Javascript高级-回调与异步

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生动例子解释async/await、promise和回调之间的关系

故事背景：

假设你是一位勇敢的冒险家小明，你的目标是探索神秘的宝藏岛并带回珍贵的宝藏。

1. 回调时代：

你来到港口，准备乘船前往宝藏岛。但是船不会马上出发，你需要等待船准备好。于是你跟船夫说：“当船准备好了，叫我一声（这就是一个回调函数）。

但是如果你的冒险过程中有很多这样的等待场景，并且一个等待依赖另一个等待，很快你的代码就会变得像迷宫一样复杂，这就是回调地狱。

2. Promise 时代：

后来，有了一种新的方式叫 Promise。现在当你去港口，船夫会给你一个承诺（Promise），告诉你船一定会准备好，并且你可以用更清晰的方式处理这个过程。

这样你的冒险计划看起来更有条理，不会那么混乱了。

3. async/await 时代：

现在，又有了一种更厉害的魔法叫 async/await。你可以像写同步代码一样写异步代码。现在你的冒险变得更加顺利和容易理解。你不再需要为复杂的异步流程而头疼，就像在进行一场有序的冒险之旅。

为什么有了promise之后还要有async/await

一、代码可读性

1. Promise 虽然改善了回调地狱的问题，但代码仍然是基于链式调用的方式。比如：

fetchData().then(data => 
processData(data)).then(processedData => 
saveData(processedData)).catch(error => 
handleError(error));

而使用 async/await 可以让代码看起来更像同步代码，更符合人们的思维习惯，极大地提高了代码的可读性。例如：

async function doStuff() {
  try {
    const data = await fetchData();
    const processedData = processData(data);
    await saveData(processedData);
  } catch (error) {
    handleError(error);
  }
}

二、错误处理更直观

1. 在 Promise 中，错误处理需要通过.catch()方法来进行，多个 Promise 链式调用时，错误处理可能会变得复杂。而在 async/await 中，可以使用传统的try/catch块来处理错误，更加直观和容易理解。

三、代码组织和维护性

1. 对于复杂的异步操作序列，使用 async/await 可以将代码组织成更清晰的函数结构，使得代码更易于维护。例如，在一个大型项目中，如果有多个异步操作需要按顺序执行，使用 async/await 可以让开发者更容易理解和修改代码逻辑。

综上所述，虽然 Promise 已经是一种很好的异步编程解决方案，但 async/await 进一步提高了代码的可读性、错误处理的直观性以及代码的组织和维护性。

异步代码语法糖的发展过程

在 JavaScript 中，“async/await”确实可以被视为一种让异步代码更易于理解和编写的“语法糖”。以下是关于它们的发展历史和来龙去脉：

一、异步编程的早期挑战

在 JavaScript 发展的早期，处理异步操作主要依赖回调函数。比如进行网络请求、读取文件等操作都是异步的，通常会使用回调函数来处理结果。

例如使用 XMLHttpRequest 进行网络请求：

const xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', 'https://example.com/data');
xhr.onload = function() {
  if (xhr.status === 200) {
    console.log(xhr.responseText);
  }
};
xhr.send();

这种方式在处理简单的异步场景时还可以，但当异步操作嵌套较多时，就会导致“回调地狱”（callback hell），代码变得难以阅读和维护。

二、Promise 的出现

为了解决回调地狱的问题，ES6（ECMAScript 2015）引入了 Promise。Promise 代表一个异步操作的最终完成或失败，并提供了一种更优雅的方式来处理异步操作。

例如：

fetch('https://example.com/data')
 .then(response => response.json())
 .then(data => console.log(data))
 .catch(error => console.error(error));

Promise 使得异步代码可以以链式调用的方式组织起来，提高了代码的可读性。

三、async/await 的诞生

虽然 Promise 改善了异步编程的状况，但代码仍然不够直观。于是在 ES2017（ECMAScript 2017）中引入了“async/await”。

“async”函数返回一个 Promise 对象，可以在函数内部使用“await”来等待一个 Promise 被解决。这使得异步代码看起来更像同步代码，极大地提高了异步编程的可读性和可维护性。

例如：

async function fetchData() {
  try {
    const response = await fetch('https://example.com/data');
    const data = await response.json();
    return data;
  } catch (error) {
    console.error(error);
  }
}

fetchData().then(data => console.log(data));

同步地摇色子、异步地摇色子

同步的摇骰子

在 JavaScript 中模拟同步地摇色子，可以使用 setTimeout 函数来模拟掷色子的延迟效果。以下是一个简单的示例代码，展示如何同步地摇色子并输出结果：

function rollDice() {
  return Math.floor(Math.random() * 6) + 1;
}

function shakeDice() {
  // 模拟掷色子的延迟效果
  function delay(ms) {
    return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
  }

  async function shake() {
    console.log('Shaking dice...');
    await delay(1000); // 延迟1秒

    const dice1 = rollDice();
    const dice2 = rollDice();

    console.log('Dice 1:', dice1);
    console.log('Dice 2:', dice2);
  }

  shake();
}

shakeDice();

在上述代码中，我们定义了 rollDice 函数来模拟摇色子并返回一个随机的骰子点数。

然后，我们定义了 shakeDice 函数来模拟同步地摇色子。在 shakeDice 函数内部，我们使用了 setTimeout 和 Promise 的结合来模拟摇色子的延迟效果。

我们定义了 delay 函数，它返回一个 Promise，并使用 setTimeout 在指定的毫秒数后解析该 Promise。这样，我们可以通过 await delay(1000) 来实现延迟1秒的效果。

接下来，我们使用 async 和 await 关键字定义了内部的 shake 异步函数。在 shake 函数中，我们首先打印出 "Shaking dice..."，然后通过 await delay(1000) 延迟1秒。

随后，我们调用 rollDice 函数两次来模拟掷两个骰子，并将结果保存在 dice1 和 dice2 变量中。

最后，我们打印出骰子的结果。

通过调用 shakeDice 函数，我们可以执行同步地摇色子的操作。当调用 shakeDice 函数时，它会按顺序执行内部的异步函数，并模拟出摇色子的延迟效果。最终，我们可以在控制台上看到摇色子的结果。

请注意，由于使用了 async 和 await，这段代码需要在支持 ES6 或更高版本的 JavaScript 环境中运行。

new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms))

这句代码是创建一个 Promise 对象，并使用 setTimeout 函数来延迟 Promise 的解析。

逐步解释这句代码的含义：

1. new Promise() 创建一个新的 Promise 对象。Promise 是 JavaScript 中处理异步操作的一种机制，它表示一个可能会在未来完成或失败的操作。
2. resolve 是一个函数，它是 Promise 构造函数的参数。当 Promise 成功解析时，我们可以调用 resolve 函数来触发 Promise 的成功状态。
3. setTimeout() 是一个 JavaScript 函数，它用于在指定的延迟时间后执行一个函数或表达式。
4. setTimeout(resolve, ms) 将 resolve 函数作为参数传递给 setTimeout 函数。这意味着在经过指定的延迟时间（ms 毫秒）后，resolve 函数将被调用。

因此，整个表达式 new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms)) 的作用是创建一个 Promise 对象，并在经过指定的延迟时间后解析（resolve）该 Promise。这样，我们可以使用 await 关键字来等待这个 Promise 的解析，从而实现延迟的效果。

例如，如果我们使用 await delay(1000)，它将等待 1000 毫秒（即 1 秒），然后继续执行后续的代码。这样就可以模拟出延迟的效果，让后续的操作在一定的时间间隔后执行。

async 和 await 语法

async：async 关键字用于声明一个函数是异步函数（async function）。异步函数内部可以包含 await 关键字。

语法：

async function functionName() {
  // 异步操作
}

异步函数在执行时，会返回一个 Promise 对象。这个 Promise 对象将在异步操作完成后进行解析（resolve），并且可以使用 await 关键字来等待 Promise 的解析结果。

await：await 关键字只能在异步函数内部使用，用于等待一个 Promise 对象的解析结果。await 关键字会暂停异步函数的执行，直到等待的 Promise 对象解析完成，并返回解析结果。

语法：

const result = await promise;

await 关键字后面跟着一个 Promise 对象，它可以是任何返回 Promise 的异步操作，例如异步函数调用、fetch 请求、定时器等。当 await 关键字执行时，它会等待 Promise 对象的解析结果，并将解析结果赋值给 result 变量。

在使用 await 关键字时，需要将其放置在 async 函数内部，并且 async 函数本身需要被调用或使用其他方式触发执行。

异步的摇骰子

在 JavaScript 中异步地摇色子，可以使用 Promise 和 setTimeout 来模拟异步操作的延迟效果。以下是一个可运行的代码示例：

function rollDice() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      const dice = Math.floor(Math.random() * 6) + 1;
      resolve(dice);
    }, 1000); // 延迟1秒模拟摇色子的过程
  });
}

async function shakeDice() {
  console.log('Shaking dice...');

  const dice1Promise = rollDice();
  const dice2Promise = rollDice();

  const [dice1, dice2] = await Promise.all([dice1Promise, dice2Promise]);

  console.log('Dice 1:', dice1);
  console.log('Dice 2:', dice2);
}

shakeDice();

在上述代码中，我们定义了 rollDice 函数，它返回一个 Promise 对象。在 Promise 的回调函数中，我们使用 setTimeout 来模拟延迟1秒的摇骰子过程，并将骰子的点数作为解析结果传递给 resolve 函数。

然后，我们定义了一个 async 函数 shakeDice，用于异步地摇色子。在 shakeDice 函数中，我们首先打印出 "Shaking dice..."。

接下来，我们调用 rollDice 函数两次，分别返回两个 Promise 对象 dice1Promise 和 dice2Promise，代表两个骰子的摇色子操作。

使用 await Promise.all([dice1Promise, dice2Promise])，我们等待两个 Promise 对象同时解析，并将解析结果存储在 dice1 和 dice2 变量中。这里使用 Promise.all 方法可以并行地等待多个 Promise 对象的解析结果。

最后，我们打印出两个骰子的结果。

通过调用 shakeDice 函数，我们可以执行异步地摇色子的操作。在摇色子过程中，我们使用了异步操作的延迟效果，并通过 await 关键字等待两个骰子的解析结果。最终，我们可以在控制台上看到异步摇色子的结果。

请注意，由于使用了 async 和 await，这段代码需要在支持 ES6 或更高版本的 JavaScript 环境中运行。

setTimeout 的回调函数

setTimeout(() => {  
const dice = Math.floor(Math.random() * 6) + 1;  
resolve(dice);

这段代码是在 setTimeout 的回调函数中执行的操作。

逐步解释这段代码的含义：

1. setTimeout() 是一个 JavaScript 函数，它用于在指定的延迟时间后执行一个函数或表达式。
2. setTimeout(() => { ... }, delay) 接受两个参数：第一个参数是一个函数或表达式，表示要执行的操作；第二个参数是延迟的时间（以毫秒为单位）。
3. () => { ... } 是一个箭头函数（也称为匿名函数），它是作为 setTimeout 的第一个参数传递的回调函数。箭头函数的作用是定义一个函数体，以便在延迟时间结束后执行。
4. 在箭头函数的函数体中，我们生成一个随机数来模拟骰子的点数。Math.random() 用于生成一个介于 0 到 1 之间的随机数，然后通过乘以 6 和加 1 的操作，将其转换为一个介于 1 到 6 之间的随机整数（骰子的点数）。
5. resolve(dice) 是调用 Promise 的 resolve 方法，并将生成的随机数（骰子的点数）作为参数传递给它。这样，Promise 的状态将被设置为已解析，并将生成的随机数作为解析结果。

因此，这段代码的作用是在延迟时间结束后，生成一个随机数（骰子的点数），并通过 resolve 方法将该随机数作为 Promise 的解析结果。这样，在调用 rollDice 函数并等待它的解析结果时，我们将得到一个模拟骰子点数的异步操作。

const [dice1, dice2] = await Promise.all([dice1Promise, dice2Promise]);

这段代码使用了 await 关键字和 Promise.all 方法来等待多个 Promise 对象同时解析，并将它们的解析结果分配给相应的变量。

逐步解释这段代码的含义：

1. Promise.all([dice1Promise, dice2Promise]) 是一个将多个 Promise 对象作为参数的方法。它返回一个新的 Promise 对象，该 Promise 对象将在传入的所有 Promise 对象都解析完成后进行解析。
2. await 关键字用于等待一个 Promise 对象的解析结果。在这段代码中，我们使用 await 等待 Promise.all([dice1Promise, dice2Promise]) 的解析结果。
3. const [dice1, dice2] 是一种解构赋值语法，用于从一个数组中提取元素并分配给相应的变量。在这段代码中，我们将 Promise.all 返回的解析结果数组的第一个元素赋值给 dice1 变量，将第二个元素赋值给 dice2 变量。

因此，这段代码的作用是等待 dice1Promise 和 dice2Promise 两个 Promise 对象同时解析，并将它们的解析结果分配给 dice1 和 dice2 变量。通过这种方式，我们可以同时获取两个骰子的点数，并在后续的代码中使用这些值进行处理。

同步和异步的区别

使用同步和异步方法摇骰子有以下区别：

1. 执行顺序：同步方法是按照代码的顺序依次执行，代码会一直等待当前操作完成后再执行下一个操作。异步方法则是不会阻塞代码的执行，它会在进行耗时的操作时，继续执行后续的代码，待操作完成后再执行相应的回调函数或者通过 await 等待结果。
2. 阻塞：同步方法会阻塞代码的执行，即代码会一直等待当前操作完成后才能继续执行后续代码。异步方法则不会阻塞代码的执行，它会在进行异步操作时，立即返回并允许后续代码继续执行。
3. 响应性：异步方法能够提升应用的响应性能，因为它不会阻塞主线程，允许同时处理其他任务或事件。这在处理大量或耗时的操作时特别有用，可以避免应用程序的冻结或卡顿。
4. 代码结构：异步方法通常使用回调函数、Promise 或 async/await 来处理异步操作，这使得代码更具可读性和可维护性。相比之下，同步方法可能需要使用回调地狱（callback hell）或者复杂的控制流程来处理异步操作，使代码变得难以理解和维护。

总的来说，异步方法允许在进行耗时的操作时，不阻塞代码的执行，提高了应用的响应性能，并通过更简洁的代码结构提供了更好的可读性和可维护性。而同步方法则会阻塞代码的执行，可能导致应用程序的冻结或卡顿，以及复杂的代码结构。

什么是异步、轮询与回调

异步、轮询和回调是与处理异步操作相关的概念。

1. 异步（Asynchronous）：异步是指在进行某个操作时，不会阻塞程序的执行，而是允许程序继续执行其他任务。异步操作通常是耗时的操作，比如网络请求、文件读写等，为了避免阻塞主线程，将这些操作放在后台执行，并在操作完成后通知程序。
2. 轮询（Polling）：轮询是一种常见的处理异步操作的方式。它通过定期（或间隔性）地查询某个资源的状态或结果，来判断操作是否完成。在轮询中，程序会重复地发起查询请求，直到获取到所需的结果或达到指定的条件。
3. 回调（Callback）：回调是一种处理异步操作的模式。在回调模式中，我们将一个函数（回调函数）作为参数传递给另一个函数，当异步操作完成时，调用该回调函数来处理结果。回调函数可以用于处理异步操作的结果、错误处理或执行其他逻辑。

例如，当进行网络请求时，可以使用异步操作来避免阻塞主线程。轮询可以用于定期查询请求的状态，直到请求完成或达到超时条件。回调函数则可以用于在请求完成后处理返回的数据或处理错误。

什么是回调地狱

回调地狱（Callback Hell）是指在回调函数嵌套过多、代码结构复杂的情况下，代码变得难以理解和维护的现象。

在使用回调函数处理异步操作时，如果多个异步操作之间存在依赖关系，通常需要在一个回调函数中嵌套另一个回调函数。当异步操作嵌套层级过多时，代码会出现多层嵌套的回调函数，导致代码结构复杂，可读性变差，称为回调地狱。

回调地狱的问题包括：

1. 可读性差：多层嵌套的回调函数使得代码难以阅读和理解，增加了代码的复杂性。
2. 可维护性差：由于嵌套的回调函数，修改和调试代码变得困难，容易出错，增加了代码的维护成本。
3. 错误处理困难：对于多个异步操作的错误处理，需要在每个回调函数中进行处理，导致错误处理代码分散且容易遗漏。
4. 可扩展性差：在回调地狱中添加新的异步操作变得复杂，需要进一步嵌套回调函数，使代码变得混乱。

为了解决回调地狱问题，出现了 Promise、Async/Await 等新的异步编程模型。这些模型提供了更优雅、可读性更好的方式处理异步操作，避免了多层嵌套的回调函数，使代码更加清晰、简洁和易于维护。

Node风格的回调

Node.js 风格的回调是一种在 Node.js 中广泛采用的异步编程模式，它基于回调函数来处理异步操作的结果或错误。

Node.js 风格的回调通常具有以下特征：

1. 回调函数作为最后一个参数：异步函数通常将回调函数作为其参数列表中的最后一个参数。回调函数用于处理异步操作的结果或错误信息。
2. 错误优先的回调函数：回调函数的第一个参数通常是错误对象（通常命名为 err 或 error），用于传递异步操作可能发生的错误。如果没有错误发生，则该参数为 null 或 undefined。
3. 回调函数的其他参数：在错误参数之后，回调函数可能会包含其他参数，用于传递异步操作的结果或其他相关信息。

下面是一个使用 Node.js 风格的回调的示例：

function fetchData(callback) {
  // 模拟异步操作
  setTimeout(() => {
    const data = 'Hello, World!';
    const error = null;

    // 调用回调函数，传递错误和数据
    callback(error, data);
  }, 2000);
}

// 调用异步函数并处理回调结果
fetchData((err, result) => {
  if (err) {
    console.error('Error:', err);
  } else {
    console.log('Data:', result);
  }
});

在上述示例中，fetchData 函数是一个模拟的异步操作，通过回调函数将结果返回。在回调函数中，根据是否有错误，进行相应的处理。

Node.js 风格的回调模式在 Node.js 生态系统中被广泛采用，但它也容易导致回调地狱（callback hell）的问题。为了解决这个问题，可以使用 Promise、Async/Await 等更现代的异步编程模型来提高代码的可读性和可维护性。