ES2017 标准引入了 async 函数,使得异步操作变得更加方便。
async 函数是什么?一句话,它就是 Generator 函数的语法糖。
const gen = function* () {
const f1 = yield console.log('1');
const f2 = yield console.log('2');
};
// 上面代码的函数`gen`可以写成`async`函数,就是下面这样。
const asyncReadFile = async function () {
const f1 = await console.log('1');
const f2 = await console.log('2');
};
一比较就会发现,async
函数就是将 Generator 函数的星号(*
)替换成async
,将yield
替换成await
,仅此而已。
async
函数对 Generator 函数的改进,体现在以下四点。
(1)内置执行器。
async
函数自带执行器。也就是说,async
函数的执行,与普通函数一模一样,只要一行。
asyncReadFile();
上面的代码调用了asyncReadFile
函数,然后它就会自动执行,输出最后结果。这完全不像 Generator 函数,需要调用next
方法,才能真正执行,得到最后结果。
(2)更好的语义。
async
和await
,比起星号和yield
,语义更清楚了。async
表示函数里有异步操作,await
表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。
(3)返回值是 Promise。
async
函数的返回值是 Promise 对象,这比 Generator 函数的返回值是 Iterator 对象方便多了。你可以用then
方法指定下一步的操作。
进一步说,async
函数完全可以看作多个异步操作,包装成的一个 Promise 对象,而await
命令就是内部then
命令的语法糖。
async
函数返回一个 Promise 对象,可以使用then
方法添加回调函数。当函数执行的时候,一旦遇到await
就会先返回,等到异步操作完成,再接着执行函数体内后面的语句。
下面是一个例子,指定多少毫秒后输出一个值。
function timeout(ms) {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(resolve, ms);
});
}
async function asyncPrint(value, ms) {
await timeout(ms);
console.log(value);
}
asyncPrint('hello world', 50);
上面代码指定 50 毫秒以后,输出hello world
。
由于async
函数返回的是 Promise 对象,可以作为await
命令的参数。所以,上面的例子也可以写成下面的形式。
async function timeout(ms) {
await new Promise((resolve) => {
setTimeout(resolve, ms);
});
}
async function asyncPrint(value, ms) {
await timeout(ms);
console.log(value);
}
asyncPrint('hello world', 50);
async 函数有多种使用形式。
// 函数声明
async function foo() {}
// 函数表达式
const foo = async function () {};
// 对象的方法
let obj = { async foo() {} };
obj.foo().then(...)
// Class 的方法
class Storage {
constructor() {
this.cachePromise = caches.open('avatars');
}
async getAvatar(name) {
const cache = await this.cachePromise;
return cache.match(`/avatars/${name}.jpg`);
}
}
const storage = new Storage();
storage.getAvatar('jake').then(…);
// 箭头函数
const foo = async () => {};
async
函数的语法规则总体上比较简单,难点是错误处理机制。
async
函数返回一个 Promise 对象。
async
函数内部return
语句返回的值,会成为then
方法回调函数的参数。
async function f() {
return 'hello world';
}
f().then(v => console.log(v))
// "hello world"
上面代码中,函数f
内部return
命令返回的值,会被then
方法回调函数接收到。
async
函数内部抛出错误,会导致返回的 Promise 对象变为reject
状态。抛出的错误对象会被catch
方法回调函数接收到。
async function f() {
throw new Error('出错了');
}
f().then(
v => console.log(v),
e => console.log(e)
)
// Error: 出错了
async
函数返回的 Promise 对象,必须等到内部所有await
命令后面的 Promise 对象执行完,才会发生状态改变,除非遇到return
语句或者抛出错误。也就是说,只有async
函数内部的异步操作执行完,才会执行then
方法指定的回调函数。
正常情况下,await
命令后面是一个 Promise 对象,返回该对象的结果。如果不是 Promise 对象,就直接返回对应的值。
async function f() {
// 等同于
// return 123;
return await 123;
}
f().then(v => console.log(v))
// 123
上面代码中,await
命令的参数是数值123
,这时等同于return 123
。
另一种情况是,await
命令后面是一个thenable
对象(即定义then
方法的对象),那么await
会将其等同于 Promise 对象。
JavaScript 一直没有休眠的语法,但是借助await
命令就可以让程序停顿指定的时间。下面给出了一个简化的sleep
实现。
function sleep(interval) {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(resolve, interval);
})
}
// 用法
async function one2FiveInAsync() {
for(let i = 1; i <= 5; i++) {
console.log(i);
await sleep(1000);
}
}
one2FiveInAsync();
await
命令后面的 Promise 对象如果变为reject
状态,则reject
的参数会被catch
方法的回调函数接收到。
async function f() {
await Promise.reject('出错了');
}
f()
.then(v => console.log(v))
.catch(e => console.log(e))
// 出错了
注意,上面代码中,await
语句前面没有return
,但是reject
方法的参数依然传入了catch
方法的回调函数。这里如果在await
前面加上return
,效果是一样的。
任何一个await
语句后面的 Promise 对象变为reject
状态,那么整个async
函数都会中断执行。
async function f() {
await Promise.reject('出错了');
await Promise.resolve('hello world'); // 不会执行
}
上面代码中,第二个await
语句是不会执行的,因为第一个await
语句状态变成了reject
。
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))
// hello world
另一种方法是await
后面的 Promise 对象再跟一个catch
方法,处理前面可能出现的错误。
async function f() {
await Promise.reject('出错了')
.catch(e => console.log(e));
return await Promise.resolve('hello world');
}
f()
.then(v => console.log(v))
// 出错了
// hello world
如果await
后面的异步操作出错,那么等同于async
函数返回的 Promise 对象被reject
。
async function f() {
await new Promise(function (resolve, reject) {
throw new Error('出错了');
});
}
f()
.then(v => console.log(v))
.catch(e => console.log(e))
// Error:出错了
上面代码中,async
函数f
执行后,await
后面的 Promise 对象会抛出一个错误对象,导致catch
方法的回调函数被调用,它的参数就是抛出的错误对象。
防止出错的方法,也是将其放在try...catch
代码块之中。
async function f() {
try {
await new Promise(function (resolve, reject) {
throw new Error('出错了');
});
} catch(e) {
}
return await('hello world');
}
如果有多个await
命令,可以统一放在try...catch
结构中。
async function main() {
try {
const val1 = await firstStep();
const val2 = await secondStep(val1);
const val3 = await thirdStep(val1, val2);
console.log('Final: ', val3);
}
catch (err) {
console.error(err);
}
}
下面的例子使用try...catch
结构,实现多次重复尝试。
const superagent = require('superagent');
const NUM_RETRIES = 3;
async function test() {
let i;
for (i = 0; i < NUM_RETRIES; ++i) {
try {
await superagent.get('http://google.com/this-throws-an-error');
break;
} catch(err) {}
}
console.log(i); // 3
}
test();
上面代码中,如果await
操作成功,就会使用break
语句退出循环;如果失败,会被catch
语句捕捉,然后进入下一轮循环。
第一点,前面已经说过,await
命令后面的Promise
对象,运行结果可能是rejected
,所以最好把await
命令放在try...catch
代码块中。
async function myFunction() {
try {
await somethingThatReturnsAPromise();
} catch (err) {
console.log(err);
}
}
// 另一种写法
async function myFunction() {
await somethingThatReturnsAPromise()
.catch(function (err) {
console.log(err);
});
}
第二点,多个await
命令后面的异步操作,如果不存在继发关系,最好让它们同时触发。
let foo = await getFoo();
let bar = await getBar();
上面代码中,getFoo
和getBar
是两个独立的异步操作(即互不依赖),被写成继发关系。这样比较耗时,因为只有getFoo
完成以后,才会执行getBar
,完全可以让它们同时触发。
// 写法一
let [foo, bar] = await Promise.all([getFoo(), getBar()]);
// 写法二
let fooPromise = getFoo();
let barPromise = getBar();
let foo = await fooPromise;
let bar = await barPromise;
上面两种写法,getFoo
和getBar
都是同时触发,这样就会缩短程序的执行时间。
第三点,await
命令只能用在async
函数之中,如果用在普通函数,就会报错。
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
// 报错
docs.forEach(function (doc) {
await db.post(doc);
});
}
上面代码会报错,因为await
用在普通函数之中了。但是,如果将forEach
方法的参数改成async
函数,也有问题。
function dbFuc(db) { //这里不需要 async
let docs = [{}, {}, {}];
// 可能得到错误结果
docs.forEach(async function (doc) {
await db.post(doc);
});
}
上面代码可能不会正常工作,原因是这时三个db.post
操作将是并发执行,也就是同时执行,而不是继发执行。正确的写法是采用for
循环。
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
for (let doc of docs) {
await db.post(doc);
}
}
如果确实希望多个请求并发执行,可以使用Promise.all
方法。当三个请求都会resolved
时,下面两种写法效果相同。
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));
let results = await Promise.all(promises);
console.log(results);
}
// 或者使用下面的写法
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));
let results = [];
for (let promise of promises) {
results.push(await promise);
}
console.log(results);
}
我们通过一个例子,来看 async 函数与 Promise、Generator 函数的比较。
假定某个 DOM 元素上面,部署了一系列的动画,前一个动画结束,才能开始后一个。如果当中有一个动画出错,就不再往下执行,返回上一个成功执行的动画的返回值。
首先是 Promise 的写法。
function chainAnimationsPromise(elem, animations) {
// 变量ret用来保存上一个动画的返回值
let ret = null;
// 新建一个空的Promise
let p = Promise.resolve();
// 使用then方法,添加所有动画
for(let anim of animations) {
p = p.then(function(val) {
ret = val;
return anim(elem);
});
}
// 返回一个部署了错误捕捉机制的Promise
return p.catch(function(e) {
/* 忽略错误,继续执行 */
}).then(function() {
return ret;
});
}
虽然 Promise 的写法比回调函数的写法大大改进,但是一眼看上去,代码完全都是 Promise 的 API(then
、catch
等等),操作本身的语义反而不容易看出来。
然后是 async 函数的写法。
async function chainAnimationsAsync(elem, animations) {
let ret = null;
try {
for(let anim of animations) {
ret = await anim(elem);
}
} catch(e) {
/* 忽略错误,继续执行 */
}
return ret;
}
可以看到 Async 函数的实现最简洁,最符合语义,几乎没有语义不相关的代码。它将 Generator 写法中的自动执行器,改在语言层面提供,不暴露给用户,因此代码量最少。如果使用 Generator 写法,自动执行器需要用户自己提供。