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异步处理的概念

JavaScript 中的异步处理指的是在代码执行过程中,能够不阻塞当前线程并处理一些时间较长的操作。异步处理通常涉及到回调函数、Promise、async/await 等机制。

在 JavaScript 中,传统的同步处理方式采用的是阻塞式的单线程模型。这种模型的缺点是当一个任务被执行时,它会一直执行到结束,期间如果有耗时的操作也会一直阻塞下去,直到任务执行完毕,才会执行后续的任务。这种方式会导致页面卡死,体验非常不好。

因此,JavaScript 异步处理机制应运而生,它允许在代码执行过程中,执行一些耗时的操作,而不会阻塞当前线程。

回调函数

回调函数是一种很常见的异步编程模型,通过在异步操作完成后调用回调函数来通知异步操作已结束,从而执行后续的任务。例如:

javascript 复制代码
function fetchData(callback) {  setTimeout(function() {const data = { name: '张三', age: 20 };    callback(data);  }, 1000);}​fetchData(function(data) {  console.log(data);});

在这个示例中,fetchData() 函数在完成数据加载后,调用回调函数 callback() 并传递数据作为参数。当数据加载完成后,控制器会跳转到回调函数中执行后续任务。

Promise

Promise 是一种比较流行的异步编程模型,它可以在异步操作完成后执行一些回调操作,并将结果返回给请求方。Promise 代表了一个异步操作的最终完成(或失败)及其结果值。例如:

javascript 复制代码
function fetchData() {  return new Promise(function(resolve, reject) {    setTimeout(function() {      const data = { name: '张三', age: 20 };      resolve(data);    }, 1000);  });}​fetchData().then(function(data) {  console.log(data);});

异步处理常见场景与处理策略

异步处理常见场景包括但不限于:

  1. 网络请求:当请求数据需要一定的时间才能返回时,为了避免用户体验受到影响,需要进行异步处理。
  2. 定时任务:定时执行任务,需要进行异步处理。
  3. 事件处理:通过异步处理来避免事件处理函数执行时间过长,导致页面卡顿等问题。
  4. 大量数据处理:对于大量数据的处理,需要进行异步处理,以免阻塞主线程。

JavaScript 引擎是单线程执行的,也就是说同一时间内只有一个任务在执行。当需要进行异步操作时,通常会使用回调函数。

假设我们有一个获取用户信息的异步函数 getUserInfo,在信息获取完成后需要调用相关回调函数。一种实现方式是将回调函数作为 getUserInfo 函数的第二个参数传入,信息获取完成后调用该函数。

javascript 复制代码
function getUserInfo(userId, callback) {  setTimeout(function() {    const userInfo = {      id: userId,      name: "Tom",      age: 25    }    callback(userInfo)  }, 1000)}​getUserInfo(1001, function(userInfo) {  console.log(userInfo)})

上述代码首先调用 getUserInfo 函数,该函数通过 setTimeout 模拟异步操作,等待 1 秒钟后获取用户信息,并在信息获取完成后调用传入的回调函数。最后在回调函数中输出用户信息。

Promise A+ 规范

Promise 的状态

一个 Promise 的当前状态必须为以下三种状态中的一种:等待态(Pending) 、执行态(Fulfilled)和 拒绝态(Rejected) 。

  • 等待态(Pending) 处于等待态时,promise 需满足以下条件:
    • 可以迁移至执行态或拒绝态(fulfill、reject)
  • 执行态(Fulfilled) 处于执行态时,promise 需满足以下条件:
    • 不能迁移至其他任何状态
    • 必须拥有一个不可变的终值
  • 拒绝态(Rejected) 处于拒绝态时,promise 需满足以下条件:
    • 不能迁移至其他任何状态

    • 必须拥有一个不可变的原因

    • 这里的不可变指的是恒等(即可用 === 判断相等),而不是意味着更深层次的不可变(译者注:概指当 value 或 reason 不是基本值时,只要求其引用地址相等,但属性值可被更改)。

面试官问到 Promise A+ 规范时,首先要提出的便是三个态:pending、fulfilled、rejected


一个 promise 必须提供一个 then 方法以访问其当前值、终值和据因。

promise 的 then 方法接受两个参数:

arduino 复制代码
promise.then(onFulfilled, onRejected);

其中,onFulfilled 和 onRejected 都是可选参数。

  • 如果 onFulfilled 不是函数,其必须被忽略

  • 如果 onRejected 不是函数,其必须被忽略

发布-订阅模式

根据 Promise A+ 规范,每次 then 返回的值也需要满足 thenable,也就是说我们需要将 resolve 返回值使用 promise 包裹,在本例中就是需要将返回值包装为新的 HePromise 对象。开发之前我们不妨先来看看 Promise 链式调用的示例:

javascript 复制代码
const p = new Promise(resolve => resolve(1));p.then(r1 => {console.log(r1);return 2;})  .then(r2 => {console.log(r2);return 3;  })  .then(r3 => {console.log(r3);  });​

实现all方法

就是将传入数组中的值 promise 化,然后保证每个任务都处理后,最终 resolve。示例如下:

typescript 复制代码
class HePromise {static all(promises: any[]) {let index = 0;const result: any[] = [];const pLen = promises.length;return new HePromise((resolve, reject) => {      promises.forEach(p => {        HePromise.resolve(p).then(val => {            index++;            result.push(val);if (index === pLen) {              resolve(result);            }          },err => {if (reject) reject(err);          },        );      });    });  }}

编写测试用例如下:

scss 复制代码
it('HePromise.all', done => {  HePromise.all([1, 2, 3]).then(res => {    expect(res).toEqual([1, 2, 3]);    done();  });});

执行测试,测试通过。

实现race方法

就是将传入数组中的值 promise 化,只要其中一个任务完成,即可 resolve。示例如下:

scss 复制代码
class HePromise {static race(promises: any[]): HePromise {return new HePromise((resolve, reject) => {      promises.forEach(p => {        HePromise.resolve(p).then(val => {            resolve(val);          },err => {if (reject) reject(err);          },        );      });    });  }}

编写测试用例:

scss 复制代码
it('HePromise.race', done => {  HePromise.race([11, 22, 33]).then(res => {    expect(res).toBe(11);    done();  });});

执行测试,测试通过。

整体测试代码情况如下:

async 与 await 用法及原理详解

javascript 复制代码
async function test() {    const res = await Promise.resolve(1)    return res}

需要注意的是,使用 async、await 处理异步操作时,需要注意异常的处理。

异常处理

通常我们使用 try、catch 捕获 async、await 执行过程中抛出的异常,就像这样:

javascript 复制代码
async function test() {    let res = null    try {        const res = await Promise.resolve(1)        return res    } catch(e) {        console.log(e)    }}

从零实现一个类似 async、await 的函数

promise+generator

javascript 复制代码
function fn(nums) {    return new Promise(resolve = >{        setTimeout(() = >{            resolve(nums * 2)        },        1000)    })}function * gen() {    const num1 = yield fn(1)    const num2 = yield fn(num1)    const num3 = yield fn(num2)    return num3}function generatorToAsync(generatorFn) {    return function() {        return new Promise((resolve, reject) = >{            const g = generatorFn() const next1 = g.next() next1.value.then(res1 = >{​                const next2 = g.next(res1) // 传入上次的res1                next2.value.then(res2 = >{​                    const next3 = g.next(res2) // 传入上次的res2                    next3.value.then(res3 = >{​                        // 传入上次的res3                        resolve(g.next(res3).value)                    })                })            })        })    }}​const asyncFn = generatorToAsync(gen)​asyncFn().then(res = >console.log(res)) // 3秒后输出 8​

自动执行

自动执行其实就是运用递归,将生成器函数产生的数据不断调用 next,直至执行完成。

lua 复制代码
function getData(endpoint) {  return new Promise(resolve => {    setTimeout(() => {      resolve(`Data received from ${endpoint}`)    }, 2000)  })}​// 生成器函数function* getDataAsync() {  const result1 = yield getData('Endpoint 1')  console.log(result1)  const result2 = yield getData('Endpoint 2')  console.log(result2)  return 'All data received'}​// 将生成器函数包装成 Promisefunction asyncToPromise(generatorFn) {  const generator = generatorFn()​  function handleResult(result) {    if (result.done) {      return Promise.resolve(result.value)    }​    return Promise.resolve(result.value)      .then(res => handleResult(generator.next(res)))      .catch(err => handleResult(generator.throw(err)))  }​  try {    return handleResult(generator.next())  } catch (error) {    return Promise.reject(error)  }}​​asyncToPromise(getDataAsync).then(result => console.log(result))​

总结

这里介绍了回调函数、Promise、async/await 等机制。其中涉及到JavaScript事件循环机制没有展开分析,后续会总结相应的通关手册。

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