JavaScript 中如何實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制
一、并發(fā)控制簡(jiǎn)介
假設(shè)有 6 個(gè)待辦任務(wù)要執(zhí)行,而我們希望限制同時(shí)執(zhí)行的任務(wù)個(gè)數(shù),即最多只有 2 個(gè)任務(wù)能同時(shí)執(zhí)行。當(dāng) 正在執(zhí)行任務(wù)列表 中的任何 1 個(gè)任務(wù)完成后,程序會(huì)自動(dòng)從 待辦任務(wù)列表 中獲取新的待辦任務(wù)并把該任務(wù)添加到 正在執(zhí)行任務(wù)列表 中。為了讓大家能夠更直觀地理解上述的過(guò)程,阿寶哥特意畫了以下 3 張圖:
1.1 階段一

1.2 階段二

1.3 階段三

好的,介紹完并發(fā)控制之后,阿寶哥將以 Github 上 async-pool 這個(gè)庫(kù)來(lái)介紹一下異步任務(wù)并發(fā)控制的具體實(shí)現(xiàn)。
https://github.com/rxaviers/async-pool
Run multiple promise-returning & async functions with limited concurrency using native ES6/ES7。
二、并發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)
async-pool 這個(gè)庫(kù)提供了 ES7 和 ES6 兩種不同版本的實(shí)現(xiàn),在分析其具體實(shí)現(xiàn)之前,我們來(lái)看一下它如何使用。
2.1 asyncPool 的使用
const timeout = i => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(i), i)); await asyncPool(2, [1000, 5000, 3000, 2000], timeout);
在以上代碼中,我們使用 async-pool 這個(gè)庫(kù)提供的 asyncPool 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)異步任務(wù)的并發(fā)控制。asyncPool 函數(shù)的簽名如下所示:
function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn){ ... }
該函數(shù)接收 3 個(gè)參數(shù):
- poolLimit(數(shù)字類型):表示限制的并發(fā)數(shù);
- array(數(shù)組類型):表示任務(wù)數(shù)組;
- iteratorFn(函數(shù)類型):表示迭代函數(shù),用于實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)任務(wù)項(xiàng)進(jìn)行處理,該函數(shù)會(huì)返回一個(gè) Promise 對(duì)象或異步函數(shù)。
對(duì)于以上示例來(lái)說(shuō),在使用了 asyncPool 函數(shù)之后,對(duì)應(yīng)的執(zhí)行過(guò)程如下所示:
const timeout = i => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(i), i)); await asyncPool(2, [1000, 5000, 3000, 2000], timeout); // Call iterator (i = 1000) // Call iterator (i = 5000) // Pool limit of 2 reached, wait for the quicker one to complete... // 1000 finishes // Call iterator (i = 3000) // Pool limit of 2 reached, wait for the quicker one to complete... // 3000 finishes // Call iterator (i = 2000) // Itaration is complete, wait until running ones complete... // 5000 finishes // 2000 finishes // Resolves, results are passed in given array order `[1000, 5000, 3000, 2000]`.
通過(guò)觀察以上的注釋信息,我們可以大致地了解 asyncPool 函數(shù)內(nèi)部的控制流程。下面我們先來(lái)分析 asyncPool 函數(shù)的 ES7 實(shí)現(xiàn)。
2.2 asyncPool ES7 實(shí)現(xiàn)
async function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
const ret = []; // 存儲(chǔ)所有的異步任務(wù)
const executing = []; // 存儲(chǔ)正在執(zhí)行的異步任務(wù)
for (const item of array) {
// 調(diào)用iteratorFn函數(shù)創(chuàng)建異步任務(wù)
const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
ret.push(p); // 保存新的異步任務(wù)
// 當(dāng)poolLimit值小于或等于總?cè)蝿?wù)個(gè)數(shù)時(shí),進(jìn)行并發(fā)控制
if (poolLimit <= array.length) {
// 當(dāng)任務(wù)完成后,從正在執(zhí)行的任務(wù)數(shù)組中移除已完成的任務(wù)
const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
executing.push(e); // 保存正在執(zhí)行的異步任務(wù)
if (executing.length >= poolLimit) {
await Promise.race(executing); // 等待較快的任務(wù)執(zhí)行完成
}
}
}
return Promise.all(ret);
}
在以上代碼中,充分利用了 Promise.all 和 Promise.race 函數(shù)特點(diǎn),再結(jié)合 ES7 中提供的 async await 特性,最終實(shí)現(xiàn)了并發(fā)控制的功能。利用 await Promise.race(executing); 這行語(yǔ)句,我們會(huì)等待 正在執(zhí)行任務(wù)列表 中較快的任務(wù)執(zhí)行完成之后,才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下一次循環(huán)。
asyncPool ES7 實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,接下來(lái)我們來(lái)看一下不使用 async await 特性要如何實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
2.3 asyncPool ES6 實(shí)現(xiàn)
function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
let i = 0;
const ret = []; // 存儲(chǔ)所有的異步任務(wù)
const executing = []; // 存儲(chǔ)正在執(zhí)行的異步任務(wù)
const enqueue = function () {
if (i === array.length) {
return Promise.resolve();
}
const item = array[i++]; // 獲取新的任務(wù)項(xiàng)
const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
ret.push(p);
let r = Promise.resolve();
// 當(dāng)poolLimit值小于或等于總?cè)蝿?wù)個(gè)數(shù)時(shí),進(jìn)行并發(fā)控制
if (poolLimit <= array.length) {
// 當(dāng)任務(wù)完成后,從正在執(zhí)行的任務(wù)數(shù)組中移除已完成的任務(wù)
const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
executing.push(e);
if (executing.length >= poolLimit) {
r = Promise.race(executing);
}
}
// 正在執(zhí)行任務(wù)列表 中較快的任務(wù)執(zhí)行完成之后,才會(huì)從array數(shù)組中獲取新的待辦任務(wù)
return r.then(() => enqueue());
};
return enqueue().then(() => Promise.all(ret));
}
在 ES6 的實(shí)現(xiàn)版本中,通過(guò)內(nèi)部封裝的 enqueue 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)核心的控制邏輯。當(dāng) Promise.race(executing) 返回的 Promise 對(duì)象變成已完成狀態(tài)時(shí),才會(huì)調(diào)用 enqueue 函數(shù),從 array 數(shù)組中獲取新的待辦任務(wù)。
三、阿寶哥有話說(shuō)
在 asyncPool 這個(gè)庫(kù)的 ES7 和 ES6 的具體實(shí)現(xiàn)中,我們都使用到了 Promise.all 和 Promise.race 函數(shù)。其中手寫 Promise.all 是一道常見的面試題。剛好趁著這個(gè)機(jī)會(huì),阿寶哥跟大家一起來(lái)手寫簡(jiǎn)易版的 Promise.all 和 Promise.race 函數(shù)。
3.1 手寫 Promise.all
Promise.all(iterable) 方法會(huì)返回一個(gè) promise 對(duì)象,當(dāng)輸入的所有 promise 對(duì)象的狀態(tài)都變成 resolved 時(shí),返回的 promise 對(duì)象就會(huì)以數(shù)組的形式,返回每個(gè) promise 對(duì)象 resolve 后的結(jié)果。當(dāng)輸入的任何一個(gè) promise 對(duì)象狀態(tài)變成 rejected 時(shí),則返回的 promise 對(duì)象會(huì) reject 對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤信息。
Promise.all = function (iterators) {
return new Promise((resolve, reject) => {
if (!iterators || iterators.length === 0) {
resolve([]);
} else {
let count = 0; // 計(jì)數(shù)器,用于判斷所有任務(wù)是否執(zhí)行完成
let result = []; // 結(jié)果數(shù)組
for (let i = 0; i < iterators.length; i++) {
// 考慮到iterators[i]可能是普通對(duì)象,則統(tǒng)一包裝為Promise對(duì)象
Promise.resolve(iterators[i]).then(
(data) => {
result[i] = data; // 按順序保存對(duì)應(yīng)的結(jié)果
// 當(dāng)所有任務(wù)都執(zhí)行完成后,再統(tǒng)一返回結(jié)果
if (++count === iterators.length) {
resolve(result);
}
},
(err) => {
reject(err); // 任何一個(gè)Promise對(duì)象執(zhí)行失敗,則調(diào)用reject()方法
return;
}
);
}
}
});
};
需要注意的是對(duì)于 Promise.all 的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō),它的參數(shù)是一個(gè)可迭代對(duì)象,比如 Array、String 或 Set 等。
3.2 手寫 Promise.race
Promise.race(iterable) 方法會(huì)返回一個(gè) promise 對(duì)象,一旦迭代器中的某個(gè) promise 對(duì)象 resolved 或 rejected,返回的 promise 對(duì)象就會(huì) resolve 或 reject 相應(yīng)的值。
Promise.race = function (iterators) {
return new Promise((resolve, reject) => {
for (const iter of iterators) {
Promise.resolve(iter)
.then((res) => {
resolve(res);
})
.catch((e) => {
reject(e);
});
}
});
};
本文阿寶哥帶大家詳細(xì)分析了 async-pool 異步任務(wù)并發(fā)控制的具體實(shí)現(xiàn),同時(shí)為了讓大家能夠更好地理解 async-pool 的核心代碼。最后阿寶哥還帶大家一起手寫簡(jiǎn)易版的 Promise.all 和 Promise.race 函數(shù)。其實(shí)除了 Promise.all 函數(shù)之外,還存在另一個(gè)函數(shù) —— Promise.allSettled,該函數(shù)用于解決 Promise.all 存在的問題,感興趣的小伙伴可以自行研究一下。
四、參考資源
Github - async-pool
MDN - Promise.all
MDN - Promise.race
MDN - Promise.allSettled
以上就是JavaScript 中如何實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于JavaScript實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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