asap异步执行实现原理

为什么分析asap
asap概述
asap源码解析—Node版
参考

1.为什么分析asap

在之前的文章 async和await是如何实现异步编程? 中的 “浅谈Promise如何实现异步执行” 小节，提到了 Promise 异步执行是通过 asap 这个库来实现的。所以为了进一步深入 Promise 异步执行的原理，深入分析一下 asap 是有必要的。

补充说明：这里提及的Promise并不是Node和浏览器的原生实现，是一个第三方库实现，仅以此为参考。

2.asap概述

asap 是 as soon as possible 的简称，在 Node 和浏览器环境下，能将回调函数以高优先级任务来执行（下一个事件循环之前），即把任务放在微任务队列中执行。

宏任务（macro-task）和微任务（micro-task）表示异步任务的两种分类。在挂起任务时，JS 引擎会将所有任务按照类别分到这两个队列中，首先在 macrotask 的队列（这个队列也被叫做 task queue）中取出第一个任务，执行完毕后取出 microtask 队列中的所有任务顺序执行；之后再取 macrotask 任务，周而复始，直至两个队列的任务都取完。

用法：

asap(function () {

    // ...

});

3.asap源码解析—Node版

asap 源码库中包含了支持Node和浏览器的两个版本，这里主要进行分析Node版。

主要包含两个源码文件：

这两个文件分别导出了 asap 和 rawAsap 这两个方法，而 asap 可以看作是对 rawAsap 的进一步封装，通过缓存的 domain（可以捕捉处理 try catch 无法捕捉的异常，针对异步代码的异常处理）和 try/finally 实现了即使某个任务抛出异常也可以恢复任务栈的继续执行，另外也做了一点缓存优化（具体见源码）。

因此这里主要分析 raw.js 里面的代码即可：

1.首先是对外导出的 rawAsap 方法

var queue = [];

var flushing = false;

function rawAsap(task) {

    if (!queue.length) {

        requestFlush();

        flushing = true;

    }

    queue[queue.length] = task;

}

源码解析：如果任务栈 queue 为空，则触发 requestFlush 方法，并将 flushing 标志为 true，并且始终会将要执行的 task 添加到任务栈 queue 的末尾。这里需要注意的是由于 requestFlush 中是异步去触发任务栈的执行的，所以即使queue[queue.length] = task在 requestFlush 调用之后执行，也能保证在任务栈 queue 真正执行前，任务 task 已经被添加到了任务栈 queue 的末尾。（如果任务栈 queue 不为空，说明 requestFlush 已经触发了，此时任务栈正在被循环依次执行，执行完毕会清空任务栈）

2.其次是异步触发 flush 方法执行的 requestFlush 方法

var domain;

var hasSetImmediate = typeof setImmediate === "function";

// 设置为 rawAsap 的属性，方便在任务执行异常时再次触发 requestFlush

rawAsap.requestFlush = requestFlush;

function requestFlush() {

    // 确保 flushing 未绑定到任何域

    var parentDomain = process.domain;

    if (parentDomain) {

        if (!domain) {

            // 惰性加载执行 domain 模块

            domain = require("domain");

        }

        domain.active = process.domain = null;

    }

    if (flushing && hasSetImmediate) {

        setImmediate(flush);

    } else {

        process.nextTick(flush);

    }

    if (parentDomain) {

        domain.active = process.domain = parentDomain;

    }

}

源码解析：核心代码其实就一句：setImmediate(flush)，通过 setImmediate 异步执行 flush 方法。而判断 parentDomain 以及设置和恢复 domain 都只是为了当前的 flush 方法不绑定任何域执行。而这里还有一个 hasSetImmediate 判断，是为了做兼容降级处理，如果不存在 setImmediate 方法，则使用 process.nextTick 方法触发异步执行。但使用 process.nextTick 方法有一个缺陷，就是它不能够处理递归。

3.最后是执行任务栈的 flush 方法

// 下一个任务在任务队列中执行的位置

var index = 0;

var capacity = 1024;

function flush() {

    while (index < queue.length) {

        var currentIndex = index;

        // 在调用任务之前先设置下一个任务的索引，可以确保再次触发 flush 方法时，跳过异常任务

        index = index + 1;

        queue[currentIndex].call();

        // 防止内存泄露

        if (index > capacity) {

            for (var scan = 0, newLength = queue.length - index; scan < newLength; scan++) {

                queue[scan] = queue[scan + index];

            }

            queue.length -= index;

            index = 0;

        }

    }

    queue.length = 0;

    index = 0;

    flushing = false;

}

源码解析：通过 while 循环依次去执行任务栈 queue 中的每一个任务，这里需要注意一点，index + 1 表示下一个要执行的任务下标，而其放在 queue[currentIndex].call() 之前，是为了保证当当前任务执行发生异常了，再次触发 requestFlush 方法时，能够跳过发生异常的任务，从下一个任务开始执行。而判断 if (index > capacity) 是为了防止内存泄露，当任务栈 queue 的长度超过了指定的阈值 capacity 时，对任务栈 queue 中的任务进行移动，将所有剩余的未执行的任务置前，并重置任务栈 queue 的长度。当所有任务执行完毕后，重置任务栈以及相应状态。

4.总结

rawAsap 方法是通过 setImmediate 或 process.nextTick 来实现异步执行的任务栈，而 asap 方法是对 rawAsap 方法的进一步封装，通过缓存的 domain 和 try/finally 实现了即使某个任务抛出异常也可以恢复任务栈的继续执行（再次调用rawAsap.requestFlush）。

4.参考

【翻译】Promises/A+规范

asap - High-priority task queue for Node.js and browsers

巴特西

asap异步执行实现原理

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