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17 async 函数
17.1 含义
- ES2017 标准引入了 async 函数，使得异步操作变得更加方便。
async 函数是什么？一句话，它就是 Generator 函数的语法糖。
前文有一个 Generator 函数，依次读取两个文件。
const fs = require('fs');
const readFile = function (fileName) {
return new Promise(function (resolve, reject) {
fs.readFile(fileName, function(error, data) {
if (error) return reject(error);
resolve(data);
});
});
};
const gen = function* () {
const f1 = yield readFile('/etc/fstab');
const f2 = yield readFile('/etc/shells');
console.log(f1.toString());
console.log(f2.toString());
};
写成async函数，就是下面这样。
const asyncReadFile = async function () {
const f1 = await readFile('/etc/fstab');
const f2 = await readFile('/etc/shells');
console.log(f1.toString());
console.log(f2.toString());
};
一比较就会发现，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。
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。你可以用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。
17.2 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。
下面是一个例子。
async function getStockPriceByName(name) {
const symbol = await getStockSymbol(name);
const 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', 50);
上面代码指定 50 毫秒以后，输出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，上面的例子也可以写成下面的形式。
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 () => {};
17.3 语法
- async函数的语法规则总体上比较简单，难点是错误处理机制。
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
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。
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。
- 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。
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。具体的执行机制，可以参考后文的“async 函数的实现原理”。
- 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 {
const val1 = await firstStep();
const val2 = await secondStep(val1);
const val3 = await thirdStep(val1, val2);
console.log('Final: ', val3);
}
catch (err) {
console.error(err);
}
}
使用注意点
- 第一点，前面已经说过，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。
- 第二点，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。
- 第三点，await命令只能用在async函数之中，如果用在普通函数，就会报错。
17.4 async 函数的实现原理
- 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。
17.5 与其他异步处理方法的比较
17.6 实例：按顺序完成异步操作
- 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。
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。
17.7 异步遍历器
- ES2018 引入了”异步遍历器“（Async Iterator），为异步操作提供原生的遍历器接口，即value和done这两个属性都是异步产生。
异步遍历的接口
- 异步遍历器的最大的语法特点，就是调用遍历器的next方法，返回的是一个 Promise 对象。
asyncIterator
.next()
.then(
({ value, done }) => /* ... */
);
上面代码中，asyncIterator是一个异步遍历器，调用next方法以后，返回一个 Promise 对象。因此，可以使用then方法指定，这个 Promise 对象的状态变为resolve以后的回调函数。回调函数的参数，则是一个具有value和done两个属性的对象，这个跟同步遍历器是一样的。
- 我们知道，一个对象的同步遍历器的接口，部署在Symbol.iterator属性上面。同样地，对象的异步遍历器接口，部署在Symbol.asyncIterator属性上面。不管是什么样的对象，只要它的Symbol.asyncIterator属性有值，就表示应该对它进行异步遍历。
for await……of
- 前面介绍过，for…of循环用于遍历同步的 Iterator 接口。新引入的for await…of循环，则是用于遍历异步的 Iterator 接口。
async function f() {
for await (const x of createAsyncIterable(['a', 'b'])) {
console.log(x);
}
}
// a
// b
上面代码中，createAsyncIterable()返回一个拥有异步遍历器接口的对象，for…of循环自动调用这个对象的异步遍历器的next方法，会得到一个 Promise 对象。await用来处理这个 Promise 对象，一旦resolve，就把得到的值（x）传入for…of的循环体。
- 如果next方法返回的 Promise 对象被reject，for await…of就会报错，要用try…catch捕捉。
async function () {
try {
for await (const x of createRejectingIterable()) {
console.log(x);
}
} catch (e) {
console.error(e);
}
}
异步 Generator 函数
- 就像 Generator 函数返回一个同步遍历器对象一样，异步 Generator 函数的作用，是返回一个异步遍历器对象。
- 在语法上，异步 Generator 函数就是async函数与 Generator 函数的结合。
async function* gen() {
yield 'hello';
}
const genObj = gen();
genObj.next().then(x => console.log(x));
// { value: 'hello', done: false }
上面代码中，gen是一个异步 Generator 函数，执行后返回一个异步 Iterator 对象。对该对象调用next方法，返回一个 Promise 对象。
- 异步遍历器的设计目的之一，就是 Generator 函数处理同步操作和异步操作时，能够使用同一套接口。
- 异步 Generator 函数内部，能够同时使用await和yield命令。可以这样理解，await命令用于将外部操作产生的值输入函数内部，yield命令用于将函数内部的值输出。
- 注意，普通的 async 函数返回的是一个 Promise 对象，而异步 Generator 函数返回的是一个异步 Iterator 对象。可以这样理解，async 函数和异步 Generator 函数，是封装异步操作的两种方法，都用来达到同一种目的。区别在于，前者自带执行器，后者通过 for await…of 执行，或者自己编写执行器。
- 异步 Generator 函数出现以后，JavaScript 就有了四种函数形式：普通函数、async 函数、Generator 函数和异步 Generator 函数。请注意区分每种函数的不同之处。基本上，如果是一系列按照顺序执行的异步操作（比如读取文件，然后写入新内容，再存入硬盘），可以使用 async 函数；如果是一系列产生相同数据结构的异步操作（比如一行一行读取文件），可以使用异步 Generator 函数。
- 异步 Generator 函数也可以通过next方法的参数，接收外部传入的数据。
const writer = openFile('someFile.txt');
writer.next('hello'); // 立即执行
writer.next('world'); // 立即执行
await writer.return(); // 等待写入结束
上面代码中，openFile是一个异步 Generator 函数。next方法的参数，向该函数内部的操作传入数据。每次next方法都是同步执行的，最后的await命令用于等待整个写入操作结束。
yield* 语句
- yield*语句也可以跟一个异步遍历器。
async function* gen1() {
yield 'a';
yield 'b';
return 2;
}
async function* gen2() {
// result 最终会等于 2
const result = yield* gen1();
}
上面代码中，gen2函数里面的result变量，最后的值是2。
与同步 Generator 函数一样，for await…of循环会展开yield*。
(async function () {
for await (const x of gen2()) {
console.log(x);
}
})();
// a
// b