async/await的实现原理（手动实现）

为什么要引入async/await操作符？

对于js的异步编程场景，无论是使用xhr回调还是promise回调，当异步操作过多并且每个动作之间存在依赖关系（即需要串行执行）时，代码的可读性和维护性会变得很差。async/await以同步代码的形式很好地解决了这个问题。

因为async/await的底层实现使用generator和promise，所以首先要了解generator的原理。

生成器函数（generator）

function* genDemo() {
    console.log("开始执行第一段")
    yield 'generator 2'

    console.log("开始执行第二段")
    yield 'generator 2'

    console.log("开始执行第三段")
    yield 'generator 2'

    console.log("执行结束")
    return 'generator 2'
}

console.log('main 0')
let gen = genDemo()
console.log(gen.next().value)
console.log('main 1')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 2')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 3')
console.log(gen.next().value)
console.log('main 4')

带*号的函数就叫生成器函数，是可以暂定执行和恢复执行的。

在执行过程中，如果遇到yield关键字，函数会返回关键字后面的内容给外部，然后暂停执行。

外部可以使用next方法来恢复执行该函数。

v8是如何实现函数的执行和恢复的呢？这里需要引入协程的概念。

协程

协程是一种比线程更轻量级的存在，可以理解为是在线程上运行的任务。一个线程可以存在多个协程，但同时只能执行一个协程。如果当前执行的是A协程，要启动B协程就需要暂停A协程，把js主线程的控制权交给B协程，这样表现为A协程暂停，B协程开始执行，此时我们把A协程称为B协程的父协程。

分析上面的示例代码，执行过程如下：

1. js主线程执行genDemo方法，生成gen协程。
2. js主线程执行gen.next方法，此时js引擎会保存当前主线程（父协程）调用栈信息，开始执行gen协程。
3. gen协程碰上yield关键词，会保存当前gen协程的调用栈信息，并将关键词后的内容返回给父协程，并暂定执行gen协程，恢复执行父协程（即外部代码）；
4. 后续反复执行2和3的步骤，直接主线程代码执行完。

结论：

gen协程和父协程是交替执行的，它们通过yield和next配合完成切换。

async/await

async：

async function foo() {   
 console.log(1);   
 return 2
}
var p = foo();
console.log(p);
// 1
// Promise { 2 }

从以上代码可以得知，async声明后的函数返回了一个Promise对象，状态是resolved，上述代码等价于

function foo() {   
    console.log(1);    
    return new Promise(resolve => resolve(2))
}
var p = foo();
console.log(p);

await：

async function foo() {    
    console.log(1)    
    let a = await 100    
    console.log(a)    
    console.log(2)
}
console.log(0)
foo()
console.log(3)
// 0
// 1
// 3
// 100
// 2

分析执行过程：

1. 输出0；
2. 主线程保存父协程调用栈信息，开始执行foo协程，输出1；
3. 遇到await操作符，await操作符干了很多事情。
   let a = await 100；首先相当于执行了new Promise(resolve => resolve(100));
   然后将主线程控制权交给父协程，同时将该promise对象返回给父协程；
4. 父协程调用promise对象的then方法，监控promise状态的改变。
5. 输出3，宏任务队列执行完成；
6. 检查微任务队列，执行promise对象的then方法回调，并将返回值传给foo协程，并执行foo协程；
7. 输出100，输出2；
8. 完成；

手动实现async、await

​​​​​​​

1. 创建启动函数，**传入生成器函数**（判断传入值是否生成器函数）

2. 创建执行函数（**接收一个参数**，每次 next 后的返回值 => { value , done }）

– 通过判断 v.done 决定递归是否结束

– 递归执行自身，并判断返回值，如果是 **promise对象** 就调用 .then 等待异步执行后，执行 next 并将 promise 结果传入；如果是**基本类型**就直接执行 next 函数，传入 value 值即可

3. **执行启动函数**，传入（generator.next()）

// promise 函数
function getData (data, time = 1000) {
    // 返回 promise 对象
    if (typeof data === 'object') {
        return new Promise(function (resolve, reject) {
            setTimeout(function () {
                resolve(data)
            }, time)
        })
    }
    // 返回普通类型
    else {
        return data
    }
}

// function* => async function
function* test () {
    let res1 = yield getData("字符串");     // yield => await
    console.log("res1", res1);
    let res2 = yield getData({ data: [1, 2, 3] });
    console.log("res2", res2);
    let res3 = yield getData({ data: { a: 1 } }, 3000);
    console.log("res3", res3);
    let res4 = yield getData(true);
    console.log("res4", res4);
}

// async await 底层原理：启动一个自执行的生成器函数
function start (fn) {
    // 1 判断是否传入生成器函数
    if (fn.constructor.name != 'GeneratorFunction') {
        throw new Error('it is not a generator function.')
    }
    // 2 执行获取生成器对象
    let generator = fn()
    // 3 创建一个执行函数（val => 执行 next 函数后的值）
    let execute = (val) => {
        // 1 递归结束
        if (val.done) return;
        // 2 判断类型
        if (val.value instanceof Promise) {
            // 3 递归执行
            val.value.then(res => {
                execute(generator.next(res))
            }, err => {
                generator.throw(err)
            })
        } else {
            // 3 递归执行
            Promise.resolve(val.value).then(res => {
                execute(generator.next(res))
            })
        }
    }
    // 4 启动执行函数
    execute(generator.next())
}

console.log(1);
start(test)
console.log(2);

代码007普通

打赏 收藏 海报 链接