ES6的 async 函数

含义

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。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。

• 内置执行器。
  Generator 函数的执行必须靠执行器，所以才有了co模块，而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。
• 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。
• 更广的适用性。
  co模块约定，yield命令后面只能是 Thunk 函数或 Promise 对象，而async函数的await命令后面，可以是 Promise 对象和原始类型的值（数值、字符串和布尔值，但这时会自动转成立即 resolved 的 Promise 对象）。
• 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。

换一句话说，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。

基本用法

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。

  
  
  代码
  
  
  结果
• 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。
  
  代码
  
  
  结果

• async 函数有多种使用形式。

  
  

语法

async函数的语法规则总体上比较简单，难点是错误处理机制。

• 返回 Promise 对象
  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。
  
  代码
  
  
  结果
  
  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。
  
  代码
  
  
  结果
• Promise 对象的状态变化
  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。
  
  代码
  
  
  结果
• await 命令
  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。
  
  代码
  
  
  结果
  
  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。
  
  代码
  
  
  结果
  
  这个例子还演示了如何实现休眠效果。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。
  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。
  
  代码
  
  
  结果
  
  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。
  
  代码
  
  
  结果
  
  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。
  
  代码
  
  
  结果
  
  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。
  
  代码
  
  
  结果
• 错误处理
  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。
  
  代码
  
  
  结果
  
  防止出错的方法，也是将其放在try...catch代码块之中。
  
  
  如果有多个await命令，可以统一放在try...catch结构中。
  
  
  下面的例子使用try...catch结构，实现多次重复解析文本并取出标题。
  
  代码
  
  
  结果
• 使用注意事项
  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。
  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。
  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。
  第四点，async函数可以保留运行堆栈。

async 函数的实现原理

async函数的实现原理，就是将 Generator 函数和自动执行器，包装在一个函数里。

所有的async函数都可以写成上面的第二种形式，其中的spawn函数就是自动执行器。

• 下面给出spawn函数的实现。

function spawn(genF) {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
  const gen = genF();

      function step(nextF) {
          let next;
          try {
              next = nextF();
          } catch(e) {
              return reject(e);
          }
          if(next.done) {
              return resolve(next.value);
          }
          Promise.resolve(next.value).then(function(v) {
              step(function() {
                  return gen.next(v);
              });
              }, function(e) {
              step(function() {
                  return gen.throw(e);
              });
          });
      }
      step(function() {
          return gen.next(undefined);
      });
  });
}

与其他异步处理方法的比较

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。

• 接着是 Generator 函数的写法。

function chainAnimationsGenerator(elem, animations) {

  return spawn(function*() {
      let ret = null;
      try {
          for(let anim of animations) {
              ret = yield anim(elem);
          }
      } catch(e) {
          /* 忽略错误，继续执行 */
      }
      return ret;
  });

}

上面代码使用 Generator 函数遍历了每个动画，语义比 Promise 写法更清晰，用户定义的操作全部都出现在spawn函数的内部。这个写法的问题在于，必须有一个任务运行器，自动执行 Generator 函数，上面代码的spawn函数就是自动执行器，它返回一个 Promise 对象，而且必须保证yield语句后面的表达式，必须返回一个 Promise。

• 最后是 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。