作而生的。其实 async函数就是将Generaor函数和自动执行器完美地封装在了一起。

async函数的实现原理

就是将Generator函数和自动执行器，包装在一个函数里。

async function fn(args) {
    // ...
}
function fn(args) {
    return spawn(function* () {
        // ...
    })
}

所有的 async 函数都可以写成上面的第二种形式，其中 spawn 函数就是自动执行器。

// 接受 Generator 函数作为参数，返回一个 Promise 对象
function spawn(genF) {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    // 执行genF，得到一个内部指针对象
    const gen = genF();

    function step(nextF) {
      let next;

      // 进行错误处理
      try {
        next = nextF();
      } catch(e) {
        return reject(e);
      }
      if(next.done) {
        return resolve(next.value);
      }

      // 将 next.value 转成 Promise对象
      Promise.resolve(next.value).then(function(v) {
        step(function() { return gen.next(v); });
      }, function(e) {
        step(function() { return gen.throw(e); });
      });
    }

    // 会反复调用 step
    step(function() { return gen.next(undefined); });

  });
}

可以看到，其实是 Generator函数和Promise的组合，实现了一个自动执行器，返回 Promise对象

常见的关于async的笔试题

• 实现一个sleep：
• 实现一个红绿灯： 红灯2秒，黄灯1秒，绿灯3秒
• 使用 async 实现 Promise.all()的效果

实现一个 sleep

每隔1秒输出 1， 2， 3， 4， 5

function sleep(interval) {
    return new Promise(resolve => {
        setTimeout(resolve, interval);
    })
}

// 用法
async function one2FiveInAsync() {
    for (let i = 1; i <= 5; i++) {
        console.log(i);
        await sleep(1000);
    }
}
one2FiveInAsync();

实现一个红绿灯

红灯2秒，黄灯1秒，绿灯3秒

function sleep(duration) {
    return new Promise(resolve => {
        setTimeout(resolve, duration);
    })
}
async function changeColor(color, duration) {
    console.log('当前颜色', color);
    await sleep(duration);
}
async function main() {
    await changeColor('红色', 2000);
    await changeColor('黄色', 1000);
    await changeColor('绿色', 3000);
}
main();

使用 async 实现 Promise.all()的效果

假设 getFoo和getBar是两个用于发起ajax请求的函数。

// 写法一
let [foo, bar] = await Promise.all([getFoo(), getBar()]);

// 写法二
let fooPromise = getFoo();
let barPromise = getBar();

let foo = await fooPromise;
let bar = await barPromise;

上面两种写法，getFoo 和 getBar 都是同时触发，这样就会缩短程序的执行时间。

上面只是简单示例，思考一下，写出完整代码。

总结

• async 函数原理就是 Generator函数 和 自动执行器包装了一下。
• Generator就是可以暂定执行和在之前停下的位置接着执行。比如发送一个接口请求，发出之后，JS可以去干其他的事儿，接口请求回来之后（数据通过next传入），会接着继续执行。但是它不能自动执行，所以需要自动执行器， thunk函数和co模块都是，但是async给我们封装得更加完美。