JavaScript 中如何实现并发控制？

一、并发控制简介

 

在日常开发过程中，你可能会遇到并发控制的场景，比如控制请求并发数。那么在 JavaScript 中如何实现并发控制呢?在回答这个问题之前，我们来简单介绍一下并发控制。

假设有 6 个待办任务要执行，而我们希望限制同时执行的任务个数，即最多只有 2 个任务能同时执行。当 正在执行任务列表 中的任何 1 个任务完成后，程序会自动从 待办任务列表 中获取新的待办任务并把该任务添加到 正在执行任务列表 中。为了让大家能够更直观地理解上述的过程，阿宝哥特意画了以下 3 张图：

1.1 阶段一

1.2 阶段二

1.3 阶段三

好的，介绍完并发控制之后，阿宝哥将以 Github 上 async-pool 这个库来介绍一下异步任务并发控制的具体实现。

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

 二、并发控制的实现

 

async-pool 这个库提供了 ES7 和 ES6 两种不同版本的实现，在分析其具体实现之前，我们来看一下它如何使用。

2.1 asyncPool 的使用

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

在以上代码中，我们使用 async-pool 这个库提供的 asyncPool 函数来实现异步任务的并发控制。asyncPool 函数的签名如下所示：

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

该函数接收 3 个参数：

• poolLimit(数字类型)：表示限制的并发数;
• array(数组类型)：表示任务数组;
• iteratorFn(函数类型)：表示迭代函数，用于实现对每个任务项进行处理，该函数会返回一个 Promise 对象或异步函数。

对于以上示例来说，在使用了 asyncPool 函数之后，对应的执行过程如下所示：

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

通过观察以上的注释信息，我们可以大致地了解 asyncPool 函数内部的控制流程。下面我们先来分析 asyncPool 函数的 ES7 实现。

2.2 asyncPool ES7 实现

1. async function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) { 
2.   const ret = []; // 存储所有的异步任务 
3.   const executing = []; // 存储正在执行的异步任务 
4.   for (const item of array) { 
5.     // 调用iteratorFn函数创建异步任务 
6.     const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array)); 
7.     ret.push(p); // 保存新的异步任务 
8.  
9.     // 当poolLimit值小于或等于总任务个数时，进行并发控制 
10.     if (poolLimit <= array.length) { 
11.       // 当任务完成后，从正在执行的任务数组中移除已完成的任务 
12.       const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1)); 
13.       executing.push(e); // 保存正在执行的异步任务 
14.       if (executing.length >= poolLimit) { 
15.         await Promise.race(executing); // 等待较快的任务执行完成 
16.       } 
17.     } 
18.   } 
19.   return Promise.all(ret); 
20. } 

在以上代码中，充分利用了 Promise.all 和 Promise.race 函数特点，再结合 ES7 中提供的 async await 特性，最终实现了并发控制的功能。利用 await Promise.race(executing); 这行语句，我们会等待 正在执行任务列表 中较快的任务执行完成之后，才会继续执行下一次循环。

asyncPool ES7 实现相对比较简单，接下来我们来看一下不使用 async await 特性要如何实现同样的功能。

2.3 asyncPool ES6 实现

1. function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) { 
2.   let i = 0; 
3.   const ret = []; // 存储所有的异步任务 
4.   const executing = []; // 存储正在执行的异步任务 
5.   const enqueue = function () { 
6.     if (i === array.length) { 
7.       return Promise.resolve(); 
8.     } 
9.     const item = array[i++]; // 获取新的任务项 
10.     const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array)); 
11.     ret.push(p); 
12.  
13.     let r = Promise.resolve(); 
14.  
15.     // 当poolLimit值小于或等于总任务个数时，进行并发控制 
16.     if (poolLimit <= array.length) { 
17.       // 当任务完成后，从正在执行的任务数组中移除已完成的任务 
18.       const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1)); 
19.       executing.push(e); 
20.       if (executing.length >= poolLimit) { 
21.         r = Promise.race(executing);  
22.       } 
23.     } 
24.   
25.     // 正在执行任务列表 中较快的任务执行完成之后，才会从array数组中获取新的待办任务 
26.     return r.then(() => enqueue()); 
27.   }; 
28.   return enqueue().then(() => Promise.all(ret)); 
29. } 

在 ES6 的实现版本中，通过内部封装的 enqueue 函数来实现核心的控制逻辑。当 Promise.race(executing) 返回的 Promise 对象变成已完成状态时，才会调用 enqueue 函数，从 array 数组中获取新的待办任务。

三、阿宝哥有话说

 

在 asyncPool 这个库的 ES7 和 ES6 的具体实现中，我们都使用到了 Promise.all 和 Promise.race 函数。其中手写 Promise.all 是一道常见的面试题。刚好趁着这个机会，阿宝哥跟大家一起来手写简易版的 Promise.all 和 Promise.race 函数。

3.1 手写 Promise.all

Promise.all(iterable) 方法会返回一个 promise 对象，当输入的所有 promise 对象的状态都变成 resolved 时，返回的 promise 对象就会以数组的形式，返回每个 promise 对象 resolve 后的结果。当输入的任何一个 promise 对象状态变成 rejected 时，则返回的 promise 对象会 reject 对应的错误信息。

1. Promise.all = function (iterators) { 
2.   return new Promise((resolve, reject) => { 
3.     if (!iterators || iterators.length === 0) { 
4.       resolve([]); 
5.     } else { 
6.       let count = 0; // 计数器，用于判断所有任务是否执行完成 
7.       let result = []; // 结果数组 
8.       for (let i = 0; i < iterators.length; i++) { 
9.         // 考虑到iterators[i]可能是普通对象，则统一包装为Promise对象 
10.         Promise.resolve(iterators[i]).then( 
11.           (data) => { 
12.             result[i] = data; // 按顺序保存对应的结果 
13.             // 当所有任务都执行完成后，再统一返回结果 
14.             if (++count === iterators.length) { 
15.               resolve(result); 
16.             } 
17.           }, 
18.           (err) => { 
19.             reject(err); // 任何一个Promise对象执行失败，则调用reject()方法 
20.             return; 
21.           } 
22.         ); 
23.       } 
24.     } 
25.   }); 
26. }; 

需要注意的是对于 Promise.all 的标准实现来说，它的参数是一个可迭代对象，比如 Array、String 或 Set 等。

3.2 手写 Promise.race

Promise.race(iterable) 方法会返回一个 promise 对象，一旦迭代器中的某个 promise 对象 resolved 或 rejected，返回的 promise 对象就会 resolve 或 reject 相应的值。

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

本文阿宝哥带大家详细分析了 async-pool 异步任务并发控制的具体实现，同时为了让大家能够更好地理解 async-pool 的核心代码。最后阿宝哥还带大家一起手写简易版的 Promise.all 和 Promise.race 函数。其实除了 Promise.all 函数之外，还存在另一个函数 —— Promise.allSettled，该函数用于解决 Promise.all 存在的问题，感兴趣的小伙伴可以自行研究一下。

四、参考资源

 

• Github - async-pool
• MDN - Promise.all
• MDN - Promise.race
• MDN - Promise.allSettled

原文地址：https://mp.weixin.qq.com/s/yWOPoef9ixuSBWApZQhjIg