【每日一面】async/await 的原理

基础问答

问:async/await 的原理是什么?

答:关键字本身就是 Promise 的语法糖,依托于生成器函数 (Generator) 函数能力实现的。async 关键字标志这个函数为异步函数,并且将返回结果封装为一个 Promise,await 则是暂停当前执行,等待后续的异步操作完成后再恢复,相当于 Generator 的 yield 。只是在 Generator 中,需要手动调用 next() 触发执行, async 函数则内置该操作,自动根据 await 的异步结果执行后续函数步骤。

扩展延伸

在上面,提到了一个生成器函数(Generator),这个是 JavaScript 中的一种特殊函数,可以暂停和恢复函数执行。在平时的开发中,基本很少见到这个函数的使用,不过面试的时候,只要聊到了 async/await 内容,90% 以上的概率会问到生成器函数。

生成器函数使用 function* 语法定义,他会返回一个生成器对象,而不是和普通函数一样返回指定的结果,如下示例:

javascript 复制代码
// 定义一个Generator函数,包含2个暂停点(yield)和1个返回值(return)
function* syncGenerator() {
  console.log('1. 函数开始执行');
  yield '第一个暂停结果'; // 第一个暂停点,返回值为'第一个暂停结果'
  console.log('2. 函数恢复执行');
  yield '第二个暂停结果'; // 第二个暂停点,返回值为'第二个暂停结果'
  console.log('3. 函数即将结束');
  return '最终返回结果'; // 函数执行完毕,返回最终结果
}

// 1. 调用Generator函数,返回迭代器(此时函数体未执行)
const genIterator = syncGenerator();
console.log('调用Generator后,函数未执行:', genIterator); // 输出:Generator {<suspended>}

// 2. 第一次调用next():执行到第一个yield,暂停
const result1 = genIterator.next();
console.log('第一次next()结果:', result1); 
// 输出顺序:
// 1. 函数开始执行
// 第一次next()结果:{ value: '第一个暂停结果', done: false }(done=false表示未执行完毕)

// 3. 第二次调用next():从第一个yield恢复,执行到第二个yield,暂停
const result2 = genIterator.next();
console.log('第二次next()结果:', result2);
// 输出顺序:
// 2. 函数恢复执行
// 第二次next()结果:{ value: '第二个暂停结果', done: false }

// 4. 第三次调用next():从第二个yield恢复,执行到return,结束
const result3 = genIterator.next();
console.log('第三次next()结果:', result3);
// 输出顺序:
// 3. 函数即将结束
// 第三次next()结果:{ value: '最终返回结果', done: true }(done=true表示执行完毕)

// 5. 第四次调用next():函数已结束,后续调用均返回{ value: undefined, done: true }
const result4 = genIterator.next();
console.log('第四次next()结果:', result4); // 输出:{ value: undefined, done: true }

核心执行规则:

  1. 首次调用 Generator 函数:仅返回迭代器,函数体不执行;
  2. 每次调用 next ():函数从上次暂停位置继续执行,直到遇到下一个yield或return;
  3. 返回结果结构:next()返回的对象包含value(yield后的值或return的值)和done(布尔值,标识是否执行完毕);
  4. 执行完毕后:后续调用next(),done始终为true,value为undefined。

面试之外,你应该知道,Generator 函数的核心价值在于"异步流程控制",即,通过yield暂停执行异步操作,等待异步结果返回后, 调用 next() 恢复执行。这就是 async/await 的底层逻辑雏形。

javascript 复制代码
// 模拟接口请求(异步函数,返回Promise)
function fetchUser() {
  return new Promise((resolve) => {
    setTimeout(() => {
      resolve({ id: 1, name: '前端面试' });
    }, 1000);
  });
}

function fetchOrders(userId) {
  return new Promise((resolve) => {
    setTimeout(() => {
      resolve([{ orderId: '1001', goods: '面试指南' }]);
    }, 1000);
  });
}

// 定义异步Generator函数:用yield暂停异步操作
function* asyncGenerator() {
  console.log('开始请求用户信息');
  const user = yield fetchUser(); // 暂停,等待fetchUser的Promise完成
  console.log('用户信息请求完成:', user);
  
  console.log('开始请求订单信息');
  const orders = yield fetchOrders(user.id); // 暂停,等待fetchOrders的Promise完成
  console.log('订单信息请求完成:', orders);
  
  return { user, orders }; // 最终返回结果
}

// 手动执行异步Generator函数(模拟async/await的自动执行器)
function runGenerator(genFn) {
  const genIterator = genFn(); // 获取迭代器

  // 定义递归执行函数
  function handleNext(result) {
    // 若Generator执行完毕,直接返回最终结果
    if (result.done) {
      return Promise.resolve(result.value);
    }

    // 若未执行完毕,处理yield返回的Promise(异步操作)
    // result.value是yield后的值(此处为fetchUser/fetchOrders返回的Promise)
    return Promise.resolve(result.value)
      .then((res) => {
        // 异步操作完成后,调用next(res)恢复执行,将异步结果作为yield的返回值
        return handleNext(genIterator.next(res));
      })
      .catch((err) => {
        // 捕获异步错误,调用throw(err)将错误传入Generator函数
        return handleNext(genIterator.throw(err));
      });
  }

  // 启动第一次执行
  return handleNext(genIterator.next());
}

// 执行异步Generator函数
runGenerator(asyncGenerator)
  .then((finalResult) => {
    console.log('所有异步操作完成,最终结果:', finalResult);
  })
  .catch((err) => {
    console.log('异步操作出错:', err);
  });

async/await 本质是 Generator + 自动执行器的语法糖,二者核心逻辑可以一一对应上,只是 async/await 的封装大大简化了使用流程:

特性 Generator 函数 async/await
暂停 / 恢复标识 yield 关键字(手动标记暂停点) await关键字(自动标记暂停点)
执行控制 需手动调用迭代器的 next() 恢复执行 内置自动执行器,无需手动控制
异步结果处理 需手动用 Promise.resolve 等待异步结果 自动等待 await 后的 Promise 完成
错误处理 需手动调用 iterator.throw(err) 传入错误 用 try/catch 自动捕获错误
返回值 调用函数返回迭代器 调用函数返回 Promise
语法简洁度 较繁琐,需手动实现执行器 简洁,无需关注执行细节

面试追问

  1. 生成器函数?是怎么实现 async/await 的?

    具体代码参考扩展延伸部分内容,要代码描述。

  2. async/await 基础使用方式,使用 Promise 不是更好?为什么要用 async/await 关键字。

    javascript 复制代码
    async function waitRequest() {
        const resp = await axios.request('https://hello.com')
        const data = resp.data;
        return data、
    }

    可以使用Promise,这个是根据使用场景来的,async/await 只是将异步调用链转换成了同步代码,阅读维护起来更方便。

    如封装一个等待延时,通常使用的就是 await + new Promise 来实现,只是多数情况下 Promise 伴随着的是比较长的调用链,带来阅读不便,此时转换成同步代码就清晰易读了。

  3. 如果 await 的表达式返回了 reject,需要捕获吗?要怎么捕获?

    需要捕获,否则会触发"Uncaught (in Promise) Error",中断代码执行,这个类似于 throw error。需要使用 try...catch 捕获 await 表达式产生的错误及reject。