你好，我是木亦。在 JavaScript 中，异步编程已然成为每位开发者都必须攻克的关键领域。随着 JavaScript 应用的边界不断拓展，无论是构建交互性强的网页应用，还是开发复杂的后端服务，在处理网络请求、文件读取这类耗时操作时，异步编程的重要性愈发举足轻重。
而 async/await 作为 ES2017 引入的强大异步编程语法糖，为我们编写和理解异步代码开辟了一条更加简洁、直观的道路。
这篇文章会跟你一起探索 async/await 的底层原理与精妙之处。
一、异步编程的前世今生
JavaScript 以单线程模式运行，这意味着它在同一时间只能执行一项任务。倘若所有任务都按部就班地同步执行，一旦遭遇网络请求、文件读取等耗时较长的操作，整个程序就会陷入阻塞状态，网页界面也会随之卡顿，这无疑会对用户体验造成极大的负面影响。为了打破这一困境，异步编程应运而生。它允许在执行耗时操作时，主线程不会被阻塞，而是能够继续处理其他任务。待耗时操作完成后，再通过回调函数、Promise 或者 async/await 等方式来处理操作结果，从而实现程序的高效运行与流畅交互。
二、Promise：异步编程的基石
在深入探究 async/await 之前，我们有必要先回顾一下 Promise。Promise 是 ES6 引入的一种用于处理异步操作的核心机制，它代表着一个异步操作的最终完成状态（成功或失败）以及对应的结果值。Promise 存在三种状态：pending（进行中）、fulfilled（已成功）和 rejected（已失败）。一旦 Promise 的状态发生改变，就无法再回溯，状态转变仅存在两种可能：从 pending 转变为fulfilled，或者从 pending 转变为 rejected。
下面来看一个简单的 Promise 示例：
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
const success = true;
if (success) {
resolve('操作成功');
} else {
reject('操作失败');
}
}, 1000);
});
promise.then((value) => {
console.log(value); // 操作成功
}).catch((error) => {
console.log(error);
});
在这个示例中，我们创建了一个 Promise，它会在 1 秒后根据 success 的值来决定是调用 resolve 函数表示操作成功，还是调用 reject 函数表示操作失败。随后，通过then方法来处理操作成功的情况，通过 catch 方法来捕获并处理操作失败时的错误。
Promise 的出现成功解决了回调地狱的难题，使得异步代码的结构更加清晰、易于维护。然而，在处理多个异步操作时，链式调用的代码结构有时仍显得较为繁琐，而 async/await 正是在 Promise 的基础上进一步优化而来，旨在提供更加简洁、高效的异步编程体验。
三、async/await 基础语法详解
async关键字用于定义一个异步函数，这类函数始终会返回一个 Promise 对象。而await关键字则只能在async函数内部使用，它的作用是等待一个 Promise 对象的状态变为 fulfilled 或 rejected，并暂停async函数的执行，直到所等待的 Promise 被解决。
以下是一个简单的 async/await 示例：
async function asyncFunction() {
try {
const value = await new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve('异步操作结果');
}, 1000);
});
console.log(value); // 异步操作结果
} catch (error) {
console.log(error);
}
}
asyncFunction();
在这个示例中，asyncFunction 是一个异步函数，其中的 await 关键字等待 Promise 的解决，待 Promise 成功解决后，将结果赋值给value变量，最后将结果打印输出。如果 Promise 被拒绝，catch 代码块会捕获并处理相应的错误信息。
四、async/await 的显著优势
- 代码简洁直观：async/await 使得异步代码的书写风格与同步代码极为相似，大大提升了代码的可读性与可维护性。开发者无需再花费大量精力去梳理复杂的异步操作流程，代码逻辑更加清晰明了。
- 错误处理便捷高效：借助 try...catch 代码块，我们可以统一处理异步操作过程中可能出现的各种错误，而无需像使用 Promise 时那样通过链式调用catch方法来捕获错误，这使得错误处理更加集中、高效。
- 顺序执行一目了然：await 关键字会暂停 async 函数的执行，直至所等待的 Promise 被成功解决，这使得异步操作的顺序执行更加直观、易于理解，有效避免了因异步操作顺序混乱而导致的逻辑错误。
五、async/await 与 Promise 的协同应用
async/await 是建立在 Promise 基础之上的，因此它们能够完美地协同工作。在实际应用中，我们既可以在async函数内部返回一个 Promise 对象，也可以在使用await等待一个 Promise 对象解决后，继续进行链式操作。
以下是一个展示 async/await 与 Promise 结合使用的示例：
async function asyncPromiseCombination() {
const result1 = await new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve('第一个异步操作结果');
}, 1000);
});
console.log(result1);
const result2 = await new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve('第二个异步操作结果');
}, 1000);
});
console.log(result2);
return result1 +'' + result2;
}
asyncPromiseCombination().then((finalResult) => {
console.log(finalResult); // 第一个异步操作结果 第二个异步操作结果
});
在这个示例中，我们在 async 函数 asyncPromiseCombination 中依次执行了两个异步操作，通过 await 关键字分别等待它们的结果。待两个异步操作都完成后，将两个结果拼接起来并返回。最后，在外部通过 then 方法来处理最终拼接后的结果。
六、async/await 进阶技巧
（一）并发与并行操作
在处理多个异步任务时，我们可以利用 Promise.all 来实现并发操作。Promise.all 接受一个 Promise 数组作为参数，当所有 Promise 都被解决时，它返回一个包含所有结果的新 Promise；只要有一个 Promise 被拒绝，整个 Promise.all 就会被拒绝。
async function concurrentTasks() {
const promise1 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve('任务1结果'), 1000));
const promise2 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve('任务2结果'), 2000));
const [result1, result2] = await Promise.all([promise1, promise2]);
console.log(result1, result2);
}
如果希望所有任务都能执行完成，无论成功或失败，可以使用 Promise.allSettled。它会返回一个新的 Promise，该 Promise 在所有输入的 Promise 都已被解决（包括成功和失败）时被解决，返回的结果数组中每个元素都会包含任务的状态（status 为 fulfilled 或 rejected）以及对应的结果或错误。
async function allSettledTasks() {
const promise1 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve('任务1结果'), 1000));
const promise2 = new Promise((reject) => setTimeout(() => reject('任务2失败'), 2000));
const results = await Promise.allSettled([promise1, promise2]);
results.forEach((result, index) => {
if (result.status === 'fulfilled') {
console.log(`任务${index + 1}成功，结果:`, result.value);
} else {
console.log(`任务${index + 1}失败，错误:`, result.reason);
}
});
}
（二）处理异步迭代器
async/await 可以很好地与异步迭代器配合使用。异步迭代器是一种特殊的迭代器，它的 next() 方法返回一个 Promise。例如，我们有一个异步生成器函数，它会异步生成一系列数字：
async function* asyncGenerator() {
yield await new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 1000));
yield await new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 1000));
yield await new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 1000));
}
async function iterateAsyncGenerator() {
const gen = asyncGenerator();
let result = await gen.next();
while (!result.done) {
console.log(result.value);
result = await gen.next();
}
}
七、async/await 调试技巧
（一）使用 debugger 关键字
在 async 函数中，我们可以使用 debugger 关键字来暂停代码执行，以便在调试工具中查看变量状态和执行流程。例如：
async function debugAsyncFunction() {
const value = await new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve('异步操作结果'), 1000));
debugger;
console.log(value);
}
当代码执行到 debugger 时，会在浏览器的开发者工具或 Node.js 的调试环境中暂停，我们可以查看value的值以及函数调用栈等信息。
（二）合理使用日志输出
在 async 函数中，通过 console.log、console.error 等日志输出函数，可以帮助我们了解异步操作的执行过程和结果。比如在错误处理时，详细的错误日志可以帮助我们快速定位问题：
async function logAsyncFunction() {
try {
const value = await new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => reject('异步操作失败'), 1000);
});
console.log(value);
} catch (error) {
console.error('异步操作出现错误:', error);
}
}
（三）利用调试工具的断点功能
无论是浏览器的开发者工具还是 Node.js 的调试工具，都支持设置断点。我们可以在 async 函数的关键位置设置断点，逐步调试代码，观察变量的变化和异步操作的执行情况。例如在 Chrome 浏览器中，在 async 函数的代码行左侧点击即可设置断点，然后刷新页面或执行函数，代码就会在断点处暂停。
async/await 无疑为 JavaScript 异步编程带来了前所未有的便利，它让我们能够以更加优雅、简洁的方式处理复杂的异步操作。通过深入理解其原理与用法，掌握进阶技巧和调试方法，我们能够编写出更加高效、易读的异步代码，为打造高性能的 JavaScript 应用奠定坚实基础。希望本文能帮助大家更好地掌握 async/await 这一强大工具，在 JavaScript 编程的道路上更进一步。
