面试官: 说说你对async的理解
- 2020 年 4 月 11 日
- 筆記
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TL;DR
async是generator和promise的语法糖，利用迭代器的状态机和promise来进行自更新!
如果懒得往下看，可以看下这个极其简易版本的实现方式:
// 复制粘贴即可直接运行 function stateMac (arr) { let val; return { next(){ if ((val = arr.shift())) { return { value: val, done: false } } else { return { done: true } } } } } function asyncFn(arr) { const iterator = stateMac(arr); function doSelf () { const cur = iterator.next(); const value = cur.value; if (cur.done) { console.log('done'); return; } switch (true) { case value.then && value.toString() === '[object Promise]': value.then((result) => { console.log(result); doSelf(); }) break; case typeof value === 'function': value(); doSelf(); break; default: console.log(value); doSelf(); } } doSelf(); } const mockAsync = [ 1, new Promise((res) => { setTimeout(function () { res('promise'); }, 3000); }), function () { console.log('测试'); } ]; console.log('开始'); asyncFn(mockAsync); console.log('结束'); 前言
async & await 和我们的日常开发紧密相连，但是你真的了解其背后的原理吗？
本文假设你对promise、generator有一定了解。
简述promise
promise就是callback的另一种写法，避免了毁掉地狱，从横向改为纵向，大大提升了可读性和美观。
至于promise的实现，按照promise A+规范一点点写就好了，完成后可以使用工具进行测试，确保你的写的东西是符合规范的。
具体实现原理，市面上有各种各样的写法，我就不多此一举了。
简述generator
generator就不像promise那样，他改变了函数的执行方式。可以理解为协程，就是说多个函数互相配合完成任务。类似于这个东西：
function generator() { return { _value: [1, 2, 3, 4], next() { return { value: this._value.shift(), done: !this._value.length }; } }; } const it = generator(); console.log(it.next()); console.log(it.next()); console.log(it.next()); console.log(it.next()); 这只是一个demo，仅供参考。
具体请参考MDN.
async & await
照我的理解，其实就是generator和promise相交的产物，被解析器识别，然后转换成我们熟知的语法。
这次要做的就是去看编译之后的结果是什么样的。
既然如此，我们就带着问题去看，不然看起来也糟心不是~
async包装的函数会返回一个什么样的promise？
// 源代码: async function fn() {} fn(); // 编译后变成了一大坨： // generator的polyfill require("regenerator-runtime/runtime"); function asyncGeneratorStep(gen, resolve, reject, _next, _throw, key, arg) { try { var info = gen[key](arg); var value = info.value; } catch (error) { reject(error); return; } if (info.done) { resolve(value); } else { Promise.resolve(value).then(_next, _throw); } } function _asyncToGenerator(fn) { return function() { var self = this, args = arguments; return new Promise(function(resolve, reject) { var gen = fn.apply(self, args); function _next(value) { asyncGeneratorStep(gen, resolve, reject, _next, _throw, "next", value); } function _throw(err) { asyncGeneratorStep(gen, resolve, reject, _next, _throw, "throw", err); } _next(undefined); }); }; } function fn() { return _fn.apply(this, arguments); } function _fn() { _fn = _asyncToGenerator( /*#__PURE__*/ regeneratorRuntime.mark(function _callee() { return regeneratorRuntime.wrap(function _callee$(_context) { while (1) { switch ((_context.prev = _context.next)) { case 0: case "end": return _context.stop(); } } }, _callee); }) ); return _fn.apply(this, arguments); } fn(); 内容也不是很多，我们一点点来看：
generator包装
fn内部调用的是_fn，一个私有方法，使用的apply绑定的this，并传入了动态参数。
_fn内调用了_asyncToGenerator方法，由于js调用栈后进先出：
读起来是这样的：fn() => _asyncToGenerator => .mark()
执行是反过来的：.mark() => _asyncToGenerator => fn()
我们先往里看，映入眼帘的是regeneratorRuntime.mark，该方法是generator的polyfill暴露的方法之一，我们去内部(require(‘regenerator-runtime/runtime’))简单看下这个mark是用来干什么的。
// 立即执行函数，适配commonjs和浏览器 (function (exports) { // 暴露mark方法 exports.mark = function (genFun) { // 兼容判断__proto__，处理老旧环境 if (Object.setPrototypeOf) { Object.setPrototypeOf(genFun, GeneratorFunctionPrototype); } else { genFun.__proto__ = GeneratorFunctionPrototype; // 设置Symbol.toStringTag，适配toString if (!(toStringTagSymbol in genFun)) { genFun[toStringTagSymbol] = 'GeneratorFunction'; } } // 设置原型 genFun.prototype = Object.create(Gp); return genFun; }; })(typeof module === 'Object' ? module.exports : {}); mark做了两个操作，一个是设置genFun的__proto__，一个是设置prototype，可能有人会好奇:
__proto__不是对象上的吗？prototype不是函数上的吗？为啥两个同时应用到一个上面了
这样操作是没问题的，genFun不仅是函数啊，函数还是对象，js中万物皆对象哦。你想想是不是可以通过Function构造函数new出一个函数？
然后开始设置__proto__和prototype，在次之前，我们来简单捋一下原型。
原型
下面是个人理解的一个说法，未查阅v8引擎，但是这样是说得通的。如果有问题，欢迎指出，一起沟通，我也会及时修改，以免误导他人！！！。
首先要知道这三个的概念：搞清对象的原型对象(proto)、构造函数的原型(prototype)、构造方法(constructor)。
方便记忆，只需要记住下面几条即可：
- prototype是构造函数(注意：构造函数也是对象嗷)上特有的属性，代表构造函数的原型。举个例子：
有一位小明同学(指代构造函数)，他有自己的朋友圈子(指代prototype)，通过小明可以找到小红(构造函数.prototype.小红)，在通过小红的朋友圈子(prototype)还能找到小蓝，直到有一个人(指代null)，孑然一身、无欲无求，莫得朋友。
上面这个关系链就可以理解为原型链。
- __proto__是每一个对象上特有的属性，指向当前对象构造函数的prototype。再举个例子：
小明家里催的急，不就就生了个大胖小子(通过构造函数{小明}创造出对象{大胖小子})，可以说这个大胖小子一出生就被众星捧月，小明的朋友们纷纷表示，以后孩子有啥事需要帮忙找我就成。这就指代对象上的__proto__，__proto__可以引用构造函数的任何关系。
所以说，代码源于生活~
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constructor是啥呢，就是一个prototype上的属性，表示这个朋友圈子是谁的，对于小明来说: 小明.prototype.constructor === 小明。所以，当我们进行继成操作的时候，有必要修正一下constructor，不然朋友圈子就乱了~
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js中函数和对象有点套娃的意思，万物皆对象，对象又是从构造函数构造而来。对于小明来说，就是我生我生我~~
来看两个判断：
proto 指向构造当前对象的构造函数的prototype，由于万物皆对象，对象又是通过构造函数构造而来。故Object通过Function构造而来，所以指向了Function.prototype
console.log(Object.__proto__ === Function.prototype); // => true proto 指向构造当前对象的构造函数的prototype，由于万物皆对象，对象又是通过构造函数构造而来。故Function通过Function构造而来，所以指向了Function.prototype
console.log(Function.__proto__ === Function.prototype); // => true 有兴趣的朋友可以再看看这篇文章
然后，我们再来看看这张图，跟着箭头走一遍，是不是就很清晰了？
继续generator包装
mark方法会指定genFun的__proto__和prototype，完完全全替换了genFun的朋友圈以及创造genFun的构造函数的朋友圈，现在genFun就是Generator的克隆品了。
用来设置__proto__ 和 prototype的值，GeneratorFunctionPrototype，GP，我们也简单过一下：
// 创建polyfill对象 var IteratorPrototype = {}; IteratorPrototype[iteratorSymbol] = function () { return this; }; // 原型相关操作 // 获取对象的原型： __proto__ var getProto = Object.getPrototypeOf; // 原生iterator原型 var NativeIteratorPrototype = getProto && getProto(getProto(values([]))); // IteratorPrototype设置为原生 if ( NativeIteratorPrototype && NativeIteratorPrototype !== Op && hasOwn.call(NativeIteratorPrototype, iteratorSymbol) ) { // This environment has a native %IteratorPrototype%; use it instead // of the polyfill. IteratorPrototype = NativeIteratorPrototype; } // 创造原型 // Gp 为 迭代器原型 // IteratorPrototype作为原型对象 var Gp = (GeneratorFunctionPrototype.prototype = Generator.prototype = Object.create( IteratorPrototype )); // 更新构造函数和原型 GeneratorFunction.prototype = Gp.constructor = GeneratorFunctionPrototype; GeneratorFunctionPrototype.constructor = GeneratorFunction; // toString，调用Object.toString.call的时候会返回GeneratorFunction GeneratorFunctionPrototype[ toStringTagSymbol ] = GeneratorFunction.displayName = 'GeneratorFunction'; 最后再返回经过处理的genFun，然后再回到mark函数外~
_asyncToGenerator
_asyncToGenerator 接收mark处理过的结果:
// fn 为 generator 的克隆品 function _asyncToGenerator(fn) { return function () { var self = this, args = arguments; return new Promise(function (resolve, reject) { // 调用_callee，先看下面，一会在回来哈~ var gen = fn.apply(self, args); function _next(value) { asyncGeneratorStep( gen, resolve, reject, _next, _throw, 'next', value ); } function _throw(err) { asyncGeneratorStep( gen, resolve, reject, _next, _throw, 'throw', err ); } _next(undefined); }); }; } regeneratorRuntime.wrap
上面的_asyncToGenerator执行后，会执行mark返回的函数：
function _callee() { return regeneratorRuntime.wrap(function _callee$( _context ) { // 这里就是动态得了，也就是根据用户写的async函数，转换的记过，由于我们是一个空函数，所以直接stop了 while (1) { switch ((_context.prev = _context.next)) { case 0: case 'end': return _context.stop(); } } }, _callee); } _callee会返回wrap处理后的结果，我们继续看：
// innerFn是真正执行的函数，outerFn为被mark的函数 // self, tryLocsList未传递，为undefined function wrap(innerFn, outerFn, self, tryLocsList) { // If outerFn provided and outerFn.prototype is a Generator, then outerFn.prototype instanceof Generator. // outerFn 的原型已经被 mark重新设置，所以会包含generator相关原型 var protoGenerator = outerFn && outerFn.prototype instanceof Generator ? outerFn : Generator; // 创建自定义原型的对象 var generator = Object.create(protoGenerator.prototype); // context 实例是包含的 this.tryEntries 的 var context = new Context(tryLocsList || []); // The ._invoke method unifies the implementations of the .next, // .throw, and .return methods. generator._invoke = makeInvokeMethod(innerFn, self, context); return generator; } 其中有个new Context()的操作，用来重置并记录迭代器的状态，后面会用到。
之后给返回generator挂载一个_invoke方法，调用makeInvokeMethod，并传入self(未传递该参数，为undefined)和context。
function makeInvokeMethod(innerFn, self, context) { // state只有在该函数中备操作 var state = GenStateSuspendedStart; // GenStateSuspendedStart: 'suspendedStart' // 作为外面的返回值 return function invoke(method, arg) { // 这里就是generator相关的一些操作了，用到的时候再说 }; } 利用闭包初始化state，并返回一个invoke函数，接受两个参数，方法和值。先看到这，继续往后看。
回到之前的_asyncToGenerator：
// 返回带有_invoke属性的generator对象 var gen = fn.apply(self, args); 之后定义了一个next和throw方法，随后直接调用_next开始执行：
function _next(value) { asyncGeneratorStep( gen, // 迭代器函数 resolve, // promise的resolve reject, // promise的project _next, // 当前函数 _throw, // 下面的_throw函数 'next', // method名 value // arg 参数值 ); } function _throw(err) { asyncGeneratorStep( gen, resolve, reject, _next, _throw, 'throw', err ); } _next(undefined); 其中都是用的asyncGeneratorStep，并传递了一些参数。
那asyncGeneratorStep又是啥呢：
function asyncGeneratorStep( gen, resolve, reject, _next, _throw, key, arg ) { try { var info = gen[key](arg); var value = info.value; } catch (error) { // 出错 reject(error); return; } if (info.done) { // 如果完成，直接resolve resolve(value); } else { // 否则，继续下次next调用，形成递归 Promise.resolve(value).then(_next, _throw); } } 代码很少，获取即将要调用的方法名(key)并传入参数，所以当前info即是：
var info = gen['next'](arg); 那next是哪来的那？就是之前mark操作中定义的，如果原生支持，就是用原生的迭代器提供的next，否则使用polyfill中定义的next。
还记得之前的makeInvokeMethod吗？
它其实是用来定义标准化next、throw和return的:
function defineIteratorMethods(prototype) { ['next', 'throw', 'return'].forEach(function (method) { prototype[method] = function (arg) { return this._invoke(method, arg); }; }); } // Gp在之前的原型操作有用到 defineIteratorMethods(Gp); 然后当我们执行的时候，就会走到_invoke定义的invoke方法中：
function invoke(method, arg) { // 状态判断，抛错 if (state === GenStateExecuting) { throw new Error('Generator is already running'); } // 已完成，返回done状态 if (state === GenStateCompleted) { if (method === 'throw') { throw arg; } // Be forgiving, per 25.3.3.3.3 of the spec: // https://people.mozilla.org/~jorendorff/es6-draft.html#sec-generatorresume return doneResult(); } // 这里就是之前定义的Context实例，下面代码没啥了，自己看吧 context.method = method; context.arg = arg; while (true) { var delegate = context.delegate; if (delegate) { var delegateResult = maybeInvokeDelegate(delegate, context); if (delegateResult) { if (delegateResult === ContinueSentinel) continue; return delegateResult; } } if (context.method === 'next') { // Setting context._sent for legacy support of Babel's // function.sent implementation. context.sent = context._sent = context.arg; } else if (context.method === 'throw') { if (state === GenStateSuspendedStart) { state = GenStateCompleted; throw context.arg; } context.dispatchException(context.arg); } else if (context.method === 'return') { context.abrupt('return', context.arg); } state = GenStateExecuting; // innerFn就是while个循环了，使我们的代码主体 var record = tryCatch(innerFn, self, context); if (record.type === 'normal') { // If an exception is thrown from innerFn, we leave state === // GenStateExecuting and loop back for another invocation. state = context.done ? GenStateCompleted : GenStateSuspendedYield; if (record.arg === ContinueSentinel) { continue; } return { value: record.arg, done: context.done }; } else if (record.type === 'throw') { state = GenStateCompleted; // Dispatch the exception by looping back around to the // context.dispatchException(context.arg) call above. context.method = 'throw'; context.arg = record.arg; } } }; 在之后，就是我们熟悉的promise相关操作了，在判断done是否为true，否则继续执行，将_next和_throw作为resolve和reject传入即可。
小结
可以看到，仅仅一个async其实做了不少工作。核心就是两个，产出一个兼容版本的generator和使用promise，回到这节的问题上，答案就是：
return new Promise(function (resolve, reject) {}); 没错，就是返回一个Promise，内部会根据状态及决定是否继续执行下一个Promise.resolve().then()。
如果async函数内有很多其他操作的代码，那么while会跟着变化，利用prev和next来管理执行顺序。这里就不具体分析了，自己写个例子就明白了~
可以通过babel在线转换，给自己一个具象的感知，更利于理解。
为什么下面这种函数外的console不会等待，函数内的会等待？
async function fn() { await (async () => { await new Promise((r) => { setTimeout(function () { r(); }, 2000); }); })(); console.log('你好'); } fn(); console.log(123); 因为解析后的console.log(123); 是在整个语法糖之外啊，log 和 fn 是主协程序，fn内是辅协程。不相干的。
总结
有句话怎么说来着，会者不难，难者不会。所以人人都是大牛，只是你还没发力而已，哈哈~
笔者后来思考觉得这种写法完全就是回调函数的替代品，而且增加了空间，加深了调用堆栈，或许原生的写法才是效率最高的吧。
不过，需要良好的编码规范，算是一种折中的方式了。毕竟用这种方式来写业务事半功倍~
对于本文观点，完全是个人阅读后的思考，如有错误，欢迎指正，我会及时更新，避免误导他人。
拜了个拜~
