8 张图帮你一步步看清 async/await 和 promise 的执行顺序

来自:ziwei3749

为什么写这篇文章?

说实话,关于js的异步执行顺序,宏任务、微任务这些,或者async/await这些慨念已经有非常多的文章写了。

但是怎么说呢,简单来说,业务中很少用async,不太懂async呢,

研究了一天,感觉懂了,所手痒想写一篇 ,哈哈

毕竟自己学会的知识,如果连表达清楚都做不到,怎么能指望自己用好它呢?

测试一下自己有没有必要看

所以我写这个的文章,主要还是交流学习,如果您已经清楚了eventloop/async/await/promise 这些东西呢,可以 break 啦。

有说的不对的地方,欢迎留言讨论,

那么还是先通过一道题自我检测一下,是否有必要继续看下去把。

其实呢,这是去年一道烂大街的「今日头条」的面试题 。

我觉得这道题的关键,不仅是说出正确的打印顺序,更重要的能否说清楚每一个步骤,为什么这样执行。

   async function async1({
        console.log( 'async1 start' )
        await async2()
        console.log( 'async1 end' )
    }

    async function async2({
        console.log( 'async2' )
    }

    console.log( 'script start' )

    setTimeout( function ({
        console.log( 'setTimeout' )
    }, 0 )

    async1();

    new Promisefunction ( resolve {
        console.log( 'promise1' )
        resolve();
    } ).then( function ({
        console.log( 'promise2' )
    } )

    console.log( 'script end' )

注:因为是一道前端面试题,所以答案是以浏览器的eventloop机制为准的,在node平台上运行会有差异。

  script start
  async1 start
  async2
  promise1
  script end
  promise2
  async1 end
  setTimeout

如果你发现运行结果跟自己想的一样,可以选择跳过这篇文章啦,

或者如果你有兴趣看看俺俩的理解有没有区别,可以跳到后面的 「画图讲解的部分」

需要具备的前置知识

  • promise的使用经验

  • 浏览器端的eventloop

不过如果是对 ES7 的 async 不太熟悉,是没关系的哈,因为这篇文章会详解 async。

那么如果不具备这些知识呢,推荐几篇我觉得讲得比较清楚的文章

  • https://segmentfault.com/a/1190000012806637:这是我之前写的讲解eventloop的文章,我觉得还算清晰,但是没涉及 async

  • https://segmentfault.com/a/1190000007535316:这是我读过的讲async await最清楚的文章

  • http://es6.ruanyifeng.com/#docs/promise:promise就推荐阮一峰老师的ES6吧,不过不熟悉 promise 的应该较少啦。

主要内容

第1部分:对于async await的理解

我推荐的那篇文章,对 async/await 讲得更详细。不过我希望自己能更加精炼的帮你理解它们。

这部分,主要会讲解 3 点内容:

  1. async 做一件什么事情?

  2. await 在等什么?

  3. await 等到之后,做了一件什么事情?

  4. 补充: async/await 比 promise有哪些优势?(回头补充)

1.async 做一件什么事情?

一句话概括: 带 async 关键字的函数,它使得你的函数的返回值必定是 promise 对象。

也就是,如果async关键字函数返回的不是promise,会自动用 Promise.resolve() 包装。

如果async关键字函数显式地返回promise,那就以你返回的promise为准。

这是一个简单的例子,可以看到 async 关键字函数和普通函数的返回值的区别:

async function fn1(){
    return 123
}

function fn2(){
    return 123
}

console.log(fn1())
console.log(fn2())


Promise {<resolved>: 123}

123

所以你看,async 函数也没啥了不起的,以后看到带有 async 关键字的函数也不用慌张,你就想它无非就是把return值包装了一下,其他就跟普通函数一样。

关于async关键字还有那些要注意的?

  • 在语义上要理解,async表示函数内部有异步操作

  • 另外注意,一般 await 关键字要在 async 关键字函数的内部,await 写在外面会报错。

2.await 在等什么?

一句话概括: await等的是右侧「表达式」的结果。

也就是说,右侧如果是函数,那么函数的return值就是「表达式的结果」。

右侧如果是一个 'hello' 或者什么值,那表达式的结果就是 'hello'。

async function async1({
    console.log( 'async1 start' )
    await async2()
    console.log( 'async1 end' )
}
async function async2({
    console.log( 'async2' )
}
async1()
console.log( 'script start' )

这里注意一点,可能大家都知道await会让出线程,阻塞后面的代码,那么上面例子中, async2script start 谁先打印呢?

是从左向右执行,一旦碰到await直接跳出,阻塞 async2() 的执行?

还是从右向左,先执行async2后,发现有await关键字,于是让出线程,阻塞代码呢?

实践的结论是,从右向左的。先打印async2,后打印的 script start

之所以提一嘴,是因为我经常看到这样的说法,「一旦遇到await就立刻让出线程,阻塞后面的代码」。

这样的说法,会让我误以为,await后面那个函数, async2()也直接被阻塞呢。

3.await 等到之后,做了一件什么事情?

那么右侧表达式的结果,就是await要等的东西。

等到之后,对于await来说,分2个情况:

  • 不是promise对象

  • 是promise对象

如果不是 promise , await会阻塞后面的代码,先执行async外面的同步代码,同步代码执行完,再回到async内部,把这个非promise的东西,作为 await表达式的结果。

如果它等到的是一个 promise 对象,await 也会暂停async后面的代码,先执行async外面的同步代码,等着 Promise 对象 fulfilled,然后把 resolve 的参数作为 await 表达式的运算结果。

第2部分:画图一步步看清宏任务、微任务的执行过程

我们以开篇的经典面试题为例,分析这个例子中的宏任务和微任务。

        async function async1({
            console.log( 'async1 start' )
            await async2()
            console.log( 'async1 end' )
        }
        async function async2({
            console.log( 'async2' )
        }
        console.log( 'script start' )
        setTimeout( function ({
            console.log( 'setTimeout' )
        }, 0 )
        async1();
        new Promisefunction ( resolve {
            console.log( 'promise1' )
            resolve();
        } ).then( function ({
            console.log( 'promise2' )
        } )
        console.log( 'script end' )

先分享一个我个人理解的宏任务和微任务的慨念,在我脑海中宏任务和为微任务如图所示:

也就是「宏任务」、「微任务」都是队列。

一段代码执行时,会先执行宏任务中的同步代码:

  • 如果执行中遇到 setTimeout 之类宏任务,那么就把这个 setTimeout 内部的函数推入「宏任务的队列」中,下一轮宏任务执行时调用。

  • 如果执行中遇到 promise.then() 之类的微任务,就会推入到「当前宏任务的微任务队列」中,在本轮宏任务的同步代码执行都完成后,依次执行所有的微任务1、2、3。

下面就以面试题为例子,分析这段代码的执行顺序。

每次宏任务和微任务发生变化,我都会画一个图来表示他们的变化。

直接打印同步代码 console.log('script start')

首先是2个函数声明,虽然有async关键字,但不是调用我们就不看。然后首先是打印同步代码 console.log('script start')

将setTimeout放入宏任务队列

默认 <script></script> 所包裹的代码,其实可以理解为是第一个宏任务,所以这里是宏任务2:

调用async1,打印 同步代码 console.log('async1 start')

我们说过看到带有async关键字的函数,不用害怕,它的仅仅是把return值包装成了promise,其他并没有什么不同的地方。所以就很普通的打印 console.log('async1 start')

分析一下 awaitasync2()

前文提过await,它先计算出右侧的结果,然后看到await后,中断async函数:

  • 先得到await右侧表达式的结果。执行 async2(),打印同步代码 console.log('async2'),并且return Promise.resolve(undefined)

  • await后,中断async函数,先执行async外的同步代码。

目前就直接打印 console.log('async2')

被阻塞后,要执行async之外的代码。

执行 newPromise()

Promise构造函数是直接调用的同步代码,所以 console.log('promise1')

代码运行到 promise.then()

代码运行到promise.then(),发现这个是微任务,所以暂时不打印,只是推入当前宏任务的微任务队列中。

注意:这里只是把promise2推入微任务队列,并没有执行。微任务会在当前宏任务的同步代码执行完毕,才会依次执行:

打印同步代码 console.log('script end')

没什么好说的。执行完这个同步代码后,「async外的代码」终于走了一遍

下面该回到 await 表达式那里,执行 awaitPromise.resolve(undefined) 了。

回到async内部,执行 awaitPromise.resolve(undefined)

这部分可能不太好理解,我尽量表达我的想法。

对于 awaitPromise.resolve(undefined) 如何理解呢?

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Operators/await

根据 MDN 原话我们知道:如果一个 Promise 被传递给一个 await 操作符,await 将等待 Promise 正常处理完成并返回其处理结果。

在我们这个例子中,就是 Promise.resolve(undefined) 正常处理完成,并返回其处理结果。那么 awaitasync2() 就算是执行结束了。

目前这个promise的状态是fulfilled,等其处理结果返回就可以执行await下面的代码了。

那何时能拿到处理结果呢?

回忆平时我们用promise,调用resolve后,何时能拿到处理结果?是不是需要在then的第一个参数里,才能拿到结果。

(调用resolve时,会把then的参数推入微任务队列,等主线程空闲时,再调用它)。

所以这里的 awaitPromise.resolve() 就类似于:

Promise.resolve(undefined).then((undefined) => {

})

把then的第一个回调参数 (undefined)=>{} 推入微任务队列。

then执行完,才是 awaitasync2() 执行结束。

awaitasync2() 执行结束,才能继续执行后面的代码,如图:

此时当前宏任务1都执行完了,要处理微任务队列里的代码。

微任务队列,先进选出的原则:

  • 执行微任务1,打印promise2

  • 执行微任务2,没什么内容..

但是微任务2执行后, awaitasync2() 语句结束,后面的代码不再被阻塞,所以打印:

console.log( 'async1 end' )

宏任务1执行完成后,执行宏任务2

宏任务2的执行比较简单,就是打印:

console.log('setTimeout')

补充

写这篇文章之前,我也没想到描述这个过程如此麻烦。最后还是觉得自己说得并不是很清楚...

这段代码总体也是比较绕的。

如果不理解可以留言,有错误的话也欢迎指正。

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