JavaScript中的await-async-事件循环-异常处理

一、async、await

1.异步函数 async function

async关键字用于声明一个异步函数：

async是asynchronous单词的缩写，异步、非同步；
sync是synchronous单词的缩写，同步、同时；

async异步函数可以有很多中写法：

// 普通函数
// function foo() {}
// const bar = function() {}
// const baz = () => {}

// 生成器函数
// function* foo() {}

// 异步函数
async function foo() {
    console.log("foo function1")
    console.log("foo function2")
    console.log("foo function3")
}
foo()

// const bar = async function() {}
// const baz = async () => {}
// class Person {
//   async running() {}
// }

2.异步函数的执行流程

异步函数的内部代码执行过程和普通的函数是一致的，默认情况下也是会被同步执行。

异步函数有返回值时，和普通函数会有区别：

情况一：异步函数也可以有返回值，但是异步函数的返回值相当于被包裹到Promise.resolve中；
情况二：如果我们的异步函数的返回值是Promise，状态由会由Promise决定；
情况三：如果我们的异步函数的返回值是一个对象并且实现了thenable，那么会由对象的then方法来决定；

// 返回值的区别
// 1.普通函数
// function foo1() {
//   return 123
// }
// foo1()

// 2.异步函数
async function foo2() {
    // 1.返回一个普通的值
    // -> Promise.resolve(321)
    // return ["abc", "cba", "nba"]

    // 2.返回一个Promise
    // return new Promise((resolve, reject) => {
    //   setTimeout(() => {
    //     resolve("aaa")
    //   }, 3000)
    // })

    // 3.返回一个thenable对象
    return {
        then: function(resolve, reject) {
            resolve("bbb")
        }
    }
}

foo2().then(res => {
    console.log("res:", res)
})

如果我们在async中抛出了异常，那么程序它并不会像普通函数一样报错，而是会作为Promise的reject来传递；

// 什么情况下异步函数的结果是rejected

// 如果异步函数中有抛出异常(产生了错误), 这个异常不会被立即浏览器处理
// 进行如下处理: Promise.reject(error)
async function foo() {
    console.log("---------1")
    console.log("---------2")
    // "abc".filter()
    throw new Error("async function error")
    console.log("---------3")

    // return new Promise((resolve, reject) => {
    //   reject("err rejected")
    // })

    return 123
}

// promise -> pending -> fulfilled/rejected
foo().then(res => {
    console.log("res:", res)
}).catch(err => {
    console.log(" err:", err)
    console.log("继续执行其他的逻辑代码")
})

3.await关键字

async函数另外一个特殊之处就是可以在它内部使用await关键字，而普通函数中是不可以的。

await关键字有什么特点呢？

通常使用await时后面会跟上一个表达式，这个表达式会返回一个Promise；
那么await会等到Promise的状态变成fulfilled状态，之后继续执行异步函数；

如果await后面是一个普通的值，那么会直接返回这个值；

如果await后面是一个thenable的对象，那么会根据对象的then方法调用来决定后续的值；

如果await后面的表达式，返回的Promise是reject的状态，那么会将这个reject结果直接作为函数的Promise的reject值；

// 1.普通函数
// function foo1() {
//   await 123
// }
// foo1()


// 2.await关键字
// await条件: 必须在异步函数中使用
function bar() {
    console.log("bar function")
    return new Promise(resolve => {
        setTimeout(() => {
            reject(123)
        }, 6000)
    })
}

async function foo() {
    console.log("-------")
    // await后续返回一个Promise, 那么会等待Promise有结果之后, 才会继续执行后续的代码
    const res1 = await bar()
    console.log("await后面的代码:", res1)
    const res2 = await bar()
    console.log("await后面的代码:", res2)

    console.log("+++++++")
}

foo()

await处理异步请求

function requestData(url) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            resolve(url)
            // reject("error message")
        }, 2000);
    })
}

async function getData() {
    const res1 = await requestData("why")
    console.log("res1:", res1)

    const res2 = await requestData(res1 + "kobe")
    console.log("res2:", res2)
}

getData().catch(err => {
    console.log("err:", err)
})

二、浏览器进程、线程

1.进程和线程

线程和进程是操作系统中的两个概念：

进程（process）：计算机已经运行的程序，是操作系统管理程序的一种方式；
线程（thread）：操作系统能够运行运算调度的最小单位，通常情况下它被包含在进程中；

听起来很抽象，这里还是给出我的解释：

进程：我们可以认为，启动一个应用程序，就会默认启动一个进程（也可能是多个进程）；
线程：每一个进程中，都会启动至少一个线程用来执行程序中的代码，这个线程被称之为主线程；
所以我们也可以说进程是线程的容器；

再用一个形象的例子解释：

操作系统类似于一个大工厂；
工厂中里有很多车间，这个车间就是进程；
每个车间可能有一个以上的工人在工厂，这个工人就是线程；

2.操作系统-进程-线程

在这里插入图片描述

3.操作系统的工作方式

操作系统是如何做到同时让多个进程（边听歌、边写代码、边查阅资料）同时工作呢？

这是因为CPU的运算速度非常快，它可以快速的在多个进程之间迅速的切换；
当我们进程中的线程获取到时间片时，就可以快速执行我们编写的代码；
对于用户来说是感受不到这种快速的切换的；

你可以在Mac的活动监视器或者Windows的资源管理器中查看到很多进程：

在这里插入图片描述

4.浏览器中的JavaScript线程

我们经常会说JavaScript是单线程（可以开启workers）的，但是JavaScript的线程应该有自己的容器进程：浏览器或者Node。

浏览器是一个进程吗，它里面只有一个线程吗？

目前多数的浏览器其实都是多进程的，当我们打开一个tab页面时就会开启一个新的进程，这是为了防止一个页面卡死而造成所有页面无法响应，整个浏览器需要强制退出；
每个进程中又有很多的线程，其中包括执行JavaScript代码的线程；

JavaScript的代码执行是在一个单独的线程中执行的：

这就意味着JavaScript的代码，在同一个时刻只能做一件事；
如果这件事是非常耗时的，就意味着当前的线程就会被阻塞；

所以真正耗时的操作，实际上并不是由JavaScript线程在执行的：

浏览器的每个进程是多线程的，那么其他线程可以来完成这个耗时的操作；
比如网络请求、定时器，我们只需要在特性的时候执行应该有的回调即可；

5.浏览器的事件循环

如果在执行JavaScript代码的过程中，有异步操作呢？

中间我们插入了一个setTimeout的函数调用；
这个函数被放到入调用栈中，执行会立即结束，并不会阻塞后续代码的执行；

function sub(num1, num2) {
    return num1 + num2
}

function bar() {
    console.log("bar function execute")
}

setTimeout(function () {
    console.log("settimeout")
}, 3000)
console.log(111)

在这里插入图片描述

三、宏任务、微任务队列

但是事件循环中并非只维护着一个队列，事实上是有两个队列：

宏任务队列（macrotask queue）：ajax、setTimeout、setInterval、DOM监听、UI Rendering等
微任务队列（microtask queue）：Promise的then回调、 Mutation Observer API、queueMicrotask()等

那么事件循环对于两个队列的优先级是怎么样的呢？

1.main script中的代码优先执行（编写的顶层script代码）；
2.在执行任何一个宏任务之前（不是队列，是一个宏任务），都会先查看微任务队列中是否有任务需要执行
- 也就是宏任务执行之前，必须保证微任务队列是空的；
- 如果不为空，那么就优先执行微任务队列中的任务（回调）；

下面我们通过几到面试题来练习一下。

四、Promise面试题解析

1.promise面试题

setTimeout(function () {
    console.log("settimeout1")

    new Promise(function (resolve) {
        resolve()
    }).then(function () {
        new Promise(function (resolve) {
            resolve()
        }).then(function () {
            console.log("then4")
        })
        console.log("then2")
    })
})

new Promise(function (resolve) {
    console.log("promise1")
    resolve()
}).then(function () {
    console.log("then1")
})

setTimeout(function () {
    console.log("settimeout2")
})

console.log(2)

queueMicrotask(() => {
    console.log("queueMicrotask1")
})

new Promise(function (resolve) {
    resolve()
}).then(function () {
    console.log("then3")
})

/*
    执行结果
    promise1
    2
    then1
    queueMicrotask1
    then3
    settimeout1
    then2
    then4
    settimeout2
    */

2.promise async await 面试题

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 Promise(function (resolve) {
    console.log("promise1")
    resolve()
}).then(function () {
    console.log("promise2")
})

console.log("script end")

/*
    输出结果
    script start
    async1 start
    async2
    promise1
    script end
    async1 end
    promise2
    settimeout
     */

五、throw、try、catch

1.错误处理方案

开发中我们会封装一些工具函数，封装之后给别人使用：

在其他人使用的过程中，可能会传递一些参数；
对于函数来说，需要对这些参数进行验证，否则可能得到的是我们不想要的结果；

很多时候我们可能验证到不是希望得到的参数时，就会直接return：

但是return存在很大的弊端：调用者不知道是因为函数内部没有正常执行，还是执行结果就是一个undefined；
事实上，正确的做法应该是如果没有通过某些验证，那么应该让外界知道函数内部报错了；

如何可以让一个函数告知外界自己内部出现了错误呢？

通过throw关键字，抛出一个异常；

throw语句：

throw语句用于抛出一个用户自定义的异常；
当遇到throw语句时，当前的函数执行会被停止（throw后面的语句不会执行）；

如果我们执行代码，就会报错，拿到错误信息的时候我们可以及时的去修正代码。

2.throw关键字

throw表达式就是在throw后面可以跟上一个表达式来表示具体的异常信息：

throw expression;

throw关键字可以跟上哪些类型呢？

基本数据类型：比如number、string、Boolean
对象类型：对象类型可以包含更多的信息

但是每次写这么长的对象又有点麻烦，所以我们可以创建一个类：

class MyError {
    constructor(code, message) {
        this.code = code
        this.message = message
    }
}

3.Error类型

事实上，JavaScript已经给我们提供了一个Error类，我们可以直接创建这个类的对象：

function foo() {
    throw new Error("error message", "123")
}

Error包含三个属性：

messsage：创建Error对象时传入的message；
name：Error的名称，通常和类的名称一致；
stack：整个Error的错误信息，包括函数的调用栈，当我们直接打印Error对象时，打印的就是stack；

Error有一些自己的子类：

RangeError：下标值越界时使用的错误类型；
SyntaxError：解析语法错误时使用的错误类型；
TypeError：出现类型错误时，使用的错误类型；

4.异常的处理

我们会发现在之前的代码中，一个函数抛出了异常，调用它的时候程序会被强制终止：

这是因为如果我们在调用一个函数时，这个函数抛出了异常，但是我们并没有对这个异常进行处理，那么这个异常会继续传递到上一个函数调用中；
而如果到了最顶层（全局）的代码中依然没有对这个异常的处理代码，这个时候就会报错并且终止程序的运行；

我们先来看一下这段代码的异常传递过程：

foo函数在被执行时会抛出异常，也就是我们的bar函数会拿到这个异常；
但是bar函数并没有对这个异常进行处理，那么这个异常就会被继续传递到调用bar函数的函数，也就是test函数；
但是test函数依然没有处理，就会继续传递到我们的全局代码逻辑中；
依然没有被处理，这个时候程序会终止执行，后续代码都不会再执行了；

function foo() {
    throw "this is my custom error"
}
function bar() {
    foo()
}
function test() {
    bar()
}
test()
console.log("run end")

5.异常的捕获

但是很多情况下当出现异常时，我们并不希望程序直接退出，而是希望可以正确的处理异常：

这个时候我们就可以使用try-catch

function foo() {
    throw "this is my custom error"
}
function bar() {
    try {
        foo()
    } catch (error) {
        console.log("错误信息：" + error)
    } finally {
        console.log("finally code")
    }
}
function test() {
    bar()
}
test()
console.log("run end")