[转] ES6中的async函数
一、概述
async 函数是 Generator 函数的语法糖
使用Generator 函数，依次读取两个文件代码如下
var fs = require('fs');
var readFile = function (fileName) {
return new Promise(function (resolve, reject) {
fs.readFile(fileName, function(error, data) {
if (error) return reject(error);
resolve(data);
});
});
};
var gen = function* () {
var f1 = yield readFile('/etc/fstab');
var f2 = yield readFile('/etc/shells');
console.log(f1.toString());
console.log(f2.toString());
};
写成async函数，就是下面这样
var asyncReadFile = async function () {
var f1 = await readFile('/etc/fstab');
var f2 = await readFile('/etc/shells');
console.log(f1.toString());
console.log(f2.toString());
};
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
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
var result = 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，或者用co模块，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、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，但这时等同于同步操作）
4、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。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
二、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
async function getStockPriceByName(name) {
var symbol = await getStockSymbol(name);
var stockPrice = await getStockPrice(symbol);
return stockPrice;
}
getStockPriceByName('goog').then(function (result) {
console.log(result);
});
上面代码是一个获取股票报价的函数，函数前面的async关键字，表明该函数内部有异步操作。调用该函数时，会立即返回一个Promise对象
下面是另一个例子，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', 2000);
上面代码指定2秒以后，输出hello world。也就是说asyncPrint执行时候遇到await就先返回出来一个promise，等await的函数timeout执行完成之后，也就是2s后，再接着执行console.log(value)，打印'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，上面例子也可写成下面形式
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 () => {};
三、语法
1、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
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
2、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
async function getTitle(url) {
let response = await fetch(url);
let html = await response.text();
return html.match(/<title>([\s\S]+)<\/title>/i)[1];
}
getTitle('https://tc39.github.io/ecma262/').then(console.log)
上面代码中，函数getTitle内部有三个操作：抓取网页、取出文本、匹配页面标题。只有这三个操作全部完成，才会执行then方法里面的console.log
3、await命令
正常情况下，await命令后面是一个 Promise 对象。如果不是，会被转成一个立即resolve的 Promise 对象
async function f() {
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，它被转成 Promise 对象，并立即resolve。
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
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
只要一个await语句后面的 Promise 变为reject，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，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
4、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
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 {
var val1 = await firstStep();
var val2 = await secondStep(val1);
var 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
5、注意事项
（1）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);
});
}
（2）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（注意：独立的异步操作让同时触发，使用Promise.all()）缩短程序的执行时间
// 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
（3）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);
}
四、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
async function fn(args) {
// ...
}
// 等同于
function fn(args) {
return spawn(function* () {
// ...
});
}
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，基本就是前文自动执行器的翻版
function spawn(genF) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
var gen = genF();
function step(nextF) {
try {
var 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); });
});
}
五、异步比较
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
1、Promise
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
var ret = null;
// 新建一个空的Promise
var p = Promise.resolve();
// 使用then方法，添加所有动画
for(var 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
2、Generator
接着是 Generator 函数的写法
function chainAnimationsGenerator(elem, animations) {
return spawn(function*() {
var ret = null;
try {
for(var 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
3、async
最后是 async 函数的写法
async function chainAnimationsAsync(elem, animations) {
var ret = null;
try {
for(var 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
六、实例
实际开发中，经常遇到一组异步操作，需要按照顺序完成。比如，依次远程读取一组 URL，然后按照读取的顺序输出结果。
Promise 的写法如下
function logInOrder(urls) {
// 远程读取所有URL
const textPromises = urls.map(url => {
return fetch(url).then(response => response.text());
});
// 按次序输出
textPromises.reduce((chain, textPromise) => {
return chain.then(() => textPromise)
.then(text => console.log(text));
}, Promise.resolve());
}
上面代码使用fetch方法，同时远程读取一组 URL。每个fetch操作都返回一个 Promise 对象，放入textPromises数组。然后，reduce方法依次处理每个 Promise 对象，然后使用then，将所有 Promise 对象连起来，因此就可以依次输出结果。
上面这种写法不太直观，可读性比较差。下面是 async 函数实现
async function logInOrder(urls) {
for (const url of urls) {
const response = await fetch(url);
console.log(await response.text());
}
}
上面代码确实大大简化，问题是所有远程操作都是继发。只有前一个URL返回结果，才会去读取下一个URL，这样做效率很差，非常浪费时间。我们需要的是并发发出远程请求
async function logInOrder(urls) {
// 并发读取远程URL
const textPromises = urls.map(async url => {
const response = await fetch(url);
return response.text();
});
// 按次序输出
for (const textPromise of textPromises) {
console.log(await textPromise);
}
}
上面代码中，虽然map方法的参数是async函数，但它是并发执行的，因为只有async函数内部是继发执行，外部不受影响。后面的for..of循环内部使用了await，因此实现了按顺序输出
