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7张图，20分钟就能搞定的async/await原理！

前端三元同学

共 16564字，需浏览 34分钟

 ·

2021-09-29 17:57

前言

大家好，我是林三心，以最通俗的话，讲最难的知识点是我写文章的宗旨

之前我发过一篇手写Promise原理，最通俗易懂的版本！！！，带大家基本了解了Promise内部的实现原理，而提到Promise，就不得不提一个东西，那就是async/await，async/await是一个很重要的语法糖，他的作用是用同步的方式，执行异步操作。那么今天我就带大家一起实现一下async/await吧！！！

async/await用法

其实你要实现一个东西之前，最好是先搞清楚这两样东西

  • 这个东西有什么用？
  • 这个东西是怎么用的？

有什么用？

async/await的用处就是：用同步方式，执行异步操作，怎么说呢？举个例子

比如我现在有一个需求：先请求完接口1，再去请求接口2，我们通常会这么做

function request(num) { // 模拟接口请求
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(num * 2)
    }, 1000)
  })
}

request(1).then(res1 => {
  console.log(res1) // 1秒后 输出 2

  request(2).then(res2 => {
    console.log(res2) // 2秒后 输出 4
  })
})

或者我现在又有一个需求：先请求完接口1，再拿接口1返回的数据，去当做接口2的请求参数，那我们也可以这么做

request(5).then(res1 => {
  console.log(res1) // 1秒后 输出 10

  request(res1).then(res2 => {
    console.log(res2) // 2秒后 输出 20
  })
})

其实这么做是没问题的，但是如果嵌套的多了，不免有点不雅观，这个时候就可以用async/await来解决了

async function fn () {
  const res1 = await request(5)
  const res2 = await request(res1)
  console.log(res2) // 2秒后输出 20
}
fn()

是怎么用？

还是用刚刚的例子

需求一：

async function fn () {
  await request(1)
  await request(2)
  // 2秒后执行完
}
fn()

需求二：

async function fn () {
  const res1 = await request(5)
  const res2 = await request(res1)
  console.log(res2) // 2秒后输出 20
}
fn()
截屏2021-09-11 下午9.57.58.png

其实就类似于生活中的排队，咱们生活中排队买东西，肯定是要上一个人买完，才轮到下一个人。而上面也一样，在async函数中，await规定了异步操作只能一个一个排队执行，从而达到用同步方式，执行异步操作的效果，这里注意了：await只能在async函数中使用，不然会报错哦

刚刚上面的例子await后面都是跟着异步操作Promise，那如果不接Promise会怎么样呢？

function request(num) { // 去掉Promise
  setTimeout(() => {
    console.log(num * 2)
  }, 1000)
}

async function fn() {
  await request(1) // 2
  await request(2) // 4
  // 1秒后执行完  同时输出
}
fn()

可以看出，如果await后面接的不是Promise的话，其实是达不到排队的效果的

说完await，咱们聊聊async吧，async是一个位于function之前的前缀，只有async函数中，才能使用await。那async执行完是返回一个什么东西呢？

async function fn () {}
console.log(fn) // [AsyncFunction: fn]
console.log(fn()) // Promise {<fulfilled>: undefined}

可以看出，async函数执行完会自动返回一个状态为fulfilled的Promise，也就是成功状态，但是值却是undefined，那要怎么才能使值不是undefined呢？很简单，函数有return返回值就行了

async function fn (num) {
  return num
}
console.log(fn) // [AsyncFunction: fn]
console.log(fn(10)) // Promise {<fulfilled>: 10}
fn(10).then(res => console.log(res)) // 10

可以看出，此时就有值了，并且还能使用then方法进行输出

总结

总结一下async/await的知识点

  • await只能在async函数中使用，不然会报错
  • async函数返回的是一个状态为fuifilled的Promise对象，有无值看有无return值
  • await后面只有接了Promise才能实现排队效果
  • async/await作用是用同步方式，执行异步操作

什么是语法糖？

前面说了，async/await是一种语法糖，诶！好多同学就会问，啥是语法糖呢？我个人理解就是，语法糖就是一个东西，这个东西你就算不用他，你用其他手段也能达到这个东西同样的效果，但是可能就没有这个东西这么方便了。

  • 举个生活中的例子吧：你走路也能走到北京，但是你坐飞机会更快到北京。
  • 举个代码中的例子吧：ES6的class也是语法糖，因为其实用普通function也能实现同样效果

回归正题，async/await是一种语法糖，那就说明用其他方式其实也可以实现他的效果，我们今天就是讲一讲怎么去实现async/await，用到的是ES6里的迭代函数——generator函数

generator函数

基本用法

generator函数跟普通函数在写法上的区别就是，多了一个星号*，并且只有在generator函数中才能使用yield，什么是yield呢，他相当于generator函数执行的中途暂停点，比如下方有3个暂停点。而怎么才能暂停后继续走呢？那就得使用到next方法，next方法执行后会返回一个对象，对象中有value 和 done两个属性

  • value：暂停点后面接的值，也就是yield后面接的值
  • done：是否generator函数已走完，没走完为false，走完为true
function* gen() {
  yield 1
  yield 2
  yield 3
}
const g = gen()
console.log(g.next()) // { value: 1, done: false }
console.log(g.next()) // { value: 2, done: false }
console.log(g.next()) // { value: 3, done: false }
console.log(g.next()) // { value: undefined, done: true }

可以看到最后一个是undefined，这取决于你generator函数有无返回值

function* gen() {
  yield 1
  yield 2
  yield 3
  return 4
}
const g = gen()
console.log(g.next()) // { value: 1, done: false }
console.log(g.next()) // { value: 2, done: false }
console.log(g.next()) // { value: 3, done: false }
console.log(g.next()) // { value: 4, done: true }
截屏2021-09-11 下午9.46.17.png

yield后面接函数

yield后面接函数的话，到了对应暂停点yield，会马上执行此函数，并且该函数的执行返回值，会被当做此暂停点对象的value

function fn(num) {
  console.log(num)
  return num
}
function* gen() {
  yield fn(1)
  yield fn(2)
  return 3
}
const g = gen()
console.log(g.next()) 
// 1
// { value: 1, done: false }
console.log(g.next())
// 2
//  { value: 2, done: false }
console.log(g.next()) 
// { value: 3, done: true }

yield后面接Promise

前面说了，函数执行返回值会当做暂停点对象的value值，那么下面例子就可以理解了，前两个的value都是pending状态的Promise对象

function fn(num) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(num)
    }, 1000)
  })
}
function* gen() {
  yield fn(1)
  yield fn(2)
  return 3
}
const g = gen()
console.log(g.next()) // { value: Promise { <pending> }, done: false }
console.log(g.next()) // { value: Promise { <pending> }, done: false }
console.log(g.next()) // { value: 3, done: true }
截屏2021-09-11 下午10.51.38.png

其实我们想要的结果是，两个Promise的结果1 和 2，那怎么做呢？很简单，使用Promise的then方法就行了

const g = gen()
const next1 = g.next()
next1.value.then(res1 => {
  console.log(next1) // 1秒后输出 { value: Promise { 1 }, done: false }
  console.log(res1) // 1秒后输出 1

  const next2 = g.next()
  next2.value.then(res2 => {
    console.log(next2) // 2秒后输出 { value: Promise { 2 }, done: false }
    console.log(res2) // 2秒后输出 2
    console.log(g.next()) // 2秒后输出 { value: 3, done: true }
  })
})
截屏2021-09-11 下午10.38.37.png

next函数传参

generator函数可以用next方法来传参，并且可以通过yield来接收这个参数，注意两点

  • 第一次next传参是没用的，只有从第二次开始next传参才有用
  • next传值时，要记住顺序是，先右边yield，后左边接收参数
function* gen() {
  const num1 = yield 1
  console.log(num1)
  const num2 = yield 2
  console.log(num2)
  return 3
}
const g = gen()
console.log(g.next()) // { value: 1, done: false }
console.log(g.next(11111))
// 11111
//  { value: 2, done: false }
console.log(g.next(22222)) 
// 22222
// { value: 3, done: true }
截屏2021-09-11 下午10.53.02.png

Promise+next传参

前面讲了

  • yield后面接Promise
  • next函数传参

那这两个组合起来会是什么样呢？

function fn(nums) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(nums * 2)
    }, 1000)
  })
}
function* gen() {
  const num1 = yield fn(1)
  const num2 = yield fn(num1)
  const num3 = yield fn(num2)
  return num3
}
const g = gen()
const next1 = g.next()
next1.value.then(res1 => {
  console.log(next1) // 1秒后同时输出 { value: Promise { 2 }, done: false }
  console.log(res1) // 1秒后同时输出 2

  const next2 = g.next(res1) // 传入上次的res1
  next2.value.then(res2 => {
    console.log(next2) // 2秒后同时输出 { value: Promise { 4 }, done: false }
    console.log(res2) // 2秒后同时输出 4

    const next3 = g.next(res2) // 传入上次的res2
    next3.value.then(res3 => {
      console.log(next3) // 3秒后同时输出 { value: Promise { 8 }, done: false }
      console.log(res3) // 3秒后同时输出 8

       // 传入上次的res3
      console.log(g.next(res3)) // 3秒后同时输出 { value: 8, done: true }
    })
  })
})
截屏2021-09-11 下午11.05.44.png

实现async/await

其实上方的generator函数的Promise+next传参，就很像async/await了，区别在于

  • gen函数执行返回值不是Promise，asyncFn执行返回值是Promise
  • gen函数需要执行相应的操作，才能等同于asyncFn的排队效果
  • gen函数执行的操作是不完善的，因为并不确定有几个yield，不确定会嵌套几次
截屏2021-09-11 下午11.53.41.png

那我们怎么办呢？我们可以封装一个高阶函数。什么是高阶函数呢？高阶函数的特点是：参数是函数，返回值也是函数。下方的highorderFn就是一个高阶函数

function highorderFn(函数) {
    // 一系列处理
    
    return 函数
}

我们可以封装一个高阶函数，接收一个generator函数，并经过一系列处理，返回一个具有async函数功能的函数

function generatorToAsync(generatorFn) {
  // 经过一系列处理
  
  return 具有async函数功能的函数
}

返回值Promise

之前我们说到，async函数的执行返回值是一个Promise，那我们要怎么实现相同的结果呢

function* gen() {

}

const asyncFn = generatorToAsync(gen)

console.log(asyncFn()) // 期望这里输出 Promise

其实很简单，generatorToAsync函数里做一下处理就行了

function* gen() {

}
function generatorToAsync (generatorFn) {
  return function () {
    return new Promise((resolve, reject) => {

    })
  }
}

const asyncFn = generatorToAsync(gen)

console.log(asyncFn()) // Promise

加入一系列操作

咱们把之前的处理代码，加入generatorToAsync函数中

function fn(nums) {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve(nums * 2)
    }, 1000)
  })
}
function* gen() {
  const num1 = yield fn(1)
  const num2 = yield fn(num1)
  const num3 = yield fn(num2)
  return num3
}
function generatorToAsync(generatorFn) {
  return function () {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      const g = generatorFn()
      const next1 = g.next()
      next1.value.then(res1 => {

        const next2 = g.next(res1) // 传入上次的res1
        next2.value.then(res2 => {

          const next3 = g.next(res2) // 传入上次的res2
          next3.value.then(res3 => {

            // 传入上次的res3
            resolve(g.next(res3).value)
          })
        })
      })
    })
  }
}

const asyncFn = generatorToAsync(gen)

asyncFn().then(res => console.log(res)) // 3秒后输出 8

可以发现，咱们其实已经实现了以下的async/await的结果了

async function asyncFn() {
  const num1 = await fn(1)
  const num2 = await fn(num1)
  const num3 = await fn(num2)
  return num3
}
asyncFn().then(res => console.log(res)) // 3秒后输出 8

完善代码

上面的代码其实都是死代码，因为一个async函数中可能有2个await，3个await，5个await ，其实await的个数是不确定的。同样类比，generator函数中，也可能有2个yield，3个yield，5个yield，所以咱们得把代码写成活的才行

function generatorToAsync(generatorFn) {
  return function() {
    const gen = generatorFn.apply(this, arguments) // gen有可能传参

    // 返回一个Promise
    return new Promise((resolve, reject) => {

      function go(key, arg) {
        let res
        try {
          res = gen[key](arg) // 这里有可能会执行返回reject状态的Promise
        } catch (error) {
          return reject(error) // 报错的话会走catch，直接reject
        }

        // 解构获得value和done
        const { value, done } = res
        if (done) {
          // 如果done为true，说明走完了，进行resolve(value)
          return resolve(value)
        } else {
          // 如果done为false，说明没走完，还得继续走

          // value有可能是：常量，Promise，Promise有可能是成功或者失败
          return Promise.resolve(value).then(val => go('next', val), err => go('throw', err))
        }
      }

      go("next") // 第一次执行
    })
  }
}

const asyncFn = generatorToAsync(gen)

asyncFn().then(res => console.log(res))

这样的话，无论是多少个yield都会排队执行了，咱们把代码写成活的了

示例

async/await版本

async function asyncFn() {
  const num1 = await fn(1)
  console.log(num1) // 2
  const num2 = await fn(num1)
  console.log(num2) // 4
  const num3 = await fn(num2)
  console.log(num3) // 8
  return num3
}
const asyncRes = asyncFn()
console.log(asyncRes) // Promise
asyncRes.then(res => console.log(res)) // 8

使用generatorToAsync函数的版本

function* gen() {
  const num1 = yield fn(1)
  console.log(num1) // 2
  const num2 = yield fn(num1)
  console.log(num2) // 4
  const num3 = yield fn(num2)
  console.log(num3) // 8
  return num3
}

const genToAsync = generatorToAsync(gen)
const asyncRes = genToAsync()
console.log(asyncRes) // Promise
asyncRes.then(res => console.log(res)) // 8

结语

如果你觉得此文对你有一丁点帮助，点个赞，鼓励一下林三心哈哈。或者可以加入我的摸鱼群 想进学习群，摸鱼群，请加我vxmeron857287645我会定时直播模拟面试，答疑解惑


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