ES6—Async与异步编程（11）

单线程是Javascript语言最本质的特性之一，Javascript引擎在运行js代码的时候，同一个时间只能执行单个任务。

这种模式的好处是实现起来比较简单，执行环境相对单纯。

坏处是只要有一个任务耗时很长，后面的任务都必须排队等着，会拖延整个程序的执行。常见的浏览器无响应（假死），往往就是因为某一段Javascript代码长时间运行（比如死循环），导致整个页面卡在这个地方，其他任务无法执行。

所以异步编程对JavaScript语言太重要。

有些小伙伴可能还不太理解"异步"。

所谓的"异步"，就是一个任务分成两段，先执行第一段，然后转而执行其他任务，等做好了准备，再回过头执行第二段。

例如，有一个任务是读取文件进行处理，任务的第一段是向操作系统发出请求，要求读取文件。然后，程序执行其他任务，等到操作系统返回文件，再接着执行任务的第二段（处理文件）。这种不连续的执行，就叫做异步。

相应地，连续的执行就叫做同步。由于是连续执行，不能插入其他任务，所以操作系统从硬盘读取文件的这段时间，程序只能干等着。

讲的通俗点：

朱自清的《背影》中，父亲对朱自清说 ：“我买几个橘子去。你就在此地，不要走动。”

朱自清没有走动，等着买完橘子的父亲一起吃橘子，就叫同步。

如果朱自清没有等父亲，独自走了，那就不能和父亲一起吃橘子，就叫异步。

1、异步编程

我们就以用户注册这个特别常见的场景为例，讲讲异步编程。

第一步，验证用户是否注册

第二步，没有注册，发送验证码

第三步，填写验证码、密码，检验验证码是否正确

这个过程是有一定的顺序的，你必须保证上一步完成，才能顺利进行下一步。

1.1 回调函数

function testRegister(){}  // 验证用户是否注册
function sendMessage(){}   // 给手机发送验证码x
function testMessage(){}   // 检验验证码是否正确

function doRegister(){  //开始注册
    testRegister(data){
        if(data===false){ //已注册
            
        }else{ //未注册
             sendMessage(data){
                 if(data===true){ //发送验证码成功
                    testMessage(data){
                        if(data===true){  //验证码正确
                           
                        }else{  //验证码不正确
                            
                        }
                    }    
                }
            }
        }
    }
}

代码中就已经有许多问题，比如杂乱的 if 判断语句 、层层嵌套的函数，造成代码的可读性差，难于维护。

另外，如果在层层回调函数中出现异常，调试起来是非常让人奔溃的 —— 由于 try-catch 无法捕获异步的异常，我们只能不断不断的写 debugger 去追踪，简直步步惊心。

这种层层嵌套被称为回调地狱。

1.2 Promise方式

Promise就是为了解决回调地狱问题而提出的。它不是新的语法功能，而是一种新的写法，允许将回调函数的嵌套，改成链式调用。采用Promise，连续读取多个文件，写法如下。

let state=1;  //模拟返回结果
function step1(resolve,reject){
    console.log('1. 验证用户是否注册');
    if(state==1){
        resolve('未注册');
    }else{
        reject('已注册');
    }
}
function step2(resolve,reject){
    console.log('2.给手机发送验证码');
    if(state==1){
        resolve('发送成功');
    }else{
        reject('发送失败');
    }
}
function step3(resolve,reject){
    console.log('3.检验验证码是否正确');
     if(state==1){
        resolve('验证码正确');
    }else{
        reject('验证码不正确');
    }
}

new Promise(testRegister).then(function(val){ // 验证用户是否注册
    console.log(val);
    return new Promise(sendMessage);   // 给手机发送验证码
}).then(function(val){
     console.log(val);
    return new Promise(testMessage);  // 检验验证码是否正确
}).then(function(val){
    console.log(val);
    return val;
});

回调函数采用了嵌套的方式依次调用testRegister()、sendMessage() 和testMessage()，而Promise使用then将它们链接起来。

相比回调函数而言，Promise代码可读性更高，代码的执行顺序一目了然。

Promise的方式虽然解决了回调地狱，但是最大问题是代码冗余，原来的任务被Promise 包装了一下，不管什么操作，一眼看去都是一堆 then，原来的语义变得很不清楚。代码流程不能很好的表示执行流程。

大家初中学过电路，这个就像电路的串联，如果没学过也没关系，你肯定知道jquery有链式操作，这个就很类似链式操作的写法，比较符合我们的思维逻辑。

1.3 async/await方式

async语法是对new Promise的包装，await语法是对then方法的提炼。

async function doRegister(url) {
  let data  = await testRegister();     // 验证用户是否注册
  let data2 = await sendMessage(data);  // 给手机发送验证码
  let data3 = await testMessage(data2); // 检验验证码是否正确
  return data3
}

上面的代码虽然短，但是每一句都极为重要。data 是 await testRegister的返回结果，data2 又使用了 data 作为sendMessage的参数，data3 又使用了data2 作为testMessage的参数。

只要在doRegister前面加上关键词async，在函数内的异步任务前添加await声明即可。如果忽略这些额外的关键字，简直就是完完全全的同步写法。

2、async用法

2.1 返回 Promise 对象

async函数返回一个 Promise 对象。

async函数内部return语句返回的值，会成为then方法回调函数的参数。

async function f() {
  return 'aaa';
}

f().then(v => console.log(v))
//aaa
//Promise {<resolved>: undefined}

2.2 await 命令

正常情况下，await命令后面是一个 Promise 对象，返回该对象的结果。如果不是 Promise 对象，就直接返回对应的值。

/*成功情况*/
async function f() {
  return await 123;
}
f().then(value => console.log(value));  // 123
/*失败情况*/
async function f() {
  return Promise.reject('error');
}
f().catch(e => console.error(e));   // error

注意事项：

await命令只能用在async函数之中，如果用在普通函数，就会报错。

/* 错误处理 */
function f(db) {
  let docs = [1, 2, 3];
  for(let doc of docs) {
    await db.push(doc);
  }
  return db; // Uncaught SyntaxError: Unexpected identifier
}





/* 正确处理(顺序执行) */
async function f(db) {
  let docs = [1, 2, 3];
  for(let doc of docs) {
    await db.push(doc);
  }
  return db;
}

2.3 async中异常处理

通过使用 async/await，我们就可以配合 try/catch 来捕获异步操作过程中的问题，包括 Promise 中reject 的数据。

await后面可能存在reject，需要进行try…catch代码块中

async function f() {
  try {
    await Promise.reject('出错了');
  } catch(e) {
    console.error(e);
  }
  return Promise.resolve('hello');
}
f().then(v => console.log(v));   // 出错了 hello

3、并联中的await

async/await 语法确实很简单好用，但也容易使用不当，还要根据具体的业务场景需求来定。

例如我们需要获取一批图片的大小信息：

async function allPicInfo (imgs) {
  const result = [];
  for (const img of imgs) {
    result.push(await getSize(img));
  }
}

代码中的每次 getSize 调用都需要等待上一次调用完成，同样是一种性能浪费，而且花费的时间也长。同样的功能，用这样的方式会更合适：

async function allPicInfo (imgs) {
  return Promise.all(imgs.map(img => getSize(img)));
}

多个异步操作，如果没有继承关系，最好同时触发。

4、总结

从最早的回调函数，到 Promise 对象，每次都有所改进，但又让人觉得不彻底。它们都有额外的复杂性，都需要理解抽象的底层运行机制。

例如有三个请求需要发生，第三个请求是依赖于第二个请求的结果，第二个请求依赖于第一个请求的结果。若用 ES5实现会有3层的回调，导致代码的横向发展。若用Promise 实现至少需要3个then，导致代码的纵向发展。然而，async/await 解决了这些问题。

从实现上来看 async/await 是在 生成器、Promise 基础上构建出来的新语法：以生成器实现流程控制，以 Promise 实现异步控制。

但是，不要因此小看 async/await，使用同步的方式写异步代码其实非常强大。

async/await 在语义化、简化代码、错误处理等方面有很多的优势，毕竟用async/ wait编写条件代码要简单得多，还可以使用相同的代码结构（众所周知的try/catch语句）处理同步和异步错误，所以常被称为JavaScript异步编程的终极解决方案，可见其重要性和优势。

希望小伙们在以后的实战项目中，多多练习，才能掌握async/await的真正精要。