【前端】浅谈async/await异步传染性

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概述
观点
- 无法解决
- 可以解决
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概述

"异步传染性"问题通常是指，当一个函数使用了async和await，其调用者也需要使用async和await处理异步操作，导致整个调用链都变成异步的。这种情况可能导致代码变得更复杂，不易维护。

类似于C# try catch的层层上抛，在某一层catch

观点

查了很多资料，对于这个问题说法还都不一样

async/await异步传染性无法解决
可以解决但开销不小/ 解决代价不大

无法解决

在node 的層面沒法解決，除非v8 或者jscore等等提供 GMP 模型+Socket 勾子。

不是该考虑怎么消除async，而是该考虑怎么在需要的时候给任意程序入口加一个异步上下文。除此之外任何想要在程序中段消除async的需求都是伪需求。

可以解决

合理分层：将异步操作集中在特定层次，例如数据访问层或API调用层，这样可以将异步操作限制在这些层次，而不会传播到整个代码库。在这种架构下，其他层次的代码可以保持同步方式处理数据，从而降低代码复杂度。
使用Promise：当使用async和await时，实际上底层是基于Promise的。你可以尽量使用Promise链式调用（.then()和.catch()），在某种程度上减少异步传染性。但请注意，过度使用Promise链式调用可能导致回调地狱问题。
使用事件驱动：异步传染性问题有时候是因为代码逻辑紧密耦合所导致的。考虑使用事件驱动架构，通过发布和订阅事件的方式来解耦代码。这样，即使某个操作是异步的，它也不会影响到其他操作的同步性。
限制异步操作的范围：尽量让异步操作独立，不要过多地依赖其他异步操作的结果。如果确实需要依赖其他异步操作的结果，尝试将这些操作分组，并使用Promise.all()或Promise.race()等方法来处理。
避免不必要的异步操作：不要将原本可以用同步方式实现的操作变成异步操作。异步操作应该只用于真正需要的场景，例如网络请求、文件读写等。
ES2021 可以用top-level await
封装异步操作：将需要异步操作的函数封装成一个单独的函数，该函数内部使用 async/await
来处理异步逻辑。然后，在需要调用这个异步函数的地方，可以直接调用它，而不需要在调用者处添加 async/await。
使用异步函数的返回值：如果调用异步函数的结果在调用者中不需要立即使用，可以简单地返回异步函数的 Promise 对象，而不是在调用者处添加async/await。然后在需要使用结果的地方，再使用 async/await 处理。
使用回调函数：如果不适合使用async/await，可以考虑使用回调函数的方式处理异步操作。将异步函数的回调函数传递给异步函数，在回调函数中处理结果。

以下是一个简单的示例，展示了如何将异步操作限制在数据访问层，并使用事件驱动来解耦代码：

数据访问层（使用异步操作）:

// dataAccessLayer.js
import axios from "axios";

export const fetchData = async (url) => {
  try {
    const response = await axios.get(url);
    return response.data;
  } catch (error) {
    throw new Error(`Error fetching data: ${error.message}`);
  }
};

事件处理器（处理数据访问层的结果，发布事件）:

// eventHandler.js
import EventEmitter from "events";
import { fetchData } from "./dataAccessLayer";

export const eventEmitter = new EventEmitter();

export const fetchAndEmitData = async (url) => {
  try {
    const data = await fetchData(url);
    eventEmitter.emit("dataFetched", data);
  } catch (error) {
    eventEmitter.emit("dataFetchError", error);
  }
};

主逻辑（订阅事件，处理事件结果）:

// main.js
import { fetchAndEmitData, eventEmitter } from "./eventHandler";

const onDataFetched = (data) => {
  console.log("Data fetched successfully:", data);
};

const onDataFetchError = (error) => {
  console.error("Data fetch error:", error.message);
};

// 订阅事件
eventEmitter.on("dataFetched", onDataFetched);
eventEmitter.on("dataFetchError", onDataFetchError);

// 触发数据请求
fetchAndEmitData("https://api.example.com/data");

在这个示例中，我们将异步操作限制在了dataAccessLayer.js中。eventHandler.js负责处理这些异步操作的结果，并发布相应的事件。main.js则订阅这些事件并处理它们的结果。这样，我们在主逻辑中避免了使用async和await，从而降低了代码复杂度。

还有一种解决方案很有意思，是利用异常捕获达成的，对其可行性表示怀疑

async function getUser() {
    return await fetch('./1.json');
}

async function m1() {
    const user = await getUser();
    return user;
}

async function m2() {
    const user = await m1();
    return user;
}
async function m3() {
    const user = await m2();
    return user;
}

async function main() {
    const user = await m3();
    console.log(user);
}

从上面的函数调用可以看出来，getUser是异步函数，所有使用和相关联的函数都必须使用async/await变成异步函数，这样使用也没有什么问题，但是在函数式编程环境中就不合适了。
本来这些函数应该是一个纯函数的，却因为异步具有传染性，导致这些函数全部变成副作用的了，这在函数式编程环境中是很难接受的。

所以如何不去改动这些函数，把这些异步全部去掉呢？变成没有异步的样子，从而保持这些函数的纯度。如下：

 function getUser() {
    return fetch('./1.json');
}

 function m1() {
    const user = getUser();
    return user;
}

 function m2() {
    const user = m1();
    return user;
}
 function m3() {
    const user = m2();
    return user;
}

 function main() {
    const user = m3();
    console.log(user);
}

怎么操作呢？getUser调用了fetch请求，导致了异步的产生。
网络传输是需要时间的，这个是无法改变的。让浏览器完全阻塞那就卡死了，肯定是行不通的。
目前的函数调用流程如下：
在这里插入图片描述
main->getUser->fetch - -> 等待网络请求，请求完成 --> getUser->main

由于fetch需要等待导致所有相关的函数都要等待。那么只能在fetch这里做一些操作了。如何让fetch不等待，就只能报错了。
在这里插入图片描述
我们看下通过fetch报错如何解决这个问题。

main->getUser->fetch->error
拿到结果存入cache: main->getUser->fetch->cache->getUser->main

在调用fetch的时候不等待了而是报错，这样所有函数都终止了，调用栈层层弹出，调用结束。

但是我们最终的目的是要拿到结果的，前面虽然报错了，网络线程仍然还在继续网络请求它不会停止，直到拿到结果。

拿到结果后我们把它放在一个缓存中，接着再去恢复整个调用链的执行。再执行fetch时，结果已经缓存在cache了，取出数据就可以直接交付不用等待了从而变成了同步函数。

整个过程会走两次，第一次以错误结束，第二次以成功结束，这两次都是同步的。

在这个过程中fetch的逻辑就发生了变化：
fetch时要判断是否有缓存，如果有缓存则返回缓存，如果没有缓存则发送真实请求同时抛出错误，然后把请求的结果保存。抛出的错误为发送请求返回的Promise对象，目的是为了在请求完成后再去恢复调用。

伪代码实现如下：

function run(func) {
    let cache = {
        status: 'pending',
        value: null
    };
    const oldFetch = window.fetch;
    window.fetch = function(...args){
        if(cache.status == 'fulfilled'){
            return cache.value;
        }else if(cache.status == 'rejected'){
            //之前的请求有问题
            throw cache.value;
        }else{
            // 1. 发送真是请求
            const promise = oldFetch(...args)
            .then(res=>{
                cache.status = 'fulfilled';
                cache.value = res;
            }, err=> {
                cache.status = 'rejected';
                cache.value = err;
            });
            // 2. 抛出错误
            throw promise;
        }
        
    }
    // 执行入口函数
    try {
        func();
    } catch (error) {
        if(error instanceof Promise) {
            // 不论成功还是失败都重新调用
            error.then(func,func).finally(()=>{
                //恢复原来的值
                window.fetch = oldFetch;
            });
        }
    }
    
}
run(main);