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前言

在異步處理方案中，目前最為簡潔優雅的便是async函數(以下簡稱A函數)。經過必要的分塊包裝后，A函數能使多個相關的異步操作如同同步操作一樣聚合起來，使其相互間的關系更為清晰、過程更為簡潔、調試更為方便。它本質是Generator函數的語法糖，通俗的說法是使用G函數進行異步處理的增強版。

嘗試

學習A函數必須有Promise基礎，***還了解Generator函數，有需要的可查看延伸小節。

為了直觀的感受A函數的魅力，下面使用Promise和A函數進行了相同的異步操作。該異步的目的是獲取用戶的留言列表，需要分頁，分頁由后臺控制。具體的操作是：先獲取到留言的總條數，再更正當前需要顯示的頁數(每次切換到不同頁時，總數目可能會發生變化)，***傳遞參數并獲取到相應的數據。 

let totalNum = 0; // Total comments number.  
let curPage = 1; // Current page index.  
let pageSize = 10; // The number of comment displayed in one page.  
// 使用A函數的主代碼。  
async function dealWithAsync() {  
totalNum = await getListCount();  
console.log('Get count', totalNum); 
if (pageSize * (curPage - 1) > totalNum) {  
curPage = 1;  
}  
return getListData();  
}  
// 使用Promise的主代碼。  
function dealWithPromise() {  
return new Promise((resolve, reject) => {  
getListCount().then(res => {  
totalNum = res;  
console.log('Get count', res);  
if (pageSize * (curPage - 1) > totalNum) {  
curPage = 1;  
}  
return getListData()  
}).then(resolve).catch(reject);  
});  
}  
// 開始執行dealWithAsync函數。  
// dealWithAsync().then(res => {  
// console.log('Get Data', res)  
// }).catch(err => {  
// console.log(err);  
// });  
// 開始執行dealWithPromise函數。  
// dealWithPromise().then(res => {  
// console.log('Get Data', res)  
// }).catch(err => {  
// console.log(err);  
// });  
function getListCount() { 
return createPromise(100).catch(() => {  
throw 'Get list count error';  
});  
}  
function getListData() {  
return createPromise([], {  
curPage: curPage,  
pageSize: pageSize,  
}).catch(() => {  
throw 'Get list data error';  
});  
}  
function createPromise(  
data, // Reback data  
params = null, // Request params  
isSucceed = true,  
timeout = 1000,  
) {  
return new Promise((resolve, reject) => {  
setTimeout(() => {  
isSucceed ? resolve(data) : reject(data);  
}, timeout);  
});  
}  

對比dealWithAsync和dealWithPromise兩個簡單的函數，能直觀的發現：使用A函數，除了有await關鍵字外，與同步代碼無異。而使用Promise則需要根據規則增加很多包裹性的鏈式操作，產生了太多回調函數，不夠簡約。另外，這里分開了每個異步操作，并規定好各自成功或失敗時傳遞出來的數據，近乎實際開發。

1 登堂

1.1 形式

A函數也是函數，所以具有普通函數該有的性質。不過形式上有兩點不同：一是定義A函數時，function關鍵字前需要有async關鍵字(意為異步)，表示這是個A函數。二是在A函數內部可以使用await關鍵字(意為等待)，表示會將其后面跟隨的結果當成異步操作并等待其完成。

以下是它的幾種定義方式。 

// 聲明式  
async function A() {}  
// 表達式  
let A = async function () {};  
// 作為對象屬性  
let o = {  
A: async function () {}  
};  
// 作為對象屬性的簡寫式  
let o = {  
async A() {}  
};  
// 箭頭函數  
let o = {  
A: async () => {}  
};  

1.2 返回值

執行A函數，會固定的返回一個Promise對象。

得到該對象后便可監設置成功或失敗時的回調函數進行監聽。如果函數執行順利并結束，返回的P對象的狀態會從等待轉變成成功，并輸出return命令的返回結果(沒有則為undefined)。如果函數執行途中失敗，JS會認為A函數已經完成執行，返回的P對象的狀態會從等待轉變成失敗，并輸出錯誤信息。 

// 成功執行案例  
A1().then(res => {  
console.log('執行成功', res); // 10  
});  
async function A1() {  
let n = 1 * 10;  
return n;  
}  
// 失敗執行案例  
A2().catch(err => {  
console.log('執行失敗', err); // i is not defined.  
});  
async function A2() {  
let n = 1 * i;  
return n;  
}  

1.3 await

只有在A函數內部才可以使用await命令，存在于A函數內部的普通函數也不行。

引擎會統一將await后面的跟隨值視為一個Promise，對于不是Promise對象的值會調用Promise.resolve()進行轉化。即便此值為一個Error實例，經過轉化后，引擎依然視其為一個成功的Promise，其數據為Error的實例。

當函數執行到await命令時，會暫停執行并等待其后的Promise結束。如果該P對象最終成功，則會返回成功的返回值，相當將await xxx替換成返回值。如果該P對象最終失敗，且錯誤沒有被捕獲，引擎會直接停止執行A函數并將其返回對象的狀態更改為失敗，輸出錯誤信息。

***，A函數中的return x表達式，相當于return await x的簡寫。 

// 成功執行案例  
A1().then(res => {  
console.log('執行成功', res); // 約兩秒后輸出100。  
});  
async function A1() {  
let n1 = await 10;  
let n2 = await new Promise(resolve => {  
setTimeout(() => {  
resolve(10);  
}, 2000);  
});  
return n1 * n2;  
}  
// 失敗執行案例  
A2().catch(err => {  
console.log('執行失敗', err); // 約兩秒后輸出10。  
});  
async function A2() {  
let n1 = await 10;  
let n2 = await new Promise((resolve, reject) => {  
setTimeout(() => {  
reject(10);  
}, 2000);  
});  
return n1 * n2; 
}  

2 入室

2.1 繼發與并發

對于存在于JS語句(for, while等)的await命令，引擎遇到時也會暫停執行。這意味著可以直接使用循環語句處理多個異步。

以下是處理繼發的兩個例子。A函數處理相繼發生的異步尤為簡潔，整體上與同步代碼無異。 

// 兩個方法A1和A2的行為結果相同，都是每隔一秒輸出10，輸出三次。  
async function A1() {  
let n1 = await createPromise();  
console.log('N1', n1);  
let n2 = await createPromise();  
console.log('N2', n2);  
let n3 = await createPromise();  
console.log('N3', n3);  
}  
async function A2() {  
for (let i = 0; i< 3; i++) {  
let n = await createPromise();  
console.log('N' + (i + 1), n);  
}  
}  
function createPromise() {  
return new Promise(resolve => {  
setTimeout(() => {  
resolve(10);  
}, 1000);  
});  
}  

接下來是處理并發的三個例子。A1函數使用了Promise.all生成一個聚合異步，雖然簡單但靈活性降低了，只有都成功和失敗兩種情況。A3函數相對A2僅僅為了說明應該怎樣配合數組的遍歷方法使用async函數。重點在A2函數的理解上。

A2函數使用了循環語句，實際是繼發的獲取到各個異步值，但在總體的時間上相當并發(這里需要好好理解一番)。因為一開始創建reqs數組時，就已經開始執行了各個異步，之后雖然是逐一繼發獲取，但總花費時間與遍歷順序無關，恒等于耗時最多的異步所花費的時間(不考慮遍歷、執行等其它的時間消耗)。 

// 三個方法A1, A2和A3的行為結果相同，都是在約一秒后輸出[10, 10, 10]。  
async function A1() { 
let res = await Promise.all([createPromise(), createPromise(), createPromise()]);  
console.log('Data', res);  
}  
async function A2() {  
let res = [];  
let reqs = [createPromise(), createPromise(), createPromise()];  
for (let i = 0; i< reqs.length; i++) {  
res[i] = await reqs[i];  
}  
console.log('Data', res);  
}  
async function A3() {  
let res = [];  
let reqs = [9, 9, 9].map(async (item) => {  
let n = await createPromise(item);  
return n + 1;  
});  
for (let i = 0; i< reqs.length; i++) {  
res[i] = await reqs[i];  
}  
console.log('Data', res);  
}  
function createPromise(n = 10) {  
return new Promise(resolve => {  
setTimeout(() => {  
resolve(n);  
}, 1000);  
});  
}  

2.2 錯誤處理

一旦await后面的Promise轉變成rejected，整個async函數便會終止。然而很多時候我們不希望因為某個異步操作的失敗，就終止整個函數，因此需要進行合理錯誤處理。注意，這里所說的錯誤不包括引擎解析或執行的錯誤，僅僅是狀態變為rejected的Promise對象。

處理的方式有兩種：一是先行包裝Promise對象，使其始終返回一個成功的Promise。二是使用try.catch捕獲錯誤。 

// A1和A2都執行成，且返回值為10。  
A1().then(console.log);  
A2().then(console.log);  
async function A1() {  
let n;  
n = await createPromise(true);  
return n;  
}  
async function A2() {  
let n;  
try {  
n = await createPromise(false);  
} catch (e) {  
n = e;  
}  
return n;  
}  
function createPromise(needCatch) {  
let p = new Promise((resolve, reject) => {  
reject(10);  
});  
return needCatch ? p.catch(err => err) : p;  
}  

2.3 實現原理

前言中已經提及，A函數是使用G函數進行異步處理的增強版。既然如此，我們就從其改進的方面入手，來看看其基于G函數的實現原理。A函數相對G函數的改進體現在這幾個方面：更好的語義，內置執行器和返回值是Promise。

更好的語義。G函數通過在function后使用*來標識此為G函數，而A函數則是在function前加上async關鍵字。在G函數中可以使用yield命令暫停執行和交出執行權，而A函數是使用await來等待異步返回結果。很明顯，async和await更為語義化。 

// G函數  
function* request() {  
let n = yield createPromise();  
}  
// A函數  
async function request() {  
let n = await createPromise();  
}  
function createPromise() {  
return new Promise(resolve => {  
setTimeout(() => {  
resolve(10);  
}, 1000);  
});  
}  

內置執行器。調用A函數便會一步步自動執行和等待異步操作，直到結束。如果需要使用G函數來自動執行異步操作，需要為其創建一個自執行器。通過自執行器來自動化G函數的執行，其行為與A函數基本相同。可以說，A函數相對G函數***改進便是內置了自執行器。 

// 兩者都是每隔一秒鐘打印出10，重復兩次。  
// A函數  
A();  
async function A() {  
let n1 = await createPromise();  
console.log(n1);  
let n2 = await createPromise();  
console.log(n2);  
}  
// G函數，使用自執行器執行。  
spawn(G);  
function* G() {  
let n1 = yield createPromise();  
console.log(n1); 
let n2 = yield createPromise();  
console.log(n2);  
}  
function spawn(genF) {  
return new Promise(function(resolve, reject) {  
const gen = genF();  
function step(nextF) {  
let next;  
try {  
next = nextF();  
} catch(e) {  
return reject(e);  
}  
if(next.done) {  
return resolve(next.value);  
}  
Promise.resolve(next.value).then(function(v) {  
step(function() { return gen.next(v); });  
}, function(e) {  
step(function() { return gen.throw(e); });  
});  
}  
step(function() { return gen.next(undefined); });  
});  
}  
function createPromise() {  
return new Promise(resolve => {  
setTimeout(() => { 
resolve(10);  
}, 1000);  
});  
}  

2.4 執行順序

在了解A函數內部與包含它外部間的執行順序前，需要明白兩點：一為Promise的實例方法是推遲到本輪事件末尾才執行的后執行操作，詳情請查看鏈接。二為Generator函數是通過調用實例方法來切換執行權進而控制程序執行順序，詳情請查看鏈接。理解好A函數的執行順序，能更加清楚的把握此三者的存在。

先看以下代碼，對比A1、A2和A3方法的結果。 

F(A1); // 接連打印出：1 3 4 2 5。
F(A2); // 接連打印出：1 3 2 4 5。
F(A3); // 先打印出：1 3 2，隔兩秒后打印出：4 9。
function F(A) {  
console.log(1);  
A().then(console.log);  
console.log(2);  
}  
async function A1() {  
console.log(3);  
console.log(4);  
return 5;  
}  
async function A2() {  
console.log(3);  
let n = await 5;  
console.log(4);  
return n;  
}  
async function A3() {  
console.log(3);  
let n = await createPromise();  
console.log(4);  
return n;  
}  
function createPromise() {  
return new Promise(resolve => {  
setTimeout(() => {  
resolve(9);  
}, 2000);  
});  
}  

從結果上可歸納出一些表面形態。執行A函數，會即刻執行其函數體，直到遇到await命令。遇到await命令后，執行權會轉向A函數外部，即不管A函數內部執行而開始執行外部代碼。執行完外部代碼(本輪事件)后，才繼續執行之前await命令后面的代碼。

歸納到此已成功一半，之后著手分析其成因。如果客官您對本樓有所了解，那一定不會忘記‘自執行器’這位大嬸吧?估計是忘記了。A函數的本質就是帶有自執行器的G函數，所以探究A函數的執行原理就是探究使用自執行器的G函數的執行原理。想起了?

再看下面代碼，使用相同邏輯的G函數會得到與A函數相同的結果。 

F(A); // 先打印出：1 3 2，隔兩秒后打印出：4 9。  
F(() => {  
return spawn(G);  
}); // 先打印出：1 3 2，隔兩秒后打印出：4 9。  
function F(A) {  
console.log(1);  
A().then(console.log);  
console.log(2);  
}  
async function A() {  
console.log(3);  
let n = await createPromise();  
console.log(4);  
return n;  
}  
function* G() {  
console.log(3);  
let n = yield createPromise();  
console.log(4);  
return n;  
}  
function createPromise() {  
return new Promise(resolve => {  
setTimeout(() => {  
resolve(9);  
}, 2000);  
});  
}  
function spawn(genF) {  
return new Promise(function(resolve, reject) {  
const gen = genF();  
function step(nextF) {  
let next;  
try { 
 next = nextF();  
} catch(e) {  
return reject(e);  
}  
if(next.done) {  
return resolve(next.value);  
}  
Promise.resolve(next.value).then(function(v) {  
step(function() { return gen.next(v); });  
}, function(e) {  
step(function() { return gen.throw(e); });  
});  
} 
step(function() { return gen.next(undefined); });  
});  
}  

自動執行G函數時，遇到yield命令后會使用Promise.resolve包裹其后的表達式，并為其設置回調函數。無論該Promise是立刻有了結果還是過某段時間之后，其回調函數都會被推遲到在本輪事件末尾執行。之后再是下一步，再下一步。同樣的道理適用于A函數，當遇到await命令時(此處略去三五字)，所以有了如此這般的執行順序。謝幕。