JS 异步编程及常考面试题

2019-01-10

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并发 (concurrency) 和并行 (parallelism) 区别

涉及面试题：并发与并行的区别？

异步和这小姐的知识点其实并不是一个概念，但是这两个名词确实是很多人都会混淆的知识点。其实混淆的原因可能只是两个名词在中文上相似，在英文上来说完全是不同的单词。

并发是宏观概念，我分别有任务A 和任务 B，在一段时间内通过任务间的切换完成了这两个任务，这种情况就可以称之为并发。

并行是微观概念，假设 CPU 中存在两个核心，那么我就可以同时完成任务 A、B。同时完成多个任务的情况就可以称之为并行。

回调函数(Callback)

涉及面试题：什么是回调函数？回调函数有什么缺点？如何解决回调地域问题？

回调函数应该大家经常使用到的，一下代码就是一个回调函数的例子

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ajax(url, () => {
    // 处理逻辑
})

但是回调函数有一个致命的弱点，就是容易写出回调地域(callback hell)。假设多个请求存在依赖性，你可能会写出如下代码

ajax(url, () => {
    // 处理逻辑
    ajax(url1, () => {
        // 处理逻辑
        ajax(url2, () => {
            // 处理逻辑
        })
    })
})

以上代码看起来不利于阅读和维护，当然，你可能会想说解决这个问题还不简单，把函数分开来写不就得了

function firstAjax() {
  ajax(url1, () => {
    // 处理逻辑
    secondAjax()
  })
}
function secondAjax() {
  ajax(url2, () => {
    // 处理逻辑
  })
}
ajax(url, () => {
  // 处理逻辑
  firstAjax()
})

以上的代码虽然看上去利于阅读了，但是还是没有解决根本问题。

回调地域的根本问题就是：

嵌套函数存在耦合性，一旦有所改动，就会牵一发而动全身
嵌套函数一朵，就很难处理错误

当然，回调函数还存在着别的几个缺点，比如不能使用 try catch 捕获错误，不能直接return。在接下来的季小姐中，我们将来学习通过别的技术解决这些问题。

Generator

涉及面试题：你理解的 Generator 是什么？

Generator算是 ES6 中最难理解的概念之一了，Generator 最大的特点就是可以控制函数的执行。在这一小节中我们不会去讲什么是Generator，而是把重点放在Generator的一些容易困惑的地方

function *foo(x) {
    let y = 2 * (yield (x + 1))
    let z = yield(y / 3)
    return (x + y + z)
}
let it = foo(5)
console.log(it.next())   // => {value: 6, done: false}
console.log(it.next(12)) // => {value: 8, done: false}
console.log(it.next(13)) // => {value: 42, done: true}

你也许会疑惑为什么会产生与你预想不同的值，接下来就让我为你逐行代码分析原因

首先 Generator 函数调用和普通函数不同，它会返回一个迭代器
当执行第一次 next 时，传参会被忽略，并且函数暂停在 yield (x + 1) 处，所以返回 5 + 1 = 6
当执行第二次 next 时，传入的参数等于上一个 yield 的返回值，如果你不传参，yield 永远返回 undefined。此时 let y = 2 * 12，所以第二个 yield 等于 2 * 12 / 3 = 8
当执行第三次 next 时，传入的参数会传递给 z，所以 z = 13, x = 5, y = 24，相加等于 42

Generator 函数一般见到的不多，其实也于他有点绕有关系，并且一般会配合 co 库去使用。当然，我们可以通过 Generator 函数解决回调地狱的问题，可以把之前的回调地狱例子改写为如下代码：

function *fetch() {
    yield ajax(url, () => {})
    yield ajax(url1, () => {})
    yield ajax(url2, () => {})
}
let it = fetch()
let result1 = it.next()
let result2 = it.next()
let result3 = it.next()

Promise

涉及面试题：Promise 的特点是什么，分别有什么优缺点？什么是 Promise 链？Promise 构造函数执行和 then 函数执行有什么区别？

Promise翻译过来就是承诺的意思，这个承诺会在未来有一个确切的答复，并且该承诺有三种状态，分别是：

等待中 (pending)
完成了(resolved)
拒绝了(rejected)

这个承诺一旦从等待状态变成为其他状态就永远不能更改状态了，也就是说一旦状态变为 resolved 后，就不能再次改变

new Promise((resolve, reject) => {
    resolve('success')
    // 无效
    reject('reject')
})

当我们在构造 Promise 的时候，构造函数内部的代码是立即执行的

new Promise((resolve, reject) => {
    console.log('new Promise')
    resolve('success')
})
console.log('finish')
// new Promise -> finish

Promise实现了链式调用，也就是说每次调用then之后返回的都是一个Promise，并且是一个全新的Promise，原因也就是因为状态不可变。如果你在 then 中使用了 return ，那么 return 的值会被 Promise.resolve() 包装

Promise.resolve(1)
    .then(res => {
    	console.log(res) // 1
    	return 2 // 包装成 Promise.resolve(2)
	})
    .then(res => {
    	console.log(res) // 2
	})

当然了，Promise也很好地解决了回调地域的问题，可以把之前的回调地域例子改写为如下代码：

ajax(url)
    .then(res => {
    	console.log(res)
    	return ajax(url1)
	})
	.then(res => {
    	console.log(res)
    	return ajax(url2)
	})
	.then(res => {
    	console.log(res)
	})

前面都是在讲述 Promise的一些优点和特点，其实它也是存在一些缺点的，比如无法取消Promise，错误需要通过回调函数捕获

async 及 await

涉及面试题：async 及 await 的特点，它们的优点和缺点分别是什么？await 原理是什么？

一个函数如果加上 async，那么该函数就会返回一个 Promise

async function test() {
    return '1'
}
console.log(test()) // Promise {<resolved>: '1'}

async就是将函数返回值使用 Promise.resolve()包裹了下，和then中处理返回值一样，并且await只能配套async使用。await 的同步只是在 async 函数里同步，但并不会阻塞其他外部代码的执行。而这也是 await 必须放在 async 函数里的原因。

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async function test() {
    let value = await sleep()
}

async和await可以说是异步终极解决方案了，相比直接使用Promise来说，优势在于处理then的调用链，能够更清晰准确的写出代码，毕竟写一大堆then也很恶心，并且也能优雅的解决回调地域问题。当然也存在一些缺点，因为await将一步代码改造成了同步代码，如果多个异步代码没有依赖性却使用了await会导致性能上的降低。

async function test() {
    // 以下代码没有依赖性的话，完全可以用 Promise.all 的方式
    // 如果有依赖性的话，其实就是解决回调地域的例子
    await fetch(url)
  	await fetch(url1)
  	await fetch(url2)
}

下面来看一个使用 await的例子

let a = 0
let b = async() => {
    a = a + await 10
    console.log('2', a) // -> '2' 10
}
b()
a++
console.log('1', a) // -> '1' 1

对于以上代码你可能会有疑惑，让我来解释下原因

首先函数 b先执行，在执行到 await 10之前变量a还是0，因为await内部实现了generator，generator会保留堆栈中东西，所以这时候a = 0被保存了下来
因为await是异步操作，后来的表达式不返回Promise的话，就会包装成Promise.resolve(返回值)，然后会执行函数外的同步代码
同步代码执行完毕后开始执行异步代码，将保存下来的值拿出来使用，这时候a = 0 + 10

上述解释中提到了await内部实现了generator，其实await 就是 generator加上 Promise的语法糖，且内部实现了自动执行generator。如果你熟悉 co 的话，其实自己就可以实现这样的语法糖。

常用定时器函数

涉及面试题：setTimeout、setInterval、requestAnimationFrame 各有什么特点？

异步编程当然少不了定时器了，常见的定时器函数有 setTimeout、setInterval、requestAnimationFrame。我们先来讲讲最常用的setTimeout，很多人认为 setTimeout 是延时多久，那就应该是多久后执行。

其实这个观点是错误的，因为 JS 是单线程执行的，如果前面的代码影响了性能，就会导致 setTimeout 不会按期执行。当然了，我们可以通过代码去修正 setTimeout，从而使定时器相对准确

let period = 60 * 1000 * 60 * 2
let startTime = new Date().getTime()
let count = 0
let end = new Date().getTime() + period
let interval = 1000
let currentInterval = interval

function loop() {
  count++
  // 代码执行所消耗的时间
  let offset = new Date().getTime() - (startTime + count * interval);
  let diff = end - new Date().getTime()
  let h = Math.floor(diff / (60 * 1000 * 60))
  let hdiff = diff % (60 * 1000 * 60)
  let m = Math.floor(hdiff / (60 * 1000))
  let mdiff = hdiff % (60 * 1000)
  let s = mdiff / (1000)
  let sCeil = Math.ceil(s)
  let sFloor = Math.floor(s)
  // 得到下一次循环所消耗的时间
  currentInterval = interval - offset
  console.log('时：'+h, '分：'+m, '毫秒：'+s, '秒向上取整：'+sCeil, '代码执行时间：'+offset, '下次循环间隔'+currentInterval)

  setTimeout(loop, currentInterval)
}

setTimeout(loop, currentInterval)

接下来我们来看 setInterval，其实这个函数作用和 setTimeout 基本一致，只是该函数是每隔一段时间执行一次回调函数。

通常来说不建议使用 setInterval。第一，它和 setTimeout 一样，不能保证在预期的时间执行任务。第二，它存在执行累积的问题，请看以下伪代码

function demo() {
  setInterval(function(){
    console.log(2)
  },1000)
  sleep(2000)
}
demo()

以上代码在浏览器环境中，如果定时器执行过程中出现了耗时操作，多个回调函数会在耗时操作结束以后同时执行，这样可能就会带来性能上的问题。

如果你有循环定时器的需求，其实完全可以通过 requestAnimationFrame 来实现

function setInterval(callback, interval) {
  let timer
  const now = Date.now
  let startTime = now()
  let endTime = startTime
  const loop = () => {
    timer = window.requestAnimationFrame(loop)
    endTime = now()
    if (endTime - startTime >= interval) {
      startTime = endTime = now()
      callback(timer)
    }
  }
  timer = window.requestAnimationFrame(loop)
  return timer
}

let a = 0
setInterval(timer => {
  console.log(1)
  a++
  if (a === 3) cancelAnimationFrame(timer)
}, 1000)

首先 requestAnimationFrame 自带函数节流功能，基本可以保证在 16.6 毫秒内只执行一次（不掉帧的情况下），并且该函数的延时效果是精确的，没有其他定时器时间不准的问题，当然你也可以通过该函数来实现 setTimeout。