异步发展流程 —— 异步编程的终极大招 async/await

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前言

这篇文章是异步发展流程系列的最后一篇，可能会涉及 Promise、Generators、co 等前置知识，如果对这些不是很了解可以看这个系列的前三篇：

• 异步发展流程 —— Promise 的基本使用
• 异步发展流程 —— 手写一个符合 Promise/A+ 规范的 Promise
• 异步发展流程 —— Generators + co 让异步更优雅

如果已经具备这些前置知识，那我们继续看看今天的主角，JavaScript 异步编程的终极大招 async/await。

async/await 简介

async/await 指的是两个关键字，是 ES7 引入的新标准，async 关键字用于声明 async 函数，await 关键字用来等待异步（必须是 Promise）操作，说白了 async/await 就是 Generators + co 的语法糖。

async/await 和 Generators + co 的写法非常的相似，只是把用于声明 Generator 函数的 * 关键字替换成了 async 并写在了 function 关键字的前面，把 yield 关键字替换成了 await；另外，async 函数是基于 Promise 的，await 关键字后面等待的异步操作必须是一个 Promise 实例，当然也可以是原始类型的值，只不过这时的执行效果等同于同步，与 Generator 不同的是，await 关键字前可以使用变量去接收这个正在等待的 Promise 实例执行后的结果。

async 函数的基本用法

async 函数返回一个 Promise 实例，可以使用 then 方法添加回调函数。当函数执行的时候，只要遇到 await 就会等待，直到 await 后面的同步或异步操作完成，再接着执行函数体内后面的语句。

1、async 函数声明

async 的声明方式大概有以下几种：

//  async 函数声明
// 函数声明
async function fn() {}

// 函数表达式
const fn = async function() {};

// 箭头函数
const fn = async () => {};

// 作为对象的方法
let obj = {
    async fn() {}
};

// 作为 class 的方法
class Person(name) {
    constructor () {
        this.name = name;
    }
    async getName() {
        const name = await this.name;
        return name;
    }
}

在上一篇介绍 Generators + co 的文章中我们举了一个例子，使用 NodeJS 的 fs 模块连续异步读文件，第一个文件名为 a.txt，读到的内容为 b.txt，作为要读的第二个文件的文件名，继续读 b.txt 后将读到的内容 “Hello world” 打印出来。

我们来使用 async/await 的方式来实现一下：

// async 函数实现文件读取
// 引入依赖
const fs = require("fs");
const util = require("util");

// 将 fs.readFile 转换成 Promise
const readFile = util.promisify(fs.readFile);

// 声明 async 函数
async function read(file) {
    let aData = await readFile(file, "utf8");
    let bData = await readFile(aData, "utf8");
    return bData;
}

// 调用 async 函数
read("a.txt").then(data => {
    console.log(data); // Hello world
});

其实对比上一篇文章 Generator 的案例，与 Generator 函数一样，写法像同步，执行是异步，不同的是我们即没有手动调用 next 方法，也没有借助 co 库，其实是 async 函数内部集成了类似于 co 的执行器，帮我们在异步完成后自动向下执行代码，所以说 async/await 是 Generators + co 的语法糖。

2、async 函数错误处理

async 函数内部如果执行错误可以有三种方式进行错误处理：

• 在 await 后面的 Promise 实例使用 then 方法错误的回调或 catch 方法进行错误处理；
• 如果有多个 await，可以在 async 函数执行完后使用 catch 方法统一处理；
• 由于 async 内部代码是同步的写法，多个 await 的情况也可以使用 try...catch... 进行处理。

需要注意的是，如果在 async 函数内部使用了 try...catch... 又在函数执行完后使用了 catch，错误会优先被同步的 try...catch... 捕获到，后面的 catch 就不会再捕获了。

// async 函数异常捕获
// 第一种
async function fn() {
    let result = await Promise.reject("error").catch(err => {
        console.log(err);
    });
}

fn(); // error

// 第二种
async function fn() {
    try {
        let val1 = await Promise.reject("error");
        let val2 = await Promise.resolve("success");
    } catch (e) {
        console.log(e);
    }
}

fn(); // error

// 第三种
async function fn() {
    let val1 = await Promise.resolve("success");
    let val2 = await Promise.reject("error");
}

fn().catch((err => console.log(err))); // error

3、await 异步并发

在 async 函数中，如果有多个 await 互不依赖，这种情况下如果执行一个，等待一个完成，再执行一个，再等待完成，这样是很浪费性能的，所以我们要把这些异步操作同时触发。

假设我们异步读取两个文件，且这两个文件不相关，我可以使用下面的方式来实现：

// await 异步并发
// 前置
const fs = require("fs");
const util = require("util");
const readFile = util.promisify(fs.readFile);

// 需要改进的 async 函数
async function fn() {
    let aData = await readFile("a.txt", "utf8");
    let bData = await readFile("b.txt", "utf8");
    return [aData, bData];
}

fn();

// 在 async 函数外部触发异步
let aDataPromise = readFile("a.txt", "utf8");
let bDataPromise = readFile("b.txt", "utf8");

async function fn() {
    let aData = await aDataPromise;
    let bData = await bDataPromise;
    return [aData, bData];
}

fn();

// 使用 Promise.all
async function fn() {
    let dataArr = await Promise.all(
        readFile("a.txt", "utf8"),
        readFile("a.txt", "utf8")
    );
    return dataArr;
}

fn();

4、使用 async/await 的注意点

使用 async/await 应注意以下几点：

• 对 await 习惯性错误处理；
• await 命令后互不依赖的异步应同时触发；
• async 函数中，函数的执行上/下文发生变化时，不能使用 await（如使用 forEach 循环的回调中）。

针对第一点，在 async 函数中 await 命令后面大多情况下是 Promise 异步操作，运行结果可能出现错误并调用 reject 函数，最好对这个 await 语句进行错误处理，具体方式参照 async 函数基本用法中关于错误处理的内容。

针对第二点，如果两个或多个 await 命令后的异步操作没有依赖关系，执行时，需先触发第一个，等待异步完成，再触发第二个，再等异步完成，依次类推，这样比较耗时，性能不好，所以应该将这些异步操作同时触发，触发方式参照 async 函数基本用法中的 await 异步并发的内容。

针对第三点，如果声明一个 async 函数并传入一个数组，数组里面存储的都是 Promise 实例，若使用 forEach 循环数组，由于函数的执行上/下文发生了变化，此时使用 await 命令会报错。

// 循环内使用 await
// 创建 Promise 实例
let p1 = Promise.resolve("p1 success");
let p2 = Promise.resolve("p2 success");
let p3 = Promise.resolve("p3 success");


// async 函数
async function fn(promises) {
    promise.forEach(function (promise) {
        await promise;
    });
}

fn([p1, p2, p3]); // 执行时报错


// 修改方式
async function fn(promises) {
    for(let i = 0; i < promises.length; i++) {
        await pormises[i];
    }
}

fn([p1, p2, p3]); // 正常执行

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总结

async/await 的实现原理，其实就是在 async 函数内部逻辑映射成了 Generator 函数并集成了一个类似于 co 的执行器，所以我们使用 async/await 的时候，代码更简洁，没有了自己触发遍历器的 next 或调用 co 充当执行器的过程，只需要关心 async 函数的内部逻辑就可以了，因为写法与同步相同，更提高了代码的可读性，所以说 async/await 是异步编程的终极大招。

由于 async/await 是 ES7 规范，在浏览器端的支持并不是那么的友好，所以现在这种写法多用在 NodeJS 的异步操作当中，在 NodeJS 框架 Koa 2.x 版本得到广泛应用。

最后希望大家在读过异步发展流程这个系列之后，对 JavaScript 异步已经有了较深的认识，并可以在不同情况下游刃有余的使用这些处理异步的编程手段。