JavaScript 中如何實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制
一、并發(fā)控制簡介
假設(shè)有 6 個待辦任務(wù)要執(zhí)行，而我們希望限制同時執(zhí)行的任務(wù)個數(shù)，即最多只有 2 個任務(wù)能同時執(zhí)行。當(dāng) 正在執(zhí)行任務(wù)列表 中的任何 1 個任務(wù)完成后，程序會自動從 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 這個庫來介紹一下異步任務(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 這個庫提供了 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 這個庫提供的 asyncPool 函數(shù)來實(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)對每個任務(wù)項(xiàng)進(jìn)行處理，該函數(shù)會返回一個 Promise 對象或異步函數(shù)。
對于以上示例來說，在使用了 asyncPool 函數(shù)之后，對應(yīng)的執(zhí)行過程如下所示：
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 = []; // 存儲所有的異步任務(wù)
const executing = []; // 存儲正在執(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)個數(shù)時，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); 這行語句，我們會等待 正在執(zhí)行任務(wù)列表 中較快的任務(wù)執(zhí)行完成之后，才會繼續(xù)執(zhí)行下一次循環(huán)。
asyncPool ES7 實(shí)現(xiàn)相對比較簡單，接下來我們來看一下不使用 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 = []; // 存儲所有的異步任務(wù)
const executing = []; // 存儲正在執(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)個數(shù)時，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，通過內(nèi)部封裝的 enqueue 函數(shù)來實(shí)現(xiàn)核心的控制邏輯。當(dāng) Promise.race(executing) 返回的 Promise 對象變成已完成狀態(tài)時，才會調(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
在 asyncPool 這個庫的 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。剛好趁著這個機(jī)會，阿寶哥跟大家一起來手寫簡易版的 Promise.all 和 Promise.race 函數(shù)。
3.1 手寫 Promise.all
Promise.all(iterable) 方法會返回一個 promise 對象，當(dāng)輸入的所有 promise 對象的狀態(tài)都變成 resolved 時，返回的 promise 對象就會以數(shù)組的形式，返回每個 promise 對象 resolve 后的結(jié)果。當(dāng)輸入的任何一個 promise 對象狀態(tài)變成 rejected 時，則返回的 promise 對象會 reject 對應(yīng)的錯誤信息。
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]可能是普通對象，則統(tǒng)一包裝為Promise對象
Promise.resolve(iterators[i]).then(
(data) => {
result[i] = data; // 按順序保存對應(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Promise對象執(zhí)行失敗，則調(diào)用reject()方法
return;
}
);
}
}
});
};
需要注意的是對于 Promise.all 的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)來說，它的參數(shù)是一個可迭代對象，比如 Array、String 或 Set 等。
3.2 手寫 Promise.race
Promise.race(iterable) 方法會返回一個 promise 對象，一旦迭代器中的某個 promise 對象 resolved 或 rejected，返回的 promise 對象就會 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)控制的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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