Mikor fejeződik be egy aszinkron funkció? És miért ilyen nehéz megválaszolni ezt a kérdést?

Nos, kiderült, hogy az aszinkron függvények megértéséhez sok ismeretre van szükség a JavaScript alapvetõ mûködésérõl.

Nézzük át ezt a koncepciót, és közben sokat tanulhatunk a JavaScript-ről.

Kész vagy? Gyerünk.

Mi az aszinkron kód?

Tervezése szerint a JavaScript egy szinkron programozási nyelv. Ez azt jelenti, hogy a kód végrehajtásakor a JavaScript a fájl tetején kezdődik, és soronként fut végig a kódon, amíg elkészül.

Ennek a tervezési döntésnek az az eredménye, hogy egyszerre csak egy dolog történhet.

Gondolhat erre, mintha hat kis golyóval zsonglőrködne. Amíg zsonglőrködsz, a kezed elfoglalt és nem tud mást kezelni.

Ugyanez a helyzet a JavaScript-szel is: ha a kód fut, akkor tele van a keze ezzel a kóddal. Ezt hívjuk ezt a fajta szinkron kód blokkolás . Mert hatékonyan blokkolja a többi kód futtatását.

Térjünk vissza a zsonglőr példára! Mi történne, ha hozzá akarna adni egy másik labdát? Hat golyó helyett hét golyóval akartál zsonglőrködni. Ez lehet probléma.

Nem akarja abbahagyni a zsonglőrködést, mert ez csak annyira szórakoztató. De te sem mehetsz újabb labdát szerezni, mert ez azt jelentené, hogy meg kell állnod.

A megoldás? Bízza a munkát egy barátjára vagy családtagjára. Nem zsonglőrködnek, ezért elmehetnek megszerezni a labdát az Ön számára, majd bedobhatja azt a zsonglőrködésébe, amikor a keze szabad, és készen áll arra, hogy még egy közepes cselgáncsot adjon hozzá.

Ez az aszinkron kód. A JavaScript másra ruházza át a munkát, majd a saját vállalkozását folytatja. Majd ha kész, akkor visszakapja az eredményeket a munkától.

Ki végzi a másik munkát?

Rendben, tehát tudjuk, hogy a JavaScript szinkron és lusta. Nem akarja az összes munkát maga elvégezni, ezért másra termeli ki.

De ki ez a titokzatos entitás, amely a JavaScript számára működik? És hogyan veszik fel a JavaScript működésére?

Nos, nézzünk meg egy példát az aszinkron kódra.

const logName = () => { console.log("Han") } setTimeout(logName, 0) console.log("Hi there")

A kód futtatása a következő kimenetet eredményezi a konzolon:

// in console Hi there Han

Rendben. Mi folyik itt?

Kiderült, hogy a JavaScript működésének módja a környezeti specifikus függvények és az API-k használata. És ez nagy zavart okoz a JavaScript-ben.

A JavaScript mindig környezetben fut.

Gyakran ez a környezet a böngésző. De lehet a NodeJS szerveren is. De mi a különbség a földön?

A különbség - és ez fontos -, hogy a böngésző és a kiszolgáló (NodeJS) a funkcionalitás szempontjából nem egyenértékűek. Gyakran hasonlóak, de nem ugyanazok.

Illusztráljuk ezt egy példával. Tegyük fel, hogy a JavaScript az epikus fantasy könyv főszereplője. Csak egy közönséges farmgyerek.

Most tegyük fel, hogy ez a farmgyerek két speciális páncélruhát talált, amelyek a sajátjukon felüli erőket adtak nekik.

Amikor a böngésző páncélruháját használták, hozzáférhettek egy bizonyos képességhez.

Amikor a szerver páncélt használták, hozzáférést kaptak egy másik képességhez.

Ezek az öltönyök némi átfedésben vannak, mivel ezeknek az öltönyöknek a készítőinek bizonyos helyeken ugyanazok az igényeik voltak, másutt azonban nem.

Ilyen a környezet. A kód futtatásának helye, ahol léteznek olyan eszközök, amelyek a meglévő JavaScript nyelvre épülnek. Nem tagjai a nyelvnek, de a sor gyakran elmosódott, mert ezeket az eszközöket minden nap használjuk, amikor kódot írunk.

A setTimeout, a fetch és a DOM mind példák a webes API-kra. (A webes API-k teljes listáját itt tekintheti meg.) Ezek olyan eszközök, amelyek a böngészőbe vannak beépítve, és amelyeket a kódunk futtatásakor bocsátanak rendelkezésünkre.

És mivel a JavaScript-et mindig egy olyan környezetben futtatjuk, úgy tűnik, hogy ezek a nyelv részét képezik. De nem azok.

Tehát, ha valaha is kíváncsi volt rá, miért használhatja a fetch-et a JavaScript-ben, amikor a böngészőben futtatja (de a NodeJS-ben futtatva telepítenie kell egy csomagot), ez az oka annak. Valaki úgy gondolta, hogy a letöltés jó ötlet, és a NodeJS környezet eszközeként építette fel.

Zavaró? Igen!

De most végre megérthetjük, mi veszi át a JavaScript munkáját, és hogyan veszik fel.

Kiderült, hogy a környezet veszi fel a munkát, és a környezet elérésének módja a környezethez tartozó funkcionalitás használata. Például fetch vagy setTimeout a böngésző környezetében.

Mi történik a művel?

Nagy. Tehát a környezet vállalja a munkát. Akkor mit?

Valamikor vissza kell szereznie az eredményeket. De gondoljuk át, hogyan működne ez.

Térjünk vissza a kezdetektől a zsonglőrködésre. Képzelje el, hogy új labdát kért, és egy barátom csak akkor kezdte el dobálni a labdát, amikor még nem voltál készen.

Ez katasztrófa lenne. Lehet, hogy szerencsés lehet, elkapja és hatékonyan bevetheti a rutinjába. De nagy az esély arra, hogy ez az összes golyó eldobását és a rutin összeomlását okozhatja. Nem lenne jobb, ha szigorú utasításokat adna a labda átvételének idejéről?

Mint kiderült, szigorú szabályok vonatkoznak arra, hogy a JavaScript mikor fogadhat delegált munkákat.

Ezeket a szabályokat az esemény hurok szabályozza, és a mikrotask és a makrotask várólistát tartalmazzák. Igen, tudom. Ez sok. De viseld velem.

Alright. So when we delegate asynchronous code to the browser, the browser takes and runs the code and takes on that workload. But there may be multiple tasks that are given to the browser, so we need to make sure that we can prioritise these tasks.

This is where the microtask queue and the macrotask queue come in play. The browser will take the work, do it, then place the result in one of the two queues based on the type of work it receives.

Promises, for example, are placed in the microtask queue and have a higher priority.

Events and setTimeout are examples of work that is put in the macrotask queue, and have a lower priority.

Now once the work is done, and is placed in one of the two queues, the event loop will run back and forth and check whether or not JavaScript is ready to receive the results.

Only when JavaScript is done running all its synchronous code, and is good and ready, will the event loop start picking from the queues and handing the functions back to JavaScript to run.

So let's take a look at an example:

setTimeout(() => console.log("hello"), 0) fetch("//someapi/data").then(response => response.json()) .then(data => console.log(data)) console.log("What soup?")

What will the order be here?

1. Firstly, setTimeout is delegated to the browser, which does the work and puts the resulting function in the macrotask queue.
2. Secondly fetch is delegated to the browser, which takes the work. It retrieves the data from the endpoint and puts the resulting functions in the microtask queue.
3. Javascript logs out "What soup"?
4. The event loop checks whether or not JavaScript is ready to receive the results from the queued work.
5. When the console.log is done, JavaScript is ready. The event loop picks queued functions from the microtask queue, which has a higher priority, and gives them back to JavaScript to execute.
6. After the microtask queue is empty, the setTimeout callback is taken out of the macrotask queue and given back to JavaScript to execute.

In console: // What soup? // the data from the api // hello

Promises

Now you should have a good deal of knowledge about how asynchronous code is handled by JavaScript and the browser environment. So let's talk about promises.

A promise is a JavaScript construct that represents a future unknown value. Conceptually, a promise is just JavaScript promising to return a value. It could be the result from an API call, or it could be an error object from a failed network request. You're guaranteed to get something.

const promise = new Promise((resolve, reject) => { // Make a network request if (response.status === 200) { resolve(response.body) } else { const error = { ... } reject(error) } }) promise.then(res => { console.log(res) }).catch(err => { console.log(err) })

A promise can have the following states:

• fulfilled - action successfully completed
• rejected - action failed
• pending - neither action has been completed
• settled - has been fulfilled or rejected

A promise receives a resolve and a reject function that can be called to trigger one of these states.

One of the big selling points of promises is that we can chain functions that we want to happen on success (resolve) or failure (reject):

• To register a function to run on success we use .then
• To register a function to run on failure we use .catch

// Fetch returns a promise fetch("//swapi.dev/api/people/1") .then((res) => console.log("This function is run when the request succeeds", res) .catch(err => console.log("This function is run when the request fails", err) // Chaining multiple functions fetch("//swapi.dev/api/people/1") .then((res) => doSomethingWithResult(res)) .then((finalResult) => console.log(finalResult)) .catch((err => doSomethingWithErr(err))

Perfect. Now let's take a closer look at what this looks like under the hood, using fetch as an example:

const fetch = (url, options) => { // simplified return new Promise((resolve, reject) => { const xhr = new XMLHttpRequest() // ... make request xhr.onload = () => { const options = { status: xhr.status, statusText: xhr.statusText ... } resolve(new Response(xhr.response, options)) } xhr.onerror = () => { reject(new TypeError("Request failed")) } } fetch("//swapi.dev/api/people/1") // Register handleResponse to run when promise resolves .then(handleResponse) .catch(handleError) // conceptually, the promise looks like this now: // { status: "pending", onsuccess: [handleResponse], onfailure: [handleError] } const handleResponse = (response) => { // handleResponse will automatically receive the response, ¨ // because the promise resolves with a value and automatically injects into the function console.log(response) } const handleError = (response) => { // handleError will automatically receive the error, ¨ // because the promise resolves with a value and automatically injects into the function console.log(response) } // the promise will either resolve or reject causing it to run all of the registered functions in the respective arrays // injecting the value. Let's inspect the happy path: // 1. XHR event listener fires // 2. If the request was successfull, the onload event listener triggers // 3. The onload fires the resolve(VALUE) function with given value // 4. Resolve triggers and schedules the functions registered with .then 

So we can use promises to do asynchronous work, and to be sure that we can handle any result from those promises. That is the value proposition. If you want to know more about promises you can read more about them here and here.

When we use promises, we chain our functions onto the promise to handle the different scenarios.

This works, but we still need to handle our logic inside callbacks (nested functions) once we get our results back. What if we could use promises but write synchronous looking code? It turns out we can.

Async/Await

Async/Await is a way of writing promises that allows us to write asynchronous code in a synchronous way. Let's have a look.

const getData = async () => { const response = await fetch("//jsonplaceholder.typicode.com/todos/1") const data = await response.json() console.log(data) } getData()

Nothing has changed under the hood here. We are still using promises to fetch data, but now it looks synchronous, and we no longer have .then and .catch blocks.

Async / Await is actually just syntactic sugar providing a way to create code that is easier to reason about, without changing the underlying dynamic.

Let's take a look at how it works.

Async/Await lets us use generators to pause the execution of a function. When we are using async / await we are not blocking because the function is yielding the control back over to the main program.

Then when the promise resolves we are using the generator to yield control back to the asynchronous function with the value from the resolved promise.

You can read more here for a great overview of generators and asynchronous code.

In effect, we can now write asynchronous code that looks like synchronous code. Which means that it is easier to reason about, and we can use synchronous tools for error handling such as try / catch:

const getData = async () => { try { const response = await fetch("//jsonplaceholder.typicode.com/todos/1") const data = await response.json() console.log(data) } catch (err) { console.log(err) } } getData()

Alright. So how do we use it? In order to use async / await we need to prepend the function with async. This does not make it an asynchronous function, it merely allows us to use await inside of it.

Failing to provide the async keyword will result in a syntax error when trying to use await inside a regular function.

const getData = async () => { console.log("We can use await in this function") }

Because of this, we can not use async / await on top level code. But async and await are still just syntactic sugar over promises. So we can handle top level cases with promise chaining:

async function getData() { let response = await fetch('//apiurl.com'); } // getData is a promise getData().then(res => console.log(res)).catch(err => console.log(err); 

This exposes another interesting fact about async / await. When defining a function as async, it will always return a promise.

Using async / await can seem like magic at first. But like any magic, it's just sufficiently advanced technology that has evolved over the years. Hopefully now you have a solid grasp of the fundamentals, and can use async / await with confidence.

Conclusion

If you made it here, congrats. You just added a key piece of knowledge about JavaScript and how it works with its environments to your toolbox.

This is definitely a confusing subject, and the lines are not always clear. But now you hopefully have a grasp on how JavaScript works with asynchronous code in the browser, and a stronger grasp over both promises and async / await.

If you enjoyed this article, you might also enjoy my youtube channel. I currently have a web fundamentals series going where I go through HTTP, building web servers from scratch and more.

There's also a series going on building an entire app with React, if that is your jam. And I plan to add much more content here in the future going in depth on JavaScript topics.

And if you want to say hi or chat about web development, you could always reach out to me on twitter at @foseberg. Thanks for reading!