async、await

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：
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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；

◼ 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；

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是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；

浏览器进程、线程

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；

操作系统 – 进程 – 线程

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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：
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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；

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；

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宏任务、微任务队列

宏任务和微任务

◼ 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.

Promise面试题

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promise async await 面试题

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Node的事件循环（未学习）

Node的事件循环

◼ 浏览器中的EventLoop是根据HTML5定义的规范来实现的，不同的浏览器可能会有不同的实现，而Node中是由libuv实现的。
◼ 这里我们来给出一个Node的架构图：

  • 我们会发现libuv中主要维护了一个EventLoop和worker threads（线程池）；
  • EventLoop负责调用系统的一些其他操作：文件的IO、Network、child-processes等

◼ libuv是一个多平台的专注于异步IO的库，它最初是为Node开发的，但是现在也被使用到Luvit、Julia、pyuv等其他地方；
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Node事件循环的阶段

◼ 我们最前面就强调过，事件循环像是一个桥梁，是连接着应用程序的JavaScript和系统调用之间的通道：

  • 无论是我们的文件IO、数据库、网络IO、定时器、子进程，在完成对应的操作后，都会将对应的结果和回调函数放到事件循 环（任务队列）中；
  • 事件循环会不断的从任务队列中取出对应的事件（回调函数）来执行；

◼ 但是一次完整的事件循环Tick分成很多个阶段：

  • 定时器（Timers）：本阶段执行已经被 setTimeout() 和 setInterval() 的调度回调函数。
  • 待定回调（Pending Callback）：对某些系统操作（如TCP错误类型）执行回调，比如TCP连接时接收到ECONNREFUSED。
  • idle, prepare：仅系统内部使用。
  • 轮询（Poll）：检索新的 I/O 事件；执行与 I/O 相关的回调；
  • 检测（check）：setImmediate() 回调函数在这里执行。
  • 关闭的回调函数：一些关闭的回调函数，如：socket.on(‘close’, …)。

Node事件循环的阶段图解

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Node的宏任务和微任务

◼ 我们会发现从一次事件循环的Tick来说，Node的事件循环更复杂，它也分为微任务和宏任务：

  • 宏任务（macrotask）：setTimeout、setInterval、IO事件、setImmediate、close事件；
  • 微任务（microtask）：Promise的then回调、process.nextTick、queueMicrotask；

◼ 但是，Node中的事件循环不只是 微任务队列和 宏任务队列：

  • 微任务队列：
    • next tick queue：process.nextTick；
    • other queue：Promise的then回调、queueMicrotask；

  • 宏任务队列：

    • timer queue：setTimeout、setInterval；
    • poll queue：IO事件；
    • check queue：setImmediate；
    • close queue：close事件；

      Node事件循环的顺序

      ◼ 所以，在每一次事件循环的tick中，会按照如下顺序来执行代码：

  • next tick microtask queue；

  • other microtask queue；
  • timer queue；
  • poll queue；
  • check queue；
  • close queue；

Node执行面试题

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throw、try、catch

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。

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：
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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：
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◼ 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；

    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；

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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推出，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

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◼ 在ES10（ES2019）中，catch后面绑定的error可以省略。
◼ 当然，如果有一些必须要执行的代码，我们可以使用finally来执行：

  • finally表示最终一定会被执行的代码结构；
  • 注意：如果try和finally中都有返回值，那么会使用finally当中的返回值；