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新手如何快速理解js异步编程

前言

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异步编程从早期的 callback、事件发布\订阅模式到 ES6 的 Promise、Generator 在到 ES2017 中 async，看似风格迥异，但是还是有一条暗线将它们串联在一起的，就是希望将异步编程的代码表达尽量地贴合自然语言的线性思维。

以这条暗线将上述几种解决方案连在一起，就可以更好地理解异步编程的原理、魅力。
├── 事件发布\订阅模式 <= Callback
├── Promise <= 事件发布\订阅模式
├── Async、Await <= Promise、Generator

事件发布\订阅模式 <= Callback

这个模式本质上就是回调函数的事件化。它本身并无同步、异步调用的问题，我们只是使用它来实现事件与回调函数之间的关联。比较典型的有 NodeJS 的 events 模块

const { EventEmitter } = require('events')
const eventEmitter = new EventEmitter()
// 订阅
eventEmitter.on("event", function(msg) {
console.log("event", msg)
})
// 发布
eventEmitter.emit("event", "Hello world")

那么这种模式是如何与 Callback 关联的呢？我们可以利用 Javascript 简单实现 EventEmitter，答案就显而易见了。

class usrEventEmitter {
constructor () {
this.listeners = {}
}
// 订阅，callback 为每个 event 的侦听器
on(eventName, callback) {
if (!this.listeners[eventName]) this.listeners[eventName] = []
this.listeners[eventName].push(callback)
}
// 发布
emit(eventName, params) {
this.listeners[eventName].forEach(callback => {
callback(params)
})
}
// 注销
off(eventName, callback) {
const rest = this.listeners[eventName].fitler(elem => elem !== callback)
this.listeners[eventName] = rest
}
// 订阅一次
once(eventName, callback) { 
const handler = function() {
callback()
this.off(eventName, handler)
}
this.on(eventName, handler)
}
}

上述实现忽略了很多细节，例如异常处理、多参数传递等。只是为了展示事件订阅\发布模式。

很明显的看出，我们使用这种设计模式对异步编程做了逻辑上的分离，将其语义化为

// 一些事件可能会被触发
eventEmitter.on
// 当它发生的时候，要这样处理
eventEmitter.emit

也就是说，我们将最初的 Callback 变成了事件监听器，从而优雅地解决异步编程。

Promise <= 事件发布\订阅模式

使用事件发布\订阅模式时，需要我们事先严谨地设置目标，也就是上面所说的，必须要缜密地设定好有哪些事件会发生。这与我们语言的线性思维很违和。那么有没有一种方式可以解决这个问题，社区产出了 Promise。

const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
try {
setTimeout(() => {
resolve('hello world')
}, 500)
} catch (error) {
reject(error)
}
})
// 语义就变为先发生一些异步行为，then 我们应该这么处理
promise.then(msg => console.log(msg)).catch(error => console.log('err', error))

那么这种 Promise 与事件发布\订阅模式有什么联系呢？我们可以利用 EventEmitter 来实现 Promise，这样可能会对你有所启发。

我们可以将 Promise 视为一个 EventEmitter，它包含了 { state: 'pending' } 来描述当前的状态，同时侦听它的变化

  • 当成功时 { state: 'fulfilled' }，要做些什么 on('resolve', callback)；
  • 当失败时 { state: 'rejected' }，要做些什么 on('reject', callback)。

具体实现如下

const { EventEmitter } = require('events')
class usrPromise extends EventEmitter {
// 构造时候执行
constructor(executor) {
super()
// 发布
const resolve = (value) => this.emit('resolve', value)
const reject = (reason) => this.emit('reject', reason)
if (executor) {
// 模拟 event loop，注此处利用 Macrotask 来模拟 Microtask
setTimeout(() => executor(resolve, reject))
}
}
then(resolveHandler, rejectHandler) {
const nextPromise = new usrPromise()
// 订阅 resolve 事件
if (resolveHandler) {
const resolve = (data) => {
const result = resolveHandler(data)
nextPromise.emit('resolve', result)
}
this.on('resolve', resolve)
}
// 订阅 reject 事件
if (rejectHandler) {
const reject = (data) => {
const result = rejectHandler(data)
nextPromise.emit('reject', result)
}
this.on('reject', reject)
} else {
this.on('reject', (data) => {
promise.emit('reject', data)
})
}
return nextPromise
}
catch(handler) {
this.on('reject', handler)
}
}

我们使用 then 方法来将预先需要定义的事件侦听器存放起来，同时在 executor 中设定这些事件该在什么时候实行。

可以看出从事件发布\订阅模式到 Promise，带来了语义上的巨大变革，但是还是需要使用 new Promise 来描述整个状态的转换，那么有没有更好地实现方式呢？

async、await <= Promise、Generator

async、await 标准是 ES 2017 引入，提供一种更加简洁的异步解决方案。

async function say(greeting) {
return new Promise(function(resolve, then) {
setTimeout(function() {
resolve(greeting)
}, 1500)
})
}
;(async function() {
let v1 = await say('Hello')
console.log(v1)
let v2 = await say('World')
console.log(v2)
})()

await 可以理解为暂停当前 async function 的执行，等待 Promise 处理完成。。若 Promise 正常处理（fulfilled），其回调的resolve函数参数作为 await 表达式的值。

async、await 的出现，减少了多个 then 的链式调用形式的代码。下面我们结合 Promise 与 Generator 来实现 async、await

function async(makeGenerator) {
return function() {
const generator = makeGenerator.apply(this, arguments)
function handle({ value, done }) {
if (done === true) return Promise.resolve(value)
return Promise.resolve(value).then(
(res) => {
return handle(generator.next(res))
},
function(err) {
return handle(generator.throw(err))
}
)
}
try {
return handle(generator.next())
} catch (ex) {
return Promise.reject(ex)
}
}
}
async(function*() {
var v1 = yield say('hello')
console.log(1, v1)
var v2 = yield say('world')
console.log(2, v2)
})()

本质上就是利用递归完成 function* () { ... } 的自动执行。相比与 Generator 函数，这种形式无需手动执行，并且具有更好的语义。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持创新互联。文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，


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