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<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-TW">
<head>
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<title></title>
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<body>
<header>
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</h1>
</nav>
</header>
<main>
<aside>
<nav></nav>
</aside>
<article>
<h2 id="1-2-5">1-2-5 實作非同步流程</h2>
<h3>需求.1 製作一個非同步的方法</h3>
<p>
行動頁面上的元素 target(document.querySelectorAll(#man)[0])，先從原點出發，向左移動
20px，再向上移動50px，最後再向左移動 30px，請把運動路徑動畫實現出來。
</p>
<h4>思路</h4>
<p>將移動的過程封裝成一個 walk 函數，該函數要接受以下 3 個參數。</p>
<ul>
<li>direction：字串，表示移動方向，這裡簡化為 "left"、"top" 兩種列舉。</li>
<li>distance：整數，可正可負。</li>
<li>callback：執行動作後回呼。</li>
</ul>
<p>direction 表示移動方向， distance 表示移動距離。</p>
<p>透過 distance 的正負值，可以實現4個方向的移動。</p>
<p>
每一個任務都是相互聯繫的：目前任務結束後，將馬上進入下一個流程，如何將這些流串聯起來呢？這裡採用最簡單的
callback 來明確指示下一個任務。
</p>
<h4>方案.1 回呼</h4>
<pre><code class="language-js">
const target = (document.querySelectorAll('#man')[0].target.style.cssText = `
position: absolute;
left: 0px;
top: 0px
`)
const walk = (direction, distance, callback) => {
setTimeout(() => {
let currentLeft = parseInt(target.style.left, 10)
let currentTop = parseInt(target.style.top, 10)
const shouldFinish =
(direction == 'left' && currentLeft === -distance) ||
(direction === 'top' && currentTop === -distance)
if (shouldFinish) {
//任務執行結束，執行下一個回呼
callback && callback()
} else {
if (direction === 'left') {
currentLeft--
target.style.left = `${currentLeft}px`
} else if (direction === 'top') {
currentTop--
target.style.top = `${currentTop}px`
}
walk(direction, distance, callback)
}
}, 20)
}
walk('left', 20, () => {
walk('top', 50, () => {
walk('left', 30, Function.prototype)
})
})
</code></pre>
<p>
關於以上程式，有兩點需要注意。第一點，為了簡化問題，將目標元素的定位進行了如下所示的初始化設定，且不再考慮邊界情況(如移出螢幕外等)。
</p>
<pre><code class="language-js">
position: absolute;
left: 0px;
top: 0px;
</code></pre>
<p>
第二點，為了能夠展現出動畫，我們將 walk 函數的執行邏輯包裹在 20ms
的計時器中，每次執行一像素的運動都會有一個停留定格。
</p>
<p>
這樣的實現是完全針對過程的，只是程式比較「醜」，只需體會使用回呼來解決非同步任務的處理方案即可。另外，如下所示的回呼巢狀結構很不優雅，有幾次位移任務就會巢狀結構幾層，是名副其實的回呼地獄。
</p>
<pre><code class="language-js">
walk('left',20,()=>{
walk('top',50,()=>{
walk('left', 30, Function.prototype)
})
})
</code></pre>
<h4>方案.2 Promise</h4>
<p>來看一下如何用 Promise 解決問題，程式如下。</p>
<pre><code class="language-js">
const target = document.querySelectorAll('#man')[0]
target.style.cssText = `
position: absolute;
left: 0px;
top: 0px
`
const walk = (direction, distance) =>
new Promise((resolve, reject) => {
const innerWalk = () => {
setTimeout(() => {
let currentLeft = parseInt(target.style.left, 10)
let currentTop = parseInt(target.style.top, 10)
const shouldFinish =
(direction === 'left' && currentLeft === -distance) ||
(direction === 'top' && currentIop == -distance)
if (shouldFinish) {
// 任務執行結束
resolve()
} else {
if (direction === 'left') {
currentLeft--
target.style.left = `${currentLeft}px`
} else if (direction === 'top') {
currentTop--
target.style.top = `${currentTop}px`
}
innerWalk()
}
}, 20)
}
innerWalk()
})
walk('left', 20)
.then(() => walk('top', 50))
.then(() => walk('left', 30))
</code></pre>
<p>以上需要注意以下幾點：</p>
<ul>
<li>
walk 函數不再巢狀結構呼叫，不再執行 callback ，而是整體傳回一個 Promise
，以便控制和執行後續任務。
</li>
<li>設定 innerWalk 對每個像素進行遞迴呼叫。</li>
<li>在目前任務結東時 (shouldFinish 為 true)，對目前 Promise 進行決議。</li>
</ul>
<p>比較後發現 Promise 還是簡單易讀。</p>
<h4>方案.3 Generator</h4>
<p>
ES Next 中的
Generator(產生器)其實並不是為解決非同步問題而生的，但是它又天生非常適合解決非同步問題。用Generator
方案解決非同步問題的範例如下。
</p>
<pre><code class="language-js">
const target = document.querySelectorA11('#man')[0]
target.style.cssText = `position: absolute;
left: 0px;
top: 0px
`
const walk = (direction, distance) =>
new Promise((resolve, reject) => {
const innerWalk = () => {
setTimeout(() => {
let currentLeft = parseInt(target.style.left, 10)
let currentTop = parseInt(target.style.top, 10)
const shouldFinish =
(direction === 'left' && currentLeft === -distance) ||
(direction === 'top' && currentTop === -distance)
if (shouldFinish) {
// 任務執行結束
resolve()
} else {
if (direction === 'left') {
currentLeft--
target.style.left = `${currentLeft}px`
} else if (direction === 'top') {
currentTop--
target.style.top = `${currentTop}px`
}
innerWalk()
}
}, 20)
}
innerWalk()
})
function* taskGenerator() {
yield walk('left', 20)
yield walk('top', 50)
yield walk('left', 30)
}
const gen = taskGenerator()
</code></pre>
<p>
在以上程式中，我們定義了一個 taskGenerator 產生器函數，並產生實體出 gen
。在此基礎上，我們可以手動執行 gen.next() ：使目標物體向左偏移 20px ；再次手動執行
gen.nex() 會使目標物體向上偏移 50 px；第三次手動執行 gen.next() 會使目標物體向左偏移
30px。
</p>
<p>
整個過程掌控感十足，唯一的不便之處就是需要我們反覆手動執行gen.next()
對於這個問題，社區早就列出了解決方案，kj大神的 co 庫能夠自動包裹 Generator
並執行，其原始程式並不複雜，這裡推薦大家閱讀一下。但是在新時代裡，作為 Generator
的語法糖，async/await 也許將是更優雅的終極解決方案。
</p>
<h4>方案.4 async/await</h4>
<p>將方案.3 改成 async/await 範例如下</p>
<pre><code class="language-js">
const target = document.querySelectorAll('#man')[0]
target.style.cssText = `
position: absolute;
left: 0px;
top: 0px`
const walk = (direction, distance) =>
new Promise((resolve, reject) => {
const innerWalk = () => {
setTimeout(() => {
let currentLeft = parseInt(target, style.left, 10)
let currentTop = parseInt(target.style.top, 10)
const shouldFinish =
(direction === 'left' && currentLeft === -distance) ||
(direction === 'top' && currentTop === -distance)
if (shouldFinish) {
//任務執行結束
resolve()
} else {
if (direction === 'left') {
currentLeft--
target.style.left = `${currentLeft}px`
} else if (direction === 'top') {
currentTop--
target.style.top = `${currentTop}px`
}
innerWalk()
}
}, 20)
}
innerWalk()
})
const task = async function () {
await walk('left', 20)
await walk('top', 50)
await walk('left', 30)
}
</code></pre>
<p>經過改造，使用 async/await方案只需直接執行 task 函數即可使物體做出預期中的運動軌跡。</p>
<p>
透過比較 Generator 和 async/await 這兩種方案，應該意識到，async/await 就是 Generator
的語法糖，能夠自動執行產生器函數，且可以更加方便地實現非同步流程。
</p>
<h3>需求.2 紅綠燈任務控制</h3>
<p>紅燈3s亮一次，綠燈1s亮一次，黃燈2s亮一次，如何讓3個燈不斷交替重複地亮呢？</p>
<p>這道題目如果用 Promise 方案實現的話，程式如下。</p>
<pre><code class="language-js">
const task = (timer, light) =>
new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
if (light === 'red') {
red()
} else if (light === 'green') {
green()
} else if (light === 'yellow') {
yellow()
}
resolve()
}, timer)
})
const step = ()=>{
task(3000, 'red')
.then(()=> task(1000,'green'))
.then(() => task(2000,'yellow'))
.then(step)
}
step ()
</code></pre>
<pre><code class="language-js">
const taskRunner = async ()=> {
await task(3000, 'red')
await task(1000,'green')
await task(2000,'yellow')
taskRunner()
}
taskRunner()
</code></pre>
<p>該用什麼方案一目了然。</p>
<p>
可見，熟悉 Promise 是基礎，是了解 async/await 的前提，學習 async/await
就是在學習「最先進的生產力」。當然要再次重申： async/await 是語法糖，學習 Promise
是消化這顆「糖」的前提。
</p>
<h3>需求.3 請求圖片進行預先載入</h3>
<p>
假設 urlIds
陣列預先就存在，陣列中的每一項都可以按照規則連接成一個完整的圖片位址，那麼請根據這個陣列，依次請求圖片進行預先載入。
</p>
<p>這個問題解決起來比較簡單，我們先實現一個請求圖片的方法，程式如下。</p>
<pre><code class="language-js">
const loadImg = (urlId) => {
const url = `https://www.image.com/${urlId}`
return new Promise((resolve, reject) => {
const img = new Image()
img.onerror = function () {
reject(urlId)
}
img.onload = function () {
resolve(urlId)
}
img.src = url
})
}
</code></pre>
<p>
該方法進行過 Promise 化（promisify）的處理，在圖片成功載入時執行 resolve，載入失敗時執行
reject。
</p>
<p>根據圖片 urlId，依次請求圖片，程式如下。</p>
<pre><code class="language-js">
const urlIds = [1, 2, 3, 4, 5]
urlIds.reduce((prevPromise, UrLId) => {
return prevPromise.then(() => loadImg(urlId))
}, Promise.resolve())
</code></pre>
<p>上面使用了陣列的 reduce 方法，當然還可以使用針對過程的方法來實現，程式如下。</p>
<pre><code class="language-js">
const loadImgOneByOne = (index) => {
const length = urlIds.length
loadImg(urlIds[index]).then(() => {
if (index === length - 1) {
return
} else {
loadImgOneByOne(++index)
}
})
}
loadImgOneByOne(0)
</code></pre>
<p>另外，還可以採用 async/await 來實現，程式如下。</p>
<pre><code class="language-js">
const loadImgOneByOne = async () => {
for (i of urlIds) {
await loadImg(urlIds[i])
}
}
loadImgOneByOne()
</code></pre>
<p>上述程式的請求都是依次執行的，只有成功載入完第一張圖片，才能繼續載入下一張圖片。</p>
<p>如果想要提高效率，將所有圖片的請求一次性發出，該如何做呢？請看以下程式。</p>
<pre><code class="language-js">
const urlIds = [1, 2, 3, 4, 5]
const promiseArray = urlIds.map((urlId) => loadImg(urlId))
Promise.all(promiseArray)
.then(() => {
console.log('finish load all')
})
.catch(() => {
console.log('promise all catch')
})
</code></pre>
<p>
繼續提出需求：我們希望控制最大平行處理數為3，最多一起發出3個請求，剩下2個一起發出，又該怎麼做呢？這就需要實現一個loadByLimit
方法，實現時可以考慮使用 Promise.race方法，程式如下
</p>
<pre><code class="language-js">
const loadByLimit = (urlIds, loadImg, limit) => {
const urlIdsCopy = [...urlIds]
if (urlIdsCopy.length <= limit) {
// 如果陣列長度小於最大平行處理數，則直接發出全部請求
const promiseArray = urlIds.map((urlId = loadImg(urlId)))
return Promise.all(promiseArray)
}
// 注意，splice方法會改變 urlIdsCopy 陣列
const promiseArray = urlIdsCopy.splice(0, limit).map((urlId) => loadImg(urlId))
urlIdsCopy
.reduce(
(prevPromise, urlId) =>
prevPromise
.then(() => Promise.race(promiseArray))
.catch((error) => {
console.log(error)
})
.then((resolvedId) => {
//將resolvedId從 promiseArray陣列中刪除
// 這裡用於刪除操作的只是虛擬程式碼，實際刪除情況要看後端 API 傳回的結果
let resolvedIdPosition = promiseArray.findIndex((id) => resolvedId === id)
promiseArray.splice(resolvedIdPosition, 1)
promiseArray.push(loadImg(urlId))
}),
Promise.resolve()
)
.then(() => Promise.all(promiseArray))
}
</code></pre>
<h3>setTimeout 解析</h3>
<p>觀察以下程式。</p>
<pre><code class="language-js">
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout block')
}, 100)
while (true) {}
console.log('end here')
</code></pre>
<p>
行以上程式符不會輸出任何結果，因為 while 巡迴回不斷執行，佔用主執行緒。
但是，執行以下程式會列印出 end here。
</p>
<pre><code class="language-js">
setTimeout(() => {
while (true) {}
},0)
console.log('end here')
</code></pre>
<p>這段程式執行後，再執行任何敘述都不會獲得回應。</p>
<p>JavaScript 中的任務分為同步任務和非同步任務。</p>
<ul>
<li>
同步任務：目前主執行緒將要消化執行的任務，這些任務一起形成執行基疊 （execution context
stack）。
</li>
<li>
非同步任務：不進入主執行緒，而是進入任務佇列（task queue），即不會馬上進行的任務。
</li>
</ul>
<p>
當同步任務全都被消化，主執行緒空閒時，即上面提到的執行堆疊為空時！
系統將執行任務佇列中的任務，即非同步任務。
</p>
<p>
JS為單行執行的程式語言，操作中將需要耗時的任務丟進任務佇列中，這樣就不會阻礙主執行緒的執行。
</p>
<p>如果將相關程式修改為如下所示的樣子</p>
<pre><code class="language-js">
const t1 = new Date()
setTimeout(() => {
const t3 = new Date()
console.log('setTimeout block')
console.log('t3-t1=' t3 - t1)
}, 100)
let t2 = new Date()
while (t2 - t1 < 200) {
t2 = new Date()
}
console.log('end here')
// 則輸出結果如下。
// end here setTimeout block
// t3 - t1 = 200
</code></pre>
<p>
雖然setTimeout 計時器的定時為100ms，但是由於同步任務中的while 循環將執行
200ms，因此計時完成後仍然會先執行主執行緒中的同步任務，只有當同步任務全部執行完畢，輸出
end here
時，才會開始執行任務佇列中的任務。此時，t3和t1的時間差為200ms，而非計時器設定的100ms。
</p>
<p>關於 setTimeout 最容易被忽視的其實是一個非常小的細節。請看以下程式。</p>
<pre><code class="language-js">
setTimeout(() => {
console.log('here 100')
}, 100)
setTimeout(() => {
console.log('here 2')
}, 0)
</code></pre>
<p>但是，如果將程式修改成下面的樣子，情況又會如何呢？</p>
<pre><code class="language-js">
setTimeout(() => {
console.log('here 1')
}, 1)
setTimeout(() => {
console.log('here 2')
}, 0)
</code></pre>
<p>
按道理來說，執行這段程式時也應該是第二個 setTimeout 將更快被觸發，先 輸出 here
2，再輸出here 1・但是，在 Chrome 瀏覽器中執行的結果相反，事 實上，這兩個 setTimeout
誰先進入任務佇列，誰就會先執行，並不會嚴格按 照 1ms 和 0ms 進行區分。
</p>
<p>
表面上看，1ms 和0ms 的延遲是完全相等的，有點類似「最小延時間」這個概念。直觀上看，最小延
時間是1ms，在1ms以內的定時都以最小延遲時間處理。此時，誰在程式順序上靠前，誰就會在主執行緒空閒時被優先執行。
</p>
<p>
可以參考一下 MDN上列出的最小延遲時間——4ms，另外，setTimeout 也有「最大延
時間」的概念。這都依賴於標準的制定和瀏覽器引擎的實現
</p>
<h3>巨任務和微任務</h3>
<p>在此之前先看一段程式</p>
<pre><code class="language-js">
console.log('start here')
new Promise((resolve, reject) => {
console.log('first promise constructor')
resolve()
})
.then(() => {
console.log('first promise then')
return new Promise((resolve, reject) => {
console.log('second promise')
resolve()
}).then(() => {
console.log('second promise then')
})
})
.then(() => {
console.log('another first promise then')
})
console.log('end here')
</code></pre>
<ul>
<li>首先會輸出 start here，這一點是沒有問題的。</li>
<li>
接著是一個Promise建構函數，執行同步程式，輸出 first promise constructor，同時將第一處
Promise 的 then 方法完成處理邏輯放入任務佇列。
</li>
<li>繼續執行同步程式，輸出 end here。</li>
<li>
同步程式全部執行完畢，然後執行任務佇列中的邏輯，輸出 first promise then 及 second
promise
</li>
<li>
當在 then 方法中傳回一個 Promise 時（第9行），第一個 Promise 的第二個 then
方法對應的完成處理函數（第17行）便會置於傳回的這個新 Promise的then方法（第13行）之後。
</li>
<li>
此時將傳回的這個新 Promise 的
then方法放到任務佇列中，由於主執行緒中沒有其他任務，因此會轉而執行第二個 then 任務，輸出
second promise then
</li>
<li>最後輸出 another first promise then</li>
</ul>
<p>
任務佇列中的非同步任務其實又分為巨任務（macrotask）與微任務（microtask），也就是說巨任務和微任務雖然都是非同步任務，都在任務份列中，但是它們在兩個不同的佇列中。
那麼，如何區分巨任務和微任務呢？
</p>
<p>一般情況下，巨任務包含以下內容。</p>
<ul>
<li>setTimeout</li>
<li>setInterval</li>
<li>I/O</li>
<li>事件</li>
<li>postMessage</li>
<li>setImmediate （Node.js 中的特性，瀏覽器端已經廢棄該 API）</li>
<li>requestAnimationFrame</li>
<li>UI 繪製</li>
</ul>
<p>微任務包含以下內容。</p>
<ul>
<li>Promise.then</li>
<li>MutationObserver</li>
<li>process.nextTick (Node.js)</li>
</ul>
<p>那麼，當程式中同時存在巨任務和微任務時，誰的優先順序更高，請看以下程式。</p>
<pre><code class="language-js">
console.log('start here')
const foo = () =>
new Promise((resolve, reject) => {
console.log('first promise constructor')
let promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
console.log('second promise constructor')
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout here')
resolve()
}, 0)
resolve('promise1')
})
resolve('promise0')
promise1.then((arg) => {
console.log(arg)
})
})
foo().then((arg) => {
console.log(arg)
})
console.log('end here')
</code></pre>
<p>首先輸出 start here，執行 foo 函數，同步輸出 first promise constructor。</p>
<p>
繼續執行foo函數，遇見 promise1，執行 promise1 建構函數，同步輸出second promise constructor
及 end here。同時，按照順序依次執行以下操作，setTimeout
回呼進入任務佇列（巨任務），promise1
的完成處理函數（第18行）進入任務佇列（微任務），第一個（匿名）promise
的完成處理函數（第23行）進入任務佇列（微任務）。 雖然 setTimeout
回呼率先進入任務佇列，但是引擎會優先執行微任務，按照微任務的順序先輸出 promise1
的結果，再輸出 promise0 的結果（即第一個匿名 promise 的結果）。
</p>
<p>
此時，所有微任務都處理完畢，開始執行巨任務，輸出 setTimeout 回呼內容 setTimeout here。
</p>
<p>
由上分析得知，每次主執行緒執行堆疊為空的時候，引擎都會優先處理做任務佇列，處理完微任務佇列中的所有任務，再處理巨任務，如同以下程式及
輸出結果一般。
</p>
<pre><code class="language-js">
console.log('start here')
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout')
}, 0)
new Promise((resolve, reject) => {
resolve('promise result')
}).then((value) => {
console.log(value)
})
console.log('end here')
// 輸出結果
// start here end here
// promise result
// setTimeout
</code></pre>
</article>
</main>
</body>
<script type="module" src="./js/main.js"></script>
<script></script>
</html>