还在找什么，JavaScript的异步编程解决方案全在这里了

阿里巴巴前端工程师逸翾对JavaScript中的异步编程进行了详细讲解。JavaScript的特点就是单线程，本文首先对单线程异步的原理进行了解读，接着着重分析了JavaScript异步解决方案，详述了Callback、Promise、Generator、Async/Await的特性和使用原理。

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单线程异步

JavaScript语言的一大特点就是单线程，在某个特定的时刻只有特定的代码能够被执行，并阻塞其它的代码，也就是说，同一个时间只能做一件事。

常用的异步操作最主要有网络请求，请求会有响应时间，在响应结果回来之前要处理其它事情；IO操作，比如读取某个文件，在此过程中做其它事情；定时函数。

异步是由浏览器的两个或以上常驻线程共同完成，列如异步请求：JS执行线程发起异步请求，浏览器开一条新的http请求来执行请求，当监视到请求已完成，它会把函数插入到JS执行队列的尾部等待处理。

通过如图所示定时函数实例，可以看出异步处理过程。先是打印一个1，然后执行setTimeout函数，约定在0秒后再打印一个2，然后打印一个3，执行结果为先打印1，再打印3，***再打印2，说明整个过程已经发生异步过程。

Javascript有一个主要的执行主线程，但是setTimeout、IO操作、网络异步请求等都会有一个回调函数，这些操作都是通过浏览器API实现的，当定时器时间到了或者请求结果回来时，会将回调函数push到一个javascript任务队列中，当javascript主线程任务执行完毕后，才会从任务队列中继续拿等待代码再执行。具体流程总结如下：

所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。

主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。

一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。

主线程不断重复上面的第三步。

异步解决方案

了解了Javascript单线程与异步关系，如何书写日常工作中的工程代码呢？怎样能在异步请求结束后执行特定方法？目前，javascript异步编程经历了几个阶段，且在不断演进。

Callback

最开始是回调函数，当事件完成后执行回调函数，相当于完成异步操作。我们可以像使用变量一样使用函数，作为另一个函数的参数，在另一个函数中作为返回结果，在另一个函数中调用它。当我们作为参数传递一个回调函数给另一个函数时，我们只传递了这个函数的定义，并没有在参数中执行它。当函数拥有了在参数中定义的回调函数后，它可以在任何时候调用(也就是回调)它。

我们在工作中最长接触的就是发送Ajax异步请求，在***个请求发送完后，用它的参数处理第二个请求，再用第二个请求的参数请求第三个，三层嵌套代码如图所示。

如图所示为mongoDB在node.js中的实例，嵌套了六层。当多个异步事务多级依赖时，回调函数会形成多级的嵌套，代码变成金字塔型结构。虽然能解决异步问题，但这使得代码得看难懂，更使得调试、重构的过程充满风险。

Promise

Promise比传统解决方案更加合理和强大，是更加好的异步解决方案，promise对象有以下四个特点：

1. promise 可能有三种状态：等待（pending）、已完成（resolved）、已拒绝（rejected）。
2. promise 的状态只可能从“等待”转到“完成”态或者“拒绝”态，不能逆向转换，同时“完成”态和“拒绝”态不能相互转换。
3. promise对象必须实现then方法，而且then必须返回一个promise ，同一个 promise 的then可以调用多次（链式），并且回调的执行顺序跟它们被定义时的顺序一致。
4. then方法接受两个参数，***个参数是成功时的回调，在 promise 由“等待”态转换到“完成”态时调用，另一个是失败时的回调，在 promise 由“等待”态转换到“拒绝”态时调用

如图所示，左侧创建promise对象，隔2000秒后执行，***返回promise对象。Promise有立即执行性，当创建完对象后，在已完成或已拒绝之前代码都会执行一遍。右侧为打印结果，可以看到创建promise对象被打印出来，并成功生成promise对象，当执行then时，此时已经返回成功状态，所以一直执行成功的回调函数。

那么，promise如何解决异步问题的呢？又有哪些特点呢？具体如下：

代码看起来更加符合逻辑、可读性更强。

Promise并没有改变JS异步执行的本质，从写法上甚至还能看到一点点callback的影子。

如图所示为链式调用方式，***个请求成功后，就去执行下一个，如果任何一个请求未成功，直接catch掉error，并打印出来。

Generator

我们希望以同步方式写异步代码，可以使逻辑更加清晰，代码量减少更多。为了实现这种目标，我们又演进出generator解决方案。

Generator函数很特殊，理解起来比promise和callback更加难，从语法上将，generator具备以下特质：

1. 定义Generator时，需要使用function*。
2. 使用时生成一个Generator对象。
3. 执行.next()激活暂停状态，开始执行内部代码，直到遇到yield，返回此时执行的结果，并记住此时执行的上下文，暂停。
4. 再次执行.next()时重复第三步。

如图所示，首先定义了test=add(5)，函数并没有执行，只是生成了一个generator对象，函数属于暂停状态，只有当执行.next()时，才会激活暂停状态，开始执行内部代码，直到遇到***个yield才会返回执行结果，并记住上下文，暂停，交出控制权。再次执行.next()时，找到第二个yield，再次记住上下文，暂停，交出控制权，依此重复。

如图所示，封装一个异步任务，定义一个generator对象，执行请求后交出控制权，通过promise判断是否要继续执行。在异步事件发生后，首先将控制权交给别人，让程序执行其它代码，当异步事件完成后，将控制权抢回来，继续执行其它操作。Generator需要一个自动执行器配合使用，实现正常思维下的异步处理，有了自动执行器，异步请求可以用同步的方式写异步代码，直接将请求全部写在一起。

通过进一步的演进，async和await函数应运而生。它们的个性特征如下：

1. async 表示这是一个async函数，而await只能在这个函数里面使用。
2. await 表示在这里等待await后面的操作执行完毕，再执行下一句代码。
3. await 后面紧跟着的***是一个耗时的操作或者是一个异步操作。
4. await后面必须是一个Promise对象，如果不是会被转化为一个已完成状态的Promise

Async与generator的写法类似，本质上是generator的语法糖。其内置执行器，具备更好的语义，更广的适用性。并且返回值是Promise。

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