【JS】874- 为何在 JavaScript 中使用顶层 await？
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2021-02-21 09:13
作为一门非常灵活和强大的语言，JavaScript 对现代 web 产生了深远的影响。它之所以能够在 web 开发中占据主导地位，其中一个主要原因就是频繁更新所带来的持续改进。
顶层 await（top-level await）是近年来提案中涉及的新特性。该特性可以让 ES 模块对外表现为一个 async 函数，允许 ES 模块去 await 数据并阻塞其它导入这些数据的模块。只有在数据确定并准备好的时候，导入数据的模块才可以执行相应的代码。
有关该特性的提案目前仍处于 stage 3 阶段，因此我们不能直接在生产环境中使用。但鉴于它将在不久的未来推出，提前了解一下还是大有好处的。
听起来一头雾水没关系，继续往下阅读，我会和你一起搞定这个新特性的。
以前的写法，问题在哪里？
在引入顶层 await 之前，如果你试图在一个 async 函数外面使用 await 关键字，将会引起语法错误。为了避免这个问题，开发者通常会使用立即执行函数表达式（IIFE）
await Promise.resolve(console.log('❤️'));
//报错
(async () => {
await Promise.resolve(console.log('❤️'));
//❤️
})();
然而这只是冰山一角
在使用 ES6 模块化的时候，经常会遇到需要导入导出的场景。看看下面这个例子：
//------ library.js ------
export const sqrt = Math.sqrt;
export function square(x) {
return x * x;
}
export function diagonal(x, y) {
return sqrt(square(x) + square(y));
}
//------ middleware.js ------
import { square, diagonal } from './library.js';
console.log('From Middleware');
let squareOutput;
let diagonalOutput;
// IIFE
(async () => {
await delay(1000);
squareOutput = square(13);
diagonalOutput = diagonal(12, 5);
})();
function delay(delayInms) {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(() => {
resolve(console.log('❤️'));
}, delayInms);
});
}
export {squareOutput,diagonalOutput};
在这个例子中，我们在library.js 和middleware.js 之间进行变量的导入导出 （文件名随意，这里不是重点）
如果仔细阅读，你会注意到有一个 delay 函数，它返回的 Promise 会在计时结束之后被 resolve。因为这是一个异步操作（在真实的业务场景中，这里可能会是一个 fetch 调用或者某个异步任务），我们在 async IIFE 中使用 await 以等待其执行结果。一旦 promise 被 resolve，我们会执行从 library.js 中导入的函数，并将计算得到的结果赋值给两个变量。这意味着，在 promise 被 resolve 之前，两个变量都会是 undefined。
在代码最后面，我们将计算得到的两个变量导出，供另一个模块使用。
下面这个模块负责导入并使用上述两个变量：
//------ main.js ------
import { squareOutput, diagonalOutput } from './middleware.js';
console.log(squareOutput); // undefined
console.log(diagonalOutput); // undefined
console.log('From Main');
setTimeout(() => console.log(squareOutput), 2000);
//169
setTimeout(() => console.log(diagonalOutput), 2000);
//13
运行上面代码，你会发现前两次打印得到的都是 undefined，后两次打印得到的是 169 和 13。为什么会这样呢？
这是因为，在 async 函数执行完毕之前，main.js 就已经访问了 middleware.js 导出的变量。记得吗？我们前面还有一个 promise 等待被 resolve 呢 ……
为了解决这个问题，我们需要想办法通知模块，让它在准备好访问变量的时候再将变量导入。
解决方案
针对上述问题，有两个广泛使用的解决方案：
1.导出一个 Promise 表示初始化
你可以导出一个 IIFE 并依靠它确定可以访问导出结果的时机。async 关键字可以异步化一个方法，并相应返回一个 promise[3]。因此，下面的代码中，async IIFE 会返回一个 promise。
//------ middleware.js ------
import { square, diagonal } from './library.js';
console.log('From Middleware');
let squareOutput;
let diagonalOutput;
//解决方案
export default (async () => {
await delay(1000);
squareOutput = square(13);
diagonalOutput = diagonal(12, 5);
})();
function delay(delayInms) {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(() => {
resolve(console.log('❤️'));
}, delayInms);
});
}
export {squareOutput,diagonalOutput};
当你在 main.js 中访问导出结果的时候，你可以静待 async IIFE 被 resolve，之后再去访问变量。
//------ main.js ------
import promise, { squareOutput, diagonalOutput } from './middleware.js';
promise.then(()=>{
console.log(squareOutput); // 169
console.log(diagonalOutput); // 13
console.log('From Main');
setTimeout(() => console.log(squareOutput), 2000);// 169
setTimeout(() => console.log(diagonalOutput), 2000);// 13
})
尽管这个方案可以生效，但它也引入了新的问题：
大家都必须将这种模式作为标准去遵循，而且必须要找到并等待合适的 promise； 倘若有另一个模块依赖 main.js中的变量squareOutput和diagonalOutput，那么我们就需要再次书写类似的 IIFE promise 并导出，从而让另一个模块得以正确地访问变量。
为了解决这两个新问题，第二个方案应运而生。
2.用导出的变量去 resolve IIFE promise
在这个方案中，我们不再像之前那样单独导出变量，而是将变量作为 async IIFE 的返回值返回。这样的话，main.js 只需简单地等待 promise 被 resolve，之后直接获取变量即可。
//------ middleware.js ------
import { square, diagonal } from './library.js';
console.log('From Middleware');
let squareOutput;
let diagonalOutput;
export default (async () => {
await delay(1000);
squareOutput = square(13);
diagonalOutput = diagonal(12, 5);
return {squareOutput,diagonalOutput};
})();
function delay(delayInms) {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(() => {
resolve(console.log('❤️'));
}, delayInms);
});
}
//------ main.js ------
import promise from './middleware.js';
promise.then(({squareOutput,diagonalOutput})=>{
console.log(squareOutput); // 169
console.log(diagonalOutput); // 13
console.log('From Main');
setTimeout(() => console.log(squareOutput), 2000);// 169
setTimeout(() => console.log(diagonalOutput), 2000);// 13
})
但这个方案有其自身的复杂性存在。
根据提案的说法，“这种模式的不良影响在于，它要求对相关数据进行大规模重构以使用动态模式；同时，它将模块的大部分内容放在 .then() 的回调函数中，以使用动态导入。从静态分析、可测试性、工程学以及其它角度来讲，这种做法相比 ES2015 的模块化来说是一种显而易见的倒退”。
顶层 Await 是如何解决上述问题的？
顶层 await 允许我们让模块系统去处理 promise 之间的协调关系，从而让我们这边的工作变得异常简单。
//------ middleware.js ------
import { square, diagonal } from './library.js';
console.log('From Middleware');
let squareOutput;
let diagonalOutput;
//使用顶层 await
await delay(1000);
squareOutput = square(13);
diagonalOutput = diagonal(12, 5);
function delay(delayInms) {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(() => {
resolve(console.log('❤️'));
}, delayInms);
});
}
export {squareOutput,diagonalOutput};
//------ main.js ------
import { squareOutput, diagonalOutput } from './middleware.js';
console.log(squareOutput); // 169
console.log(diagonalOutput); // 13
console.log('From Main');
setTimeout(() => console.log(squareOutput), 2000);// 169
setTimeout(() => console.log(diagonalOutput), 2000); // 13
在 middleware.js 中的 await promise 被 resolve 之前， main.js 中任意一条语句都不会执行。与之前提及的解决方案相比，这个方法要简洁得多。
注意
必须注意的是，顶层 await 只在 ES 模块中生效。 此外，你必须要显式声明模块之间的依赖关系，才能让顶层 await 像预期那样生效。提案仓库中的这段代码就很好地说明了这个问题：
// x.mjs
console.log("X1");
await new Promise(r => setTimeout(r, 1000));
console.log("X2");
// y.mjs
console.log("Y");
// z.mjs
import "./x.mjs";
import "./y.mjs";
//X1
//Y
//X2
这段代码打印的顺序并不是预想中的 X1,X2,Y。这是因为 x 和 y 是独立的模块，互相之间没有依赖关系。
推荐你阅读一下 文档问答[4] ，这样会对这个顶层 await 这个新特性有更加全面的了解。
试用
V8
你可以按照文档[5]所说的，尝试使用顶层 await 特性。
我使用的是 V8 的方法。找到你电脑上 Chrome 浏览器的安装位置，确保关闭浏览器的所有进程，打开命令行运行如下命令：
chrome.exe --js-flags="--harmony-top-level-await"
这样，Chrome 重新打开后将开启对于顶层 await 特性的支持。
当然，你也可以在 Node 环境测试。阅读这个指南[6] 获取更多细节。
ES 模块
确保在 script 标签中声明该属性：type="module"
<script type="module" src="./index.js" >
script>
需要注意的是，和普通脚本不一样，声明模块化之后的脚本会受到 CORS 策略的影响，因此你需要通过服务器打开该文件。
应用场景
以下是提案[7]中讲到的相关用例：
动态的依赖路径
const strings = await import(`/i18n/${navigator.language}`);
允许模块使用运行时的值去计算得到依赖关系。这对生产/开发环境的区分以及国际化工作等非常有效。
资源初始化
const connection = await dbConnector();
这有助于把模块看作某种资源，同时可以在模块不存在的时候抛出错误。错误可以在下面介绍的后备方案中得到处理。
依赖的后备方案
下面的例子展示了如何用顶层 await 去加载带有后备方案的依赖。如果 CDN A 无法导入 jQuery，那么会尝试从 CDN B 中导入。
let jQuery;
try {
jQuery = await import('https://cdn-a.example.com/jQuery');
} catch {
jQuery = await import('https://cdn-b.example.com/jQuery');
}
抨击
针对顶层 await 的特性，Rich Harris 提出了不少抨击性的问题[8]：
顶层 await会阻塞代码的执行顶层 await会阻塞资源的获取CommonJS 模块没有明确的互操作方案
而 stage 3 的提案已经直接解决了这些问题：
由于兄弟模块能够执行，所以不存在阻塞； 顶层 await在模块图的执行阶段发挥作用，此时所有的资源都已经获取并链接了，因此不存在资源被阻塞的风险；顶层 await只限于在 ES6 模块中使用，本身就不打算支持普通脚本或者 CommonJS 模块
我强烈推荐各位读者阅读提案的 FAQ[9] 来加深对这个新特性的理解。
看到这里，想必你对这个酷炫的新特性已经有了一定的了解。是不是已经迫不及待要使用看看了呢？在评论区留言一起交流吧。
参考资料[1]Why Should You Use Top-level Await in JavaScript?: https://blog.bitsrc.io/why-should-you-use-top-level-await-in-javascript-a3ba8139ef23
[2]Mahdhi Rezvi: https://medium.com/@mahdhirezvi?source=post_page-----a3ba8139ef23
[3]async function : https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Reference/Statements/async_function
[4]文档问答: https://github.com/tc39/proposal-top-level-await#faq
[5]文档: https://github.com/tc39/proposal-top-level-await#implementations
[6]指南: https://medium.com/@pprathameshmore/top-level-await-support-in-node-js-v14-3-0-8af4f4a4d478
[7]提案: https://github.com/tc39/proposal-top-level-await#use-cases
[8]抨击性的问题: https://gist.github.com/Rich-Harris/0b6f317657f5167663b493c722647221
[9]FAQ: https://github.com/tc39/proposal-top-level-await#faq
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