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JavaScript中如何實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制？

一、并發(fā)控制簡介

在日常開發(fā)過程中，你可能會(huì)遇到并發(fā)控制的場景，比如控制請(qǐng)求并發(fā)數(shù)。那么在 JavaScript 中如何實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制呢?在回答這個(gè)問題之前，我們來簡單介紹一下并發(fā)控制。

在道外等地區(qū)，都構(gòu)建了全面的區(qū)域性戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)發(fā)展的系統(tǒng)性、市場前瞻性、產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以專注、極致的服務(wù)理念，為客戶提供網(wǎng)站設(shè)計(jì)、網(wǎng)站建設(shè) 網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作按需策劃設(shè)計(jì),公司網(wǎng)站建設(shè),企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),成都品牌網(wǎng)站建設(shè),成都全網(wǎng)營銷,成都外貿(mào)網(wǎng)站建設(shè)公司,道外網(wǎng)站建設(shè)費(fèi)用合理。

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)庫來介紹一下異步任務(wù)并發(fā)控制的具體實(shí)現(xiàn)。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. https://github.com/rxaviers/async-pool
    2. 
  
  
  
  
  2. 
  
  
  
  
  3. 
  
  
  
  
  4. 
  
  
  
  
  5. Run multiple promise-returning & async functions with limited concurrency using native ES6/ES7。
    6.

 二、并發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)

async-pool 這個(gè)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

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. const timeout = i => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(i), i));
    2. 
  
  
  
  
  2. await asyncPool(2, [1000, 5000, 3000, 2000], timeout);
    3.

在以上代碼中，我們使用 async-pool 這個(gè)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：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn){ ... }
    2.

 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)于以上示例來說，在使用了 asyncPool 函數(shù)之后，對(duì)應(yīng)的執(zhí)行過程如下所示：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. const timeout = i => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(i), i));
    2. 
  
  
  
  
  2. await asyncPool(2, [1000, 5000, 3000, 2000], timeout);
    3. 
  
  
  
  
  3. // Call iterator (i = 1000)
    4. 
  
  
  
  
  4. // Call iterator (i = 5000)
    5. 
  
  
  
  
  5. // Pool limit of 2 reached, wait for the quicker one to complete...
    6. 
  
  
  
  
  6. // 1000 finishes
    7. 
  
  
  
  
  7. // Call iterator (i = 3000)
    8. 
  
  
  
  
  8. // Pool limit of 2 reached, wait for the quicker one to complete...
    9. 
  
  
  
  
  9. // 3000 finishes
    10. 
  
  
  
  
  10. // Call iterator (i = 2000)
    11. 
  
  
  
  
  11. // Itaration is complete, wait until running ones complete...
    12. 
  
  
  
  
  12. // 5000 finishes
    13. 
  
  
  
  
  13. // 2000 finishes
    14. 
  
  
  
  
  14. // Resolves, results are passed in given array order `[1000, 5000, 3000, 2000]`.
    15.

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)

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. async function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
    2. 
  
  
  
  
  2.   const ret = []; // 存儲(chǔ)所有的異步任務(wù)
    3. 
  
  
  
  
  3.   const executing = []; // 存儲(chǔ)正在執(zhí)行的異步任務(wù)
    4. 
  
  
  
  
  4.   for (const item of array) {
    5. 
  
  
  
  
  5.     // 調(diào)用iteratorFn函數(shù)創(chuàng)建異步任務(wù)
    6. 
  
  
  
  
  6.     const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
    7. 
  
  
  
  
  7.     ret.push(p); // 保存新的異步任務(wù)
    8. 
  
  
  
  
  8. 
  
  
  
  
  9.     // 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
    10. 
  
  
  
  
  10.     if (poolLimit <= array.length) {
    11. 
  
  
  
  
  11.       // 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)
    12. 
  
  
  
  
  12.       const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
    13. 
  
  
  
  
  13.       executing.push(e); // 保存正在執(zhí)行的異步任務(wù)
    14. 
  
  
  
  
  14.       if (executing.length >= poolLimit) {
    15. 
  
  
  
  
  15.         await Promise.race(executing); // 等待較快的任務(wù)執(zhí)行完成
    16. 
  
  
  
  
  16.       }
    17. 
  
  
  
  
  17.     }
    18. 
  
  
  
  
  18.   }
    19. 
  
  
  
  
  19.   return Promise.all(ret);
    20. 
  
  
  
  
  20. }
    21.

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(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)

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
    2. 
  
  
  
  
  2.   let i = 0;
    3. 
  
  
  
  
  3.   const ret = []; // 存儲(chǔ)所有的異步任務(wù)
    4. 
  
  
  
  
  4.   const executing = []; // 存儲(chǔ)正在執(zhí)行的異步任務(wù)
    5. 
  
  
  
  
  5.   const enqueue = function () {
    6. 
  
  
  
  
  6.     if (i === array.length) {
    7. 
  
  
  
  
  7.       return Promise.resolve();
    8. 
  
  
  
  
  8.     }
    9. 
  
  
  
  
  9.     const item = array[i++]; // 獲取新的任務(wù)項(xiàng)
    10. 
  
  
  
  
  10.     const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
    11. 
  
  
  
  
  11.     ret.push(p);
    12. 
  
  
  
  
  12. 
  
  
  
  
  13.     let r = Promise.resolve();
    14. 
  
  
  
  
  14. 
  
  
  
  
  15.     // 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
    16. 
  
  
  
  
  16.     if (poolLimit <= array.length) {
    17. 
  
  
  
  
  17.       // 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)
    18. 
  
  
  
  
  18.       const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
    19. 
  
  
  
  
  19.       executing.push(e);
    20. 
  
  
  
  
  20.       if (executing.length >= poolLimit) {
    21. 
  
  
  
  
  21.         r = Promise.race(executing); 
    22. 
  
  
  
  
  22.       }
    23. 
  
  
  
  
  23.     }
    24. 
  
  
  
  
  24.  
    25. 
  
  
  
  
  25.     // 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)
    26. 
  
  
  
  
  26.     return r.then(() => enqueue());
    27. 
  
  
  
  
  27.   };
    28. 
  
  
  
  
  28.   return enqueue().then(() => Promise.all(ret));
    29. 
  
  
  
  
  29. }
    30.

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(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

在 asyncPool 這個(gè)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(gè)機(jī)會(huì)，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(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。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Promise.all = function (iterators) {
    2. 
  
  
  
  
  2.   return new Promise((resolve, reject) => {
    3. 
  
  
  
  
  3.     if (!iterators || iterators.length === 0) {
    4. 
  
  
  
  
  4.       resolve([]);
    5. 
  
  
  
  
  5.     } else {
    6. 
  
  
  
  
  6.       let count = 0; // 計(jì)數(shù)器，用于判斷所有任務(wù)是否執(zhí)行完成
    7. 
  
  
  
  
  7.       let result = []; // 結(jié)果數(shù)組
    8. 
  
  
  
  
  8.       for (let i = 0; i < iterators.length; i++) {
    9. 
  
  
  
  
  9.         // 考慮到iterators[i]可能是普通對(duì)象，則統(tǒng)一包裝為Promise對(duì)象
    10. 
  
  
  
  
  10.         Promise.resolve(iterators[i]).then(
    11. 
  
  
  
  
  11.           (data) => {
    12. 
  
  
  
  
  12.             result[i] = data; // 按順序保存對(duì)應(yīng)的結(jié)果
    13. 
  
  
  
  
  13.             // 當(dāng)所有任務(wù)都執(zhí)行完成后，再統(tǒng)一返回結(jié)果
    14. 
  
  
  
  
  14.             if (++count === iterators.length) {
    15. 
  
  
  
  
  15.               resolve(result);
    16. 
  
  
  
  
  16.             }
    17. 
  
  
  
  
  17.           },
    18. 
  
  
  
  
  18.           (err) => {
    19. 
  
  
  
  
  19.             reject(err); // 任何一個(gè)Promise對(duì)象執(zhí)行失敗，則調(diào)用reject()方法
    20. 
  
  
  
  
  20.             return;
    21. 
  
  
  
  
  21.           }
    22. 
  
  
  
  
  22.         );
    23. 
  
  
  
  
  23.       }
    24. 
  
  
  
  
  24.     }
    25. 
  
  
  
  
  25.   });
    26. 
  
  
  
  
  26. };
    27.

需要注意的是對(duì)于 Promise.all 的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)來說，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。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Promise.race = function (iterators) {
    2. 
  
  
  
  
  2.   return new Promise((resolve, reject) => {
    3. 
  
  
  
  
  3.     for (const iter of iterators) {
    4. 
  
  
  
  
  4.       Promise.resolve(iter)
    5. 
  
  
  
  
  5.         .then((res) => {
    6. 
  
  
  
  
  6.           resolve(res);
    7. 
  
  
  
  
  7.         })
    8. 
  
  
  
  
  8.         .catch((e) => {
    9. 
  
  
  
  
  9.           reject(e);
    10. 
  
  
  
  
  10.         });
    11. 
  
  
  
  
  11.     }
    12. 
  
  
  
  
  12.   });
    13. 
  
  
  
  
  13. };
    14.

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

網(wǎng)站題目：JavaScript中如何實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制？
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