你不知道的 async、await 魔鬼细节

大前端技术之路

2024-08-23

作者： Squirrel_
https://juejin.cn/post/7194744938276323384

0、前言

关于promise、async/await的使用相信很多小伙伴都比较熟悉了，但是提到事件循环机制输出结果类似的题目，你敢说都会？

试一试？

🌰1：

async function async1 () {
    await new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
    })
    console.log('A')
}

async1()

new Promise((resolve) => {
    console.log('B')
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('C')
}).then(() => {
    console.log('D')
})

// 最终结果👉: B A C D

🌰2：

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

async function async2 () {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
    })
}

async1()

new Promise((resolve) => {
    console.log('B')
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('C')
}).then(() => {
    console.log('D')
})

// 最终结果👉: B C D A

❓基本一样的代码为什么会出现差别，话不多说👇

1、async 函数返回值

在讨论 await 之前，先聊一下 async 函数处理返回值的问题，它会像 Promise.prototype.then 一样，会对返回值的类型进行辨识。

👉根据返回值的类型，引起 js引擎 对返回值处理方式的不同

📑结论：async函数在抛出返回值时，会根据返回值类型开启不同数目的微任务
return结果值：非thenable、非promise（不等待）
return结果值：thenable（等待 1个then的时间）
return结果值：promise（等待 2个then的时间）

🌰1：

async function testA () {
    return 1;
}

testA().then(() => console.log(1));
Promise.resolve()
    .then(() => console.log(2))
    .then(() => console.log(3));

// (不等待)最终结果👉: 1 2 3

🌰2：

async function testB () {
    return {
        then (cb) {
            cb();
        }
    };
}

testB().then(() => console.log(1));
Promise.resolve()
    .then(() => console.log(2))
    .then(() => console.log(3));

// (等待一个then)最终结果👉: 2 1 3

🌰3：

async function testC () {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
    })
}

testC().then(() => console.log(1));
Promise.resolve()
    .then(() => console.log(2))
    .then(() => console.log(3));
    
// (等待两个then)最终结果👉: 2 3 1




async function testC () {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
    })
} 

testC().then(() => console.log(1));
Promise.resolve()
    .then(() => console.log(2))
    .then(() => console.log(3))
    .then(() => console.log(4))

// (等待两个then)最终结果👉: 2 3 1 4

看了这三个🌰是不是对上面的结论有了更深的认识？

稍安勿躁，来试试一个经典面试题👇

async function async1 () {
    console.log('1')
    await async2()
    console.log('AAA')
}

async function async2 () {
    console.log('3')
    return new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
        console.log('4')
    })
}

console.log('5')

setTimeout(() => {
    console.log('6')
}, 0);

async1()

new Promise((resolve) => {
    console.log('7')
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('8')
}).then(() => {
    console.log('9')
}).then(() => {
    console.log('10')
})
console.log('11')

// 最终结果👉: 5 1 3 4 7 11 8 9 AAA 10 6

👀做错了吧？

哈哈没关系

步骤拆分👇：
先执行同步代码，输出5
执行setTimeout，是放入宏任务异步队列中
接着执行async1函数，输出1
执行async2函数，输出3
Promise构造器中代码属于同步代码，输出4
async2函数的返回值是Promise，等待2个then后放行，所以AAA暂时无法输出
async1函数暂时结束，继续往下走，输出7
同步代码，输出11
执行第一个then，输出8
执行第二个then，输出9
终于等到了两个then执行完毕，执行async1函数里面剩下的，输出AAA
再执行最后一个微任务then，输出10
执行最后的宏任务setTimeout，输出6

❓是不是豁然开朗，欢迎点赞收藏！

2、await 右值类型区别

2.1、非 `thenable`

🌰1：

async function test () {
    console.log(1);
    await 1;
    console.log(2);
}

test();
console.log(3);
// 最终结果👉: 1 3 2

🌰2：

function func () {
    console.log(2);
}

async function test () {
    console.log(1);
    await func();
    console.log(3);
}

test();
console.log(4);

// 最终结果👉: 1 2 4 3

🌰3：

async function test () {
    console.log(1);
    await 123
    console.log(2);
}

test();
console.log(3);

Promise.resolve()
    .then(() => console.log(4))
    .then(() => console.log(5))
    .then(() => console.log(6))
    .then(() => console.log(7));

// 最终结果👉: 1 3 2 4 5 6 7

Note:
await后面接非 thenable 类型，会立即向微任务队列添加一个微任务then，但不需等待

2.2、`thenable`类型

async function test () {
    console.log(1);
    await {
        then (cb) {
            cb();
        },
    };
    console.log(2);
}

test();
console.log(3);

Promise.resolve()
    .then(() => console.log(4))
    .then(() => console.log(5))
    .then(() => console.log(6))
    .then(() => console.log(7));

// 最终结果👉: 1 3 4 2 5 6 7

Note:
await 后面接 thenable 类型，需要等待一个 then 的时间之后执行

2.3、`Promise`类型

async function test () {
    console.log(1);
    await new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
    })
    console.log(2);
}

test();
console.log(3);

Promise.resolve()
    .then(() => console.log(4))
    .then(() => console.log(5))
    .then(() => console.log(6))
    .then(() => console.log(7));

// 最终结果👉: 1 3 2 4 5 6 7

❓为什么表现的和非 thenable 值一样呢？为什么不等待两个 then 的时间呢？

Note:
TC 39(ECMAScript标准制定者) 对await 后面是 promise 的情况如何处理进行了一次修改，移除了额外的两个微任务，在早期版本，依然会等待两个 then 的时间
有大佬翻译了官方解释：更快的 async 函数和 promises^[1]，但在这次更新中并没有修改 thenable 的情况

这样做可以极大的优化 await 等待的速度👇

async function func () {
    console.log(1);
    await 1;
    console.log(2);
    await 2;
    console.log(3);
    await 3;
    console.log(4);
}

async function test () {
    console.log(5);
    await func();
    console.log(6);
}

test();
console.log(7);

Promise.resolve()
    .then(() => console.log(8))
    .then(() => console.log(9))
    .then(() => console.log(10))
    .then(() => console.log(11));

// 最终结果👉: 5 1 7 2 8 3 9 4 10 6 11

Note：
await 和 Promise.prototype.then 虽然很多时候可以在时间顺序上能等效，但是它们之间有本质的区别。

test 函数中的 await 会等待 func 函数中所有的 await 取得恢复函数执行的命令并且整个函数执行完毕后才能获得取得 恢复函数执行的命令；
也就是说，func 函数的 await 此时不能在时间的顺序上等效 then，而要等待到 test 函数完全执行完毕；
比如这里的数字6很晚才输出，如果单纯看成then的话，在下一个微任务队列执行时6就应该作为同步代码输出了才对。

所以我们可以合并两个函数的代码👇

async function test () {
    console.log(5);

    console.log(1);
    await 1;
    console.log(2);
    await 2;
    console.log(3);
    await 3;
    console.log(4);
    await null;
    
    console.log(6);
}

test();
console.log(7);

Promise.resolve()
    .then(() => console.log(8))
    .then(() => console.log(9))
    .then(() => console.log(10))
    .then(() => console.log(11));

// 最终结果👉: 5 1 7 2 8 3 9 4 10 6 11

因为将原本的函数融合，此时的 await 可以等效为 Promise.prototype.then，又完全可以等效如下代码👇

async function test () {
    console.log(5);
    console.log(1);
    Promise.resolve()
        .then(() => console.log(2))
        .then(() => console.log(3))
        .then(() => console.log(4))
        .then(() => console.log(6))
}

test();
console.log(7);

Promise.resolve()
    .then(() => console.log(8))
    .then(() => console.log(9))
    .then(() => console.log(10))
    .then(() => console.log(11));

// 最终结果👉: 5 1 7 2 8 3 9 4 10 6 11

以上三种写法在时间的顺序上完全等效，所以你 完全可以将 await 后面的代码可以看做在 then 里面执行的结果，又因为 async 函数会返回 promise 实例，所以还可以等效成👇

async function test () {
    console.log(5);
    console.log(1);
}

test()
    .then(() => console.log(2))
    .then(() => console.log(3))
    .then(() => console.log(4))
    .then(() => console.log(6))

console.log(7);

Promise.resolve()
    .then(() => console.log(8))
    .then(() => console.log(9))
    .then(() => console.log(10))
    .then(() => console.log(11));

// 最终结果👉: 5 1 7 2 8 3 9 4 10 6 11

可以发现，test 函数全是走的同步代码...

所以👉：**async/await 是用同步的方式，执行异步操作**

3、🌰

🌰1：

async function async2 () {
    new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
    })
}

async function async3 () {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        resolve()
    })
}

async function async1 () {
    // 方式一：最终结果：B A C D
    // await new Promise((resolve, reject) => {
    //     resolve()
    // })

    // 方式二：最终结果：B A C D
    // await async2()

    // 方式三：最终结果：B C D A
    await async3()

    console.log('A')
}

async1()

new Promise((resolve) => {
    console.log('B')
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('C')
}).then(() => {
    console.log('D')
})

大致思路👇：
首先，**async函数的整体返回值永远都是Promise，无论值本身是什么**
方式一：await的是Promise，无需等待
方式二：await的是async函数，但是该函数的返回值本身是**非thenable**，无需等待
方式三：await的是async函数，且返回值本身是Promise，需等待两个then时间

🌰2：

function func () {
    console.log(2);

    // 方式一：1 2 4  5 3 6 7
    // Promise.resolve()
    //     .then(() => console.log(5))
    //     .then(() => console.log(6))
    //     .then(() => console.log(7))

    // 方式二：1 2 4  5 6 7 3
    return Promise.resolve()
        .then(() => console.log(5))
        .then(() => console.log(6))
        .then(() => console.log(7))
}

async function test () {
    console.log(1);
    await func();
    console.log(3);
}

test();
console.log(4);

步骤拆分👇：
方式一：
同步代码输出1、2，接着将log(5)处的then1加入微任务队列，await拿到确切的func函数返回值undefined，将后续代码放入微任务队列（then2，可以这样理解）
执行同步代码输出4，到此，所有同步代码完毕
执行第一个放入的微任务then1输出5，产生log(6)的微任务then3
执行第二个放入的微任务then2输出3
然后执行微任务then3，输出6，产生log(7)的微任务then4
执行then4，输出7
方式二：
同步代码输出1、2，await拿到func函数返回值，但是并未获得具体的结果（由Promise本身机制决定），暂停执行当前async函数内的代码（跳出、让行）
输出4，到此，所有同步代码完毕
await一直等到Promise.resolve().then...执行完成，再放行输出3

方式二没太明白❓

继续👇

function func () {
    console.log(2);

    return Promise.resolve()
        .then(() => console.log(5))
        .then(() => console.log(6))
        .then(() => console.log(7))
}

async function test () {
    console.log(1);
    await func()
    console.log(3);
}

test();
console.log(4);

new Promise((resolve) => {
    console.log('B')
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('C')
}).then(() => {
    console.log('D')
})

// 最终结果👉: 1 2 4    B 5 C 6 D 7 3

还是没懂？

继续👇

async function test () {
    console.log(1);
    await Promise.resolve()
        .then(() => console.log(5))
        .then(() => console.log(6))
        .then(() => console.log(7))
    console.log(3);
}

test();
console.log(4);

new Promise((resolve) => {
    console.log('B')
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('C')
}).then(() => {
    console.log('D')
})

// 最终结果👉: 1 4    B 5 C 6 D 7 3

Note:
综上，await一定要等到右侧的表达式有确切的值才会放行，否则将一直等待（阻塞当前async函数内的后续代码），不服看看这个👇
function func () { return new Promise((resolve) => { console.log('B') // resolve() 故意一直保持pending }) } async function test () { console.log(1); await func() console.log(3); } test(); console.log(4); // 最终结果👉: 1 B 4 (永远不会打印3) // ---------------------或者写为👇------------------- async function test () { console.log(1); await new Promise((resolve) => { console.log('B') // resolve() 故意一直保持pending }) console.log(3); } test(); console.log(4); // 最终结果👉: 1 B 4 (永远不会打印3)

🌰3：

async function func () {
    console.log(2);
    return {
        then (cb) {
            cb()
        }
    }
}

async function test () {
    console.log(1);
    await func();
    console.log(3);
}

test();
console.log(4);

new Promise((resolve) => {
    console.log('B')
    resolve()
}).then(() => {
    console.log('C')
}).then(() => {
    console.log('D')
})

// 最终结果👉: 1 2 4 B C 3 D

步骤拆分👇：
同步代码输出1、2
await拿到func函数的具体返回值thenable，将当前async函数内的后续代码放入微任务then1(但是需要等待一个then时间)
同步代码输出4、B，产生log(C)的微任务then2
由于then1滞后一个then时间，直接执行then2输出C，产生log(D)的微任务then3
执行原本滞后一个then时间的微任务then1，输出3
执行最后一个微任务then3输出D

4、总结

async函数返回值
📑结论：async函数在抛出返回值时，会根据返回值类型开启不同数目的微任务
return结果值：非thenable、非promise（不等待）
return结果值：thenable（等待 1个then的时间）
return结果值：promise（等待 2个then的时间）
await右值类型区别
接非 thenable 类型，会立即向微任务队列添加一个微任务then，但不需等待
接 thenable 类型，需要等待一个 then 的时间之后执行
接Promise类型(有确定的返回值)，会立即向微任务队列添加一个微任务then，但不需等待
TC 39 对await 后面是 promise 的情况如何处理进行了一次修改，移除了额外的两个微任务，在早期版本，依然会等待两个 then 的时间

参考资料

[1]

https://juejin.cn/post/6844903715342647310#heading-3: https://juejin.cn/post/6844903715342647310#heading-3

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你不知道的 async、await 魔鬼细节

1、async 函数返回值

2、await 右值类型区别

2.1、非 `thenable`

2.2、`thenable`类型

2.3、`Promise`类型

3、🌰

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2.1、非 thenable

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2.2、`thenable`类型

2.3、`Promise`类型