【异步系列四】async await 原理解析之爱上 async/await

前言

异步编程一直是 JavaScript 中比较麻烦但相当重要的一件事情，一直也有人在提出各种方案，试图解决这个问题。

从回调函数到 Promise 对象，再到 Generator 函数，每次都有所改进，但都不彻底，直到出现了 async 函数，很多人认为它是异步操作的终极解决方案。

但很多人对于async 和 await 的原理却一知半解，只知道可以解决异步问题，知其然，不知其所以然。所以，本篇文章对于async、await 的原理进行详细解释，希望可以帮到大家。有疑问，欢迎留言评论。

1. async await 是什么

async、await 是 ES8（ECMAScript 2017）引入的新语法，用来简化 Promise 异步操作。

async 是 “异步”的简写，await 可以认为是 async await 的简写

async 用来声明一个 function 是异步的，await 用来等待一个异步方法执行完成。

有个规定：await 只能出现在 async 函数中

2. async

首先，先了解 async 函数返回的是什么？以下面代码为例

看到这里，就会发现，async 声明的函数，返回的结果是一个 Promise 对象。如果在函数中 return 一个直接量，async 会把这个直接量通过 Promise.resolve() 封装成 Promise 对象。

补充：

Promise.resolve(x) 等价于 new Promise(resolve => resolve(x))，用于快速封装字面量对象或其他对象，将其封装成 Promise 实例。

如果 async 函数没有返回值。

通过一个简单的例子区分 async 关键字函数和普通函数的区别

async function fn1(){return 123
}function fn2(){return 123
}
console.log(fn1())
console.log(fn2())//输出结果为：
// Promise {<fulfilled>: 123}
// 123

从这里我们可以看出来，带有 async 关键字的函数，相比较普通函数，无非是把返回值包装了下。

注意

async 表示函数内部有异步操作
await 关键字要写在 async 关键字函数的内部，写在外面会报错。

3. await

一般来说，认为 await 在等待一个 async 函数完成。不过按照语法来看，await 等待的是一个表达式。这个表达式的计算结果是 Promise 对象或者其他值。

因为 async 函数返回的是一个 Promise 对象，所以 await 可以用于等待一个 async 函数的返回值—这也可以说是 await 在等 async 函数。但要清楚，**它等的实际上是一个返回值。**注意到 await 不仅仅用于等 Promise 对象，它可以等任何表达式的结果。所以，await 后面是可以接普通函数调用或者直接量的。

一句话：await 等待的是右侧表达式的返回值！！！

比如下面的例子

function getData() {return '哈哈哈'
}async function testAsync() {return Promise.resolve('hello async')
}
async function test() {const v1 = await getData()const v2 = await testAsync()console.log(v1)console.log(v2)
}test()// 输出的结果为：
// 哈哈哈
// hello async

如果 await 等到的不是一个 Promise 对象，那么 await 表达式的运算结果就是它等到的东西，比如返回的是字符串，那么运算结果就是字符串
如果 await 等到的是一个 Promise 对象，await 就开始忙起来，它会阻塞后面的代码，等着 Promise 对象 resolve，然后得到 resolve 的值，作为 await 表达式的运算结果。

看到上面的 “阻塞”，不要慌，这就是 await 必须用在 async 函数中的原因。async 调用不会造成阻塞，它内部所有的阻塞都被封装在一个 Promise 中，而 await 会等待这个 Promise 完成，并将其 resolve 的结果返回出来。

4. async / await 的优势

单一的 Promise 链并不能发现 async/await 的优势，真正能体现出其优势的是其处理多个 Promise 组成的 then 链的时候（Promise 通过 then 链来解决多层回调的问题，现在又需要 async/await 来进一步优化它）。

假设一个逻辑，分多个步骤完成，每一个步骤都是异步的，并且依赖于上一个步骤的结果。（简单来说，每一个异步都要按指定的顺序来了执行）我们用 setTimeout 来进行一次模拟异步操作。

/**
传入参数 n，表示这个函数执行的时间（毫秒）
执行的结果是 n + 200，这个值将用于下一步骤
*/function getData(n) {return new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(n + 200), n)})
}function step1(n) {console.log(`step1 with ${n}`)return getData(n)
}function step2(n) {console.log(`step2 with ${n}`)return getData(n)
}function step3(n) {console.log(`step3 with ${n}`)return getData(n)
}

4.1 使用 Promise 的方法来实现这三个处理

function getData(n) {return new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(n + 200), n)})
}function step1(n) {console.log(`step1 with ${n}`)return getData(n)
}function step2(n) {console.log(`step2 with ${n}`)return getData(n)
}function step3(n) {console.log(`step3 with ${n}`)return getData(n)
}function getDataByPromise() {console.time('用时')const time1 = 300step1(time1).then((time2) => step2(time2)).then(time3 => step3(time3)).then(result => {console.log('最终结果是：', result)console.timeEnd('用时')})
}getDataByPromise()

输入结果如下图所示：

输出结果是 result 是 step3 的参数 900。getDataByPromise() 顺序执行了三个步骤，一共用时 300 + 500 + 700 = 1500 毫秒，和 console.time / console.timeEnd 的计算结果基本一致。

console.time() 和 console.timeEnd() 这两个方法可以用来让 Web开发工程师测量一个JavaScript 脚本程序执行消耗的时间，随着WEB应用越来越重要，JavaScript的执行性能也越发受到重视，Web开发人员知道一些性能测试机器是必须的。

4.2 使用 asycn / await 方式

如果换成 async / await来实现，写法应该是怎么样的，且执行时间有变化吗，且看下面代码。


function getData(n) {return new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(n + 200), n)})
}function step1(n) {console.log(`step1 with ${n}`)return getData(n)
}function step2(n) {console.log(`step2 with ${n}`)return getData(n)
}function step3(n) {console.log(`step3 with ${n}`)return getData(n)
}async function getDataByAwait() {console.time('用时')const time1 = 300const time2 = await step1(time1)const time3 = await step2(time2)const result = await step3(time3)console.log('最终结果是：', result)console.timeEnd('用时')
}getDataByAwait()

输出结果如下图所示：

结果和之前的 Promise 结果是一样的，但相比之下，使用 async / await 方式的代码清晰明了，就像同步代码一样。

5. 更加凸显async / await 优势的例子，看完绝对会爱上它

将上面的代码实例的要求修改一下，仍然是3个步骤，但每一个步骤都需要用到之前的结果。

function getData(n) {return new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(n + 200), n)})
}function step1(n) {console.log(`step1 with ${n}`)return getData(n)
}function step2(m, n) {console.log(`step2 with ${m} and ${n}`)return getData(m + n)
}function step3(k, m, n) {console.log(`step3 with ${k} and ${m} and ${n}`)return getData(k, m, n)
}

5.1 使用 async/await 方式

function getData(n) {return new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(n + 200), n)})
}function step1(n) {console.log(`step1 值为 ${n}`)return getData(n)
}function step2(m, n) {console.log(`step2 值为 ${m} + ${n}`)return getData(m + n)
}function step3(k, m, n) {console.log(`step3 值为 ${k} + ${m} + ${n}`)return getData(k + m + n)
}async function getDataByAwait() {const time1 = 300console.time('用时')const time2 = await step1(time1)const time3 = await step2(time1, time2)const result = await step3(time1, time2, time3)console.log('最终结果是：', result)console.timeEnd('用时')
}getDataByAwait()

输出结果如下图所示：

看到这里，发现使用 async / await 的写法和刚才好像没什么区别，只是执行时间变长了。

别急，等看完下面使用 Promise 的写法，你就会爱上 async / await。

5.2 使用 Promise 方式

function getDataByPromise() {const time1 = 300console.time('用时')step1(time1).then(time2 => {return step2(time1, time2).then(time3 => [time1, time2, time3])}).then(times => {const [time1, time2, time3] = timesreturn step3(time1, time2, time3)}).then(result => {console.log('最终结果是：', result)console.timeEnd('用时')})
}getDataByPromise()

输出结果为：

看到这里，是不是认为 async / await 的写法真的是太妙了，对于上面的逻辑来说，使用 Promise 的方式，写法太复杂了，尤其是那一堆参数传递处理，看着就令人头疼。

6. 使用 async/await 时，Promise 有可能返回 rejected 的状态

看到这里，相信大家对 async/await 有了一定的理解并且爱上了它。但我们还需要考虑一种情况：我们知道，Promise 被 new 了之后会有两种状态：fulfilled（成功）和 rejected（失败），上面的代码都是基于成功的状态，但Promise也有可能会返回 rejected 状态啊，如果不进行处理，页面会报错。下面会介绍 Promise 返回 rejected 状态时的处理方式。

我们在使用 async/await 的时候，由于 Promise 运行结果可能是 rejected，所以我们最好把 await 命令放在 try catch 代码块中。

举一个例子方便大家理解：

async getData = () => {try {await step1(200)} catch(err) {console.log(err)}
}// 另一种写法
async getData = () => {await step1(200).catch(err = > console.log(err))
}