高级前端软件工程师知识整理之异步篇

Dear 丶 2021-09-18 21:28 319阅读 0赞

### 1. 介绍 Promise函数，它的内部实现是什么？ ###

Promise 是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案回调函数CallBack更合理，。`Promise`对象有三种状态：`pending`（进行中）、`fulfilled`（已成功）和`rejected`（已失败）。一旦状态确定就无法改变，`Promise`对象的状态改变，只有两种可能：从`pending`变为`fulfilled`和从`pending`变为`rejected`。

`Promise`也有一些缺点。首先，无法取消`Promise`，一旦新建它就会立即执行，无法中途取消。其次，如果不设置回调函数，`Promise`内部抛出的错误，不会反应到外部。第三，当处于`pending`状态时，无法得知目前进展到哪一个阶段（刚刚开始还是即将完成）。

**Promise的内部实现代码**：

resolve表示异步操作成功，reject表示异步操作失败，通过then来监听结果，then中的第二个监听失败的参数时可选的，可以使用catch来代替，如：

promise.then(function(value) {
      // success
    }).catch(function(error){
      // failure
    });

**关于catch的机制**，还有一点值得注意，它可以捕获多层then抛出的错误，如：

promise.then(function(value) {
      // return Promise(...)
    }).then(function(){
      // success
    }).catch(function(error){
      // failure
    });

无论是在第一个then执行过程中发生错误，还是第二个then发生错误，都会在最后的catch中统一捕获。

**关于Promise嵌套**，如：

const p1 = new Promise(function (resolve, reject) {
      setTimeout(() => reject(new Error('fail')), 3000)
    })
    
    const p2 = new Promise(function (resolve, reject) {
      setTimeout(() => resolve(p1), 1000)
    })
    
    p2.then(result => console.log(result))
      .catch(error => console.log(error))
    // Error: fail

`p1`和`p2`都是 Promise 的实例，但是`p2`的`resolve`方法将`p1`作为参数，即一个异步操作的结果是返回另一个异步操作。这时`p1`的状态就会传递给`p2`，也就是说，`p1`的状态决定了`p2`的状态。即由于`p2`返回的是另一个 Promise，导致`p2`自己的状态无效了。所以看p2的then或catch函数响应的是哪个异步状态，那就是p1。

另外还有一点，**resolve和reject不等同于return，不会终止代码继续往下执行**，但一般来说，调用`resolve`或`reject`以后，Promise 的使命就完成了，后继操作应该放到`then`方法里面，而不应该直接写在`resolve`或`reject`的后面。所以，最好在它们前面加上`return`语句，这样就不会有意外。

new Promise((resolve, reject) => {
      return resolve(1);
      // 后面的语句不会执行
      console.log(2);
    })

**关于Promise.prototype.finally()**，不管`promise`最后的状态，在执行完`then`或`catch`指定的回调函数以后，都会执行`finally`方法指定的回调函数。

promise
    .then(result => {···})
    .catch(error => {···})
    .finally(() => {···});

**关于Promise.all()，**用于将多个 Promise 实例，包装成一个新的 Promise 实例。

const p = Promise.all([p1, p2, p3]);

`Promise.all`方法接受一个数组作为参数，`p1`、`p2`、`p3`都是 Promise 实例，如果不是，就会先调用`Promise.resolve`方法，将参数转为 Promise 实例，再进一步处理。`p`的状态由`p1`、`p2`、`p3`决定，分成两种情况：

*  只有`p1`、`p2`、`p3`的状态都变成`fulfilled`，`p`的状态才会变成`fulfilled`，此时`p1`、`p2`、`p3`的**resolve返回值**组成一个数组，传递给`p`的回调函数，作为p.then(resolver, reject)中resolver的回调参数。
 *  只要`p1`、`p2`、`p3`之中有一个被`rejected`，`p`的状态就变成`rejected`，此时第一个被`reject`的实例的**返回值**，会传递给`p`的回调函数，并被catch捕获或作为p.then(resolver, reject)中reject的回调参数。

const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
      resolve('hello');
    })
    .then(result => result);
    
    const p2 = new Promise((resolve, reject) => {
      throw new Error('报错了');
    })
    .then(result => result);
    
    Promise.all([p1, p2])
    .then(result => console.log(result))
    .catch(e => console.log(e));
    // Error: 报错了

其中p2报错，错误被Promise.all().catch捕获。但有一种情况，就是p1或p2也加了catch，则错误会在p1或p2的catch中捕获，不会冒泡到Promise.all().catch，此时Promise.all()认为虽然你发生错误，但实际上你自己catch之后返回的是一个新的 Promise 实例，最终执行resolve。如：

const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
      resolve('hello');
    })
    .then(result => result)
    .catch(e => e);
    
    const p2 = new Promise((resolve, reject) => {
      throw new Error('报错了');
    })
    .then(result => result)
    .catch(e => e);
    
    Promise.all([p1, p2])
    .then(result => console.log(result))
    .catch(e => console.log(e));
    // ["hello", Error: 报错了]

**关于Promise.race()**，同样是将多个 Promise 实例，包装成一个新的 Promise 实例。

const p = Promise.race([p1, p2, p3]);

只要`p1`、`p2`、`p3`之中有一个实例率先改变状态，`p`的状态就跟着改变。那个率先改变的 Promise 实例的返回值，就传递给`p`的回调函数。

**关于Promise.resolve()，**实际上是返回一个新的Promise对象

Promise.resolve('foo')
    // 等价于
    new Promise(resolve => resolve('foo'))

Promise.reject() 同理。

### 2. 介绍 Generator 函数及其异步应用? ###

Generator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案，语法上，首先可以把它理解成，Generator 函数是一个状态机，封装了多个内部状态。执行 Generator 函数会返回一个遍历器对象，也就是说，Generator 函数除了状态机，还是一个遍历器对象生成函数。返回的遍历器对象，可以依次遍历 Generator 函数内部的每一个状态。

Generator 函数有两个特征。一是，`function`关键字与函数名之间有一个星号；二是，函数体内部使用`yield`表达式，定义不同的内部状态。

**关于Generator基本用法：**

function* generatorFun() {
    	yield 'hello';
    	yield 'world';
    	return 'ending';
    	yield 'after return';
    }
    
    var fun = generatorFun();
    console.log(fun); // Generator对象
    console.log(fun.next()); // {value: "hello", done: false} value表示表达式的计算结果，done表示遍历是否已经结束
    console.log(fun.next()); // {value: "world", done: false}
    console.log(fun.next()); // {value: "ending", done: true}
    console.log(fun.next()); // {value: undefined, done: true}

即该函数有三个状态：hello，world 和 return 语句，由于after return已经在return后面，所以代码不会被执行。**调用 Generator 函数后，该函数并不执行**，返回的也不是函数运行结果，而是一个指向内部状态的Generator指针对象。**要执行函数内的代码，必须使用next方法**，next方法的返回值是一个\{value: xxx, done:xxx\}对象，同时使得指针移向下一个状态。也就是说，每次调用`next`方法，内部指针就从函数头部或上一次停下来的地方开始执行，**直到遇到下一个`yield`表达式（或`return`语句）为止**。换言之，Generator 函数是分段执行的，**`yield`表达式是暂停执行的标记，而`next`方法可以恢复执行**。

**关于next 方法的参数**，`yield`表达式本身没有返回值，或者说总是返回`undefined`。`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。

function* foo(x) {
      var y = 2 * (yield (x + 1));
      var z = yield (y / 3);
      return (x + y + z);
    }
    
    var a = foo(5);
    a.next() // Object{value:6, done:false}
    a.next() // Object{value:NaN, done:false}
    a.next() // Object{value:NaN, done:true}
    
    var b = foo(5);
    b.next() // { value:6, done:false }
    b.next(12) // { value:8, done:false }
    b.next(13) // { value:42, done:true }

a的执行过程：

*  第一个next，value值等于执行yield (x + 1) ，为6，由于`yield`表达式本身没有返回值，所以y等于undefined。
 *  第二个next，value值等于执行yield (y / 3)，由于y等于undefined，所以value为NaN，由于`yield`表达式本身没有返回值，z等于undefined。
 *  第三个next，value值等于执行(x + y + z)，实际上是 (5 + undefined + undefined)，所以value为NaN。

b的执行过程：

*  第一个next，value值等于执行yield (x + 1) ，为6，由于`yield`表达式本身没有返回值，所以y等于undefined。
 *  第二个next(12)，入参12等于上一次next表达式的赋值，即y = 2 \* 12即24，value值等于执行yield (y / 3)，所以value为8
 *  第二个next(13)，入参13等于上一次next表达式的赋值，即z = 13，value值等于执行(x + y + z) = 5 + 24 + 13即42。

**关于for...of 循环**，不需要next方法就可以执行yield表达式，只要遇到done为true则马上停止执行。

function* foo() {
      yield 1;
      yield 2;
      yield 3;
      yield 4;
      yield 5;
      return 6;
    }
    
    for (let v of foo()) {
      console.log(v);
    }
    // 1 2 3 4 5

**关于异常捕获**，是如果内部有catch，则**内部优先捕获，且只捕获一次**，其余情况均由外部捕获。另外，**一旦发生异常，则Generator函数停止继续执行。**

有些情况需要从外部抛出异常，可以使用Generator.prototype.throw()，规则：**内部优先捕获，且只捕获一次**

**关于终结状态遍历**，可以使用Generator.prototype.return()，入参为最终输出的value值，且done属性总是返回`true。`

function* gen() {
      yield 1;
      yield 2;
      yield 3;
    }
    
    var g = gen();
    
    g.next()        // { value: 1, done: false }
    g.return('foo') // { value: "foo", done: true }
    g.next()        // { value: undefined, done: true }

关于yield\* 表达式，是指Generator函数中嵌套Generator函数。如果不加\*号将无效。

function* foo() {
    	yield 'a';
    	yield 'b';
    }
    
    function* bar() {
    	yield 'x';
    	yield* foo();
    	yield 'y';
    }
    
    for(let v of bar()) {
    	console.log(v);
    }
    // "x"
    // "a"
    // "b"
    // "y"

关于异步加载的应用，如实现顺序和并发请求加载多张图片：

### 3. 对async、await的理解，内部原理？ ###

async、await其实是Generator函数的语法糖，把\*号换成了async，把yield换成了await，另外，async、await极大的补足了Generator函数的缺点，包括：

*  async、await定义的函数不需要next即就可以执行，即自带执行器。
 *  async、await定义的函数返回的是一个Promise对象，该对象通常使用then和catch获取结果或监听异常。
 *  async、await函数`return出来的`值，将会作为`then`回调函数的第一个参数。

在上面代码中，当async函数内有多个await，将会按顺序执行（也叫继发执行），一个await完成后才开始执行下一个await。但只要其中有一个await的报出Promise.reject或函数内抛出错误异常throw new Error()，则函数停止往下执行且会被catch捕获。

那么，有时我们希望即使前一个异步操作失败，也不要中断后面的异步操作。这时可以将第一个`await`放在`try...catch`结构里面，这样不管这个异步操作是否成功，第二个`await`都会执行。

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

async、await 异步并发执行算法：

async、await 异步顺序执行算法：

### 4. 通过什么可以做到并发请求？ ###

*  通过Promise.all函数实现并发。
 *  通过async、await 配合Array.map实现并发。
 *  通过Generator配合for...of实现并发，实现过程请看文章对Generator介绍的最后一个例子。

Promise.all实现并发：

async、await 配合Array.map实现并发：