什么是并發控制？JavaScript中如何實現并發控制？

在日常開發過程中，你可能會遇到并發控制的場景，比如控制請求并發數。那么在 JavaScript 中如何實現并發控制呢？在回答這個問題之前，我們來簡單介紹一下并發控制。

假設有 6 個待辦任務要執行，而我們希望限制同時執行的任務個數，即最多只有 2 個任務能同時執行。當 正在執行任務列表 中的任何 1 個任務完成后，程序會自動從 待辦任務列表 中獲取新的待辦任務并把該任務添加到 正在執行任務列表 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，介紹完并發控制之后，阿寶哥將以 Github 上 async-pool 這個庫來介紹一下異步任務并發控制的具體實現。

async-pool：https://github.com/rxaviers/async-pool

Run multiple promise-returning & async functions with limited concurrency using native ES6/ES7。

二、并發控制的實現

async-pool 這個庫提供了 ES7 和 ES6 兩種不同版本的實現，在分析其具體實現之前，我們來看一下它如何使用。

2.1 asyncPool 的使用

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

在以上代碼中，我們使用 async-pool 這個庫提供的 asyncPool 函數來實現異步任務的并發控制。 asyncPool 函數的簽名如下所示：

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

該函數接收 3 個參數：

• poolLimit（數字類型）：表示限制的并發數；
• array（數組類型）：表示任務數組；
• iteratorFn（函數類型）：表示迭代函數，用于實現對每個任務項進行處理，該函數會返回一個 Promise 對象或異步函數。

對于以上示例來說，在使用了 asyncPool 函數之后，對應的執行過程如下所示：

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

通過觀察以上的注釋信息，我們可以大致地了解 asyncPool 函數內部的控制流程。下面我們先來分析 asyncPool 函數的 ES7 實現。

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2.2 asyncPool ES7 實現

async function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {   const ret = []; // 存儲所有的異步任務   const executing = []; // 存儲正在執行的異步任務   for (const item of array) {     // 調用iteratorFn函數創建異步任務     const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));     ret.push(p); // 保存新的異步任務      // 當poolLimit值小于或等于總任務個數時，進行并發控制     if (poolLimit <= array.length) {       // 當任務完成后，從正在執行的任務數組中移除已完成的任務       const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));       executing.push(e); // 保存正在執行的異步任務       if (executing.length >= poolLimit) {         await Promise.race(executing); // 等待較快的任務執行完成       }     }   }   return Promise.all(ret); }

在以上代碼中，充分利用了 Promise.all 和 Promise.race 函數特點，再結合 ES7 中提供的 async await 特性，最終實現了并發控制的功能。利用 await Promise.race(executing); 這行語句，我們會等待 正在執行任務列表 中較快的任務執行完成之后，才會繼續執行下一次循環。

asyncPool ES7 實現相對比較簡單，接下來我們來看一下不使用 async await 特性要如何實現同樣的功能。

2.3 asyncPool ES6 實現

function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {   let i = 0;   const ret = []; // 存儲所有的異步任務   const executing = []; // 存儲正在執行的異步任務   const enqueue = function () {     if (i === array.length) {       return Promise.resolve();     }     const item = array[i++]; // 獲取新的任務項     const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));     ret.push(p);      let r = Promise.resolve();      // 當poolLimit值小于或等于總任務個數時，進行并發控制     if (poolLimit <= array.length) {       // 當任務完成后，從正在執行的任務數組中移除已完成的任務       const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));       executing.push(e);       if (executing.length >= poolLimit) {         r = Promise.race(executing);        }     }       // 正在執行任務列表 中較快的任務執行完成之后，才會從array數組中獲取新的待辦任務     return r.then(() => enqueue());   };   return enqueue().then(() => Promise.all(ret)); }

在 ES6 的實現版本中，通過內部封裝的 enqueue 函數來實現核心的控制邏輯。當 Promise.race(executing) 返回的 Promise 對象變成已完成狀態時，才會調用 enqueue 函數，從 array 數組中獲取新的待辦任務。

三、阿寶哥有話說

在 asyncPool 這個庫的 ES7 和 ES6 的具體實現中，我們都使用到了 Promise.all 和 Promise.race 函數。其中手寫 Promise.all 是一道常見的面試題。剛好趁著這個機會，阿寶哥跟大家一起來手寫簡易版的 Promise.all 和 Promise.race 函數。

3.1 手寫 Promise.all

Promise.all(iterable) 方法會返回一個 promise 對象，當輸入的所有 promise 對象的狀態都變成 resolved 時，返回的 promise 對象就會以數組的形式，返回每個 promise 對象 resolve 后的結果。當輸入的任何一個 promise 對象狀態變成 rejected 時，則返回的 promise 對象會 reject 對應的錯誤信息。

Promise.all = function (iterators) {   return new Promise((resolve, reject) => {     if (!iterators || iterators.length === 0) {       resolve([]);     } else {       let count = 0; // 計數器，用于判斷所有任務是否執行完成       let result = []; // 結果數組       for (let i = 0; i < iterators.length; i++) {         // 考慮到iterators[i]可能是普通對象，則統一包裝為Promise對象         Promise.resolve(iterators[i]).then(           (data) => {             result[i] = data; // 按順序保存對應的結果             // 當所有任務都執行完成后，再統一返回結果             if (++count === iterators.length) {               resolve(result);             }           },           (err) => {             reject(err); // 任何一個Promise對象執行失敗，則調用reject()方法             return;           }         );       }     }   }); };

需要注意的是對于 Promise.all 的標準實現來說，它的參數是一個可迭代對象，比如 Array、String 或 Set 等。

3.2 手寫 Promise.race

Promise.race(iterable) 方法會返回一個 promise 對象，一旦迭代器中的某個 promise 對象 resolved 或 rejected，返回的 promise 對象就會 resolve 或 reject 相應的值。

Promise.race = function (iterators) {   return new Promise((resolve, reject) => {     for (const iter of iterators) {       Promise.resolve(iter)         .then((res) => {           resolve(res);         })         .catch((e) => {           reject(e);         });     }   }); };

本文阿寶哥帶大家詳細分析了 async-pool 異步任務并發控制的具體實現，同時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。其實除了 Promise.all 函數之外，還存在另一個函數 —— Promise.allSettled，該函數用于解決 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