了解JavaScript中异步的处理方式

在网站开发中，异步事件是项目必然需要处理的一个环节，也因为前端框架的兴起，通过框架实现的 SPA 已经是快速建构网站的标配了，一部获取数据也就成了不可或缺的一环；本文来就讲一讲 JavaScript 中异步的处理方式。

同步？异步？

首先当然要先理解一下同步及异步分别是指什么。

这两个名词对于初学者来说总是让人感到困惑的，毕竟从中文字面上的意思很容易让人反过来理解，从信息科学的角度来说，同步 指的是一件一件做事，而 异步 则是很多事情在一起并行的处理。

比如我们去银行办理业务，在窗口前排队就是同步执行，而拿到号码先去做别的事情的就是异步执行；通过 Event Loop 的特性，在 JavaScript 处里异步事件可说是轻而易举的

那么在 JavaScript 中处理异步事件的方法是什么呢？

回调函数

我们最熟悉最的就是回调函数了。例如网页与用户进行互动时注册的事件监听器，就需要接收一个回调函数；或是其他 Web API 的各种功能如 setTimeout、xhr，也都能通过传递回调函数在用户要求的时机去触发。先看一个 setTimeout 的例子：

// callback
function withCallback() {
  console.log('start')
  setTimeout(() => {
    console.log('callback func')
  }, 1000)
  console.log('done')
}withCallback()
// start
// done
// callback func

在 setTimeout 被执行后，当过了指定的时间间隔之后，回调函数会被放到队列的末端，再等待事件循环处理到它。

注意：也就时因为这种机制，开发者设定给 setTimeout 的时间间隔，并不会精准的等于从执行到触发所经过的时间，使用时要特别注意！

回调函数虽然在开发中十分常见，但也有许多难以避免的问题。例如由于函数需要被传递给其他函数，开发者难以掌控其他函数内的处理逻辑；又因为回调函数仅能配合 try … catch 捕捉错误，当异步错误发生时难以控制；另外还有最著名的“回调地狱”。

Promise

幸好在 ES6 之后出现了 Promise，拯救了身陷在地狱的开发者们。其基本用法也很简单：

function withPromise() {
  return new Promise(resolve => {
    console.log('promise func')
    resolve()
  })
}
withPromise()
  .then(() => console.log('then 1'))
  .then(() => console.log('then 2'))
// promise func
// then 1
// then 2

之前讨论 Event Loop 时没有提到的是，在HTML 5 的Web API 标准 中，Event Loop 新增了微任务队列（micro task queue），而 Promise 正是通过微任务队列来驱动它的；微任务队列的触发时机是在栈被清空时，JavaScript 引擎会先确认微任务队列有没有东西，有的话就优先执行，直到清空后才从队列拿出新任务到栈上。

如上面的例子，当函数回传一个 Promise 时，JavaScript 引擎便会把后传入的函数放到微任务队列中，反复循环，输出了上列的结果。后续的 .then 语法会回传一个新的 Promise，参数函数则接收前一个 Promise.resolve 的结果，凭借这样函数参数传递，让开发者可以管道式的按顺序处理异步事件。

如果在例子中加上 setTimeout 就更能清楚理解微任务与一般任务的差别：

function withPromise() {
  return new Promise(resolve => {
    console.log('promise func')
    resolve()
  })
}
withPromise()
  .then(() => console.log('then 1'))
  .then(() => setTimeout(() => console.log('setTimeout'), 0))
  .then(() => console.log('then 2'))
// promise func
// then 1
// then 2 -> 微任务优先执行
// setTimeout

另外，前面所说的回调函数很难处理的异步错误，也可以通过 .catch 语法来捕获。

function withPromise() {
  return new Promise(resolve => {
    console.log('promise func')
    resolve()
  })
}
withPromise()
  .then(() => console.log('then 1'))
  .then(() => { throw new Error('error') })
  .then(() => console.log('then 2'))
  .catch((err) => console.log('catch:', err))
// promise func
// then 1
// catch: error
//   ...error call stack

async await

从 ES6 Promise 问世之后，异步代码从回呼地狱逐渐变成了优雅的函数式管道处理，但对于不熟悉度的开发者来说，只不过是从回调地狱变成了 Promise 地狱而已。

在 ES8 中规范了新的 async/await，虽然只是 Promise 和 Generator Function组合在一起的语法糖，但通过 async/await 便可以将异步事件用同步语法来处理，就好像是老树开新花一样，写起来的风格与 Promise 完全不同：

function wait(time, fn) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      console.log('wait:', time)
      resolve(fn ? fn() : time)
    }, time)
  })
}
await wait(500, () => console.log('bar'))
console.log('foo')
// wait: 500
// bar
// foo

通过把 setTimeout 包装成 Promise，再用 await 关键字调用，可以看到结果会是同步执行的先出现 bar，再出现 foo，也就是开头提到的将异步事件写成同步处理。

再看一个例子：

async function withAsyncAwait() {
  for(let i = 0; i < 5; i++) {
    await wait(i*500, () => console.log(i))
  }
}await withAsyncAwait()
// wait: 0
// 0
// wait: 500
// 1
// wait: 1000
// 2
// wait: 1500
// 3
// wait: 2000
// 4

代码中实现了withAsyncAwait 函数，用 for 循环及 await 关键字反复执行 wait 函数；此处执行时，循环每次会按顺序等待不同的秒数再执行下一次循环。

在使用 async/await 时，由于 await 关键字只能在 async function 中执行，使用时务必要记得要同时使用。

另外在用循环处理异步事件时，需要注意在 ES6 之后提供的很多 Array 方法都不支持 async/await 语法，如果这里用 forEach 取代 for，结果会变成同步执行，每隔 0.5 秒就打印出数字：

总结

本文简单介绍了 JavaScript 处理异步的三种方式，并通过一些简单的例子说明代码的执行顺序；呼应前面提到的事件循环，再其中加入了微任务队列的概念。希望帮你理解同步和异步的应用。

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