동시성 제어란 무엇입니까? JavaScript에서 동시성 제어를 구현하는 방법은 무엇입니까?

일상적인 개발 과정에서 동시 요청 수 제어와 같은 동시성 제어 시나리오를 접할 수 있습니다. 그렇다면 JavaScript에서 동시성 제어를 구현하는 방법은 무엇입니까? 이 질문에 답하기 전에 동시성 제어에 대해 간략하게 소개하겠습니다.

실행할 작업이 6개 있고 동시에 실행할 수 있는 작업 수를 제한하고 싶다고 가정합니다. 즉, 동시에 실행할 수 있는 작업은 최대 2개입니다. Executing Task List의 작업이 완료되면 프로그램은 자동으로 To-Do Task List에서 새 할 일을 가져와 Executing Task List에 추가합니다. 위의 과정을 모두가 좀 더 직관적으로 이해할 수 있도록 아바고는 의도적으로 다음 3개의 그림을 그렸습니다.

1.1 Phase One

1.2 Phase Two

1.3 Phase Three

자, 동시성 제어를 소개한 후 Abao 형제는 Github의 async-pool 라이브러리를 사용하여 비동기 작업 동시성 제어의 구체적인 구현을 소개할 것입니다.

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

네이티브 ES6/ES7을 사용하여 제한된 동시성으로 여러 약속 반환 및 비동기 기능을 실행하세요.

2. 동시성 제어 구현

async-pool 이 라이브러리는 ES7과 ES6의 두 가지 구현 버전을 제공합니다. 구체적인 구현을 분석하기 전에 사용 방법을 살펴보겠습니다.

2.1 asyncPool 사용

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

위 코드에서는 async-pool 라이브러리에서 제공하는 asyncPool 함수를 사용하여 비동기 작업의 동시성 제어를 구현했습니다. asyncPool 함수의 서명은 다음과 같습니다: 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：

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：

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。

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2.2 asyncPool ES7 实现

async function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
  const ret = []; // 存储所有的异步任务
  const executing = []; // 存储正在执行的异步任务
  for (const item of array) {
    // 调用iteratorFn函数创建异步任务
    const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
    ret.push(p); // 保存新的异步任务

    // 当poolLimit值小于或等于总任务个数时，进行并发控制
    if (poolLimit <= array.length) {
      // 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
      const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
      executing.push(e); // 保存正在执行的异步任务
      if (executing.length >= poolLimit) {
        await Promise.race(executing); // 等待较快的任务执行完成
      }
    }
  }
  return Promise.all(ret);
}

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

function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
  let i = 0;
  const ret = []; // 存储所有的异步任务
  const executing = []; // 存储正在执行的异步任务
  const enqueue = function () {
    if (i === array.length) {
      return Promise.resolve();
    }
    const item = array[i++]; // 获取新的任务项
    const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
    ret.push(p);

    let r = Promise.resolve();

    // 当poolLimit值小于或等于总任务个数时，进行并发控制
    if (poolLimit <= array.length) {
      // 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
      const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
      executing.push(e);
      if (executing.length >= poolLimit) {
        r = Promise.race(executing); 
      }
    }
 
    // 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
    return r.then(() => enqueue());
  };
  return enqueue().then(() => Promise.all(ret));
}

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

Promise.all = function (iterators) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    if (!iterators || iterators.length === 0) {
      resolve([]);
    } else {
      let count = 0; // 计数器，用于判断所有任务是否执行完成
      let result = []; // 结果数组
      for (let i = 0; i < iterators.length; i++) {
        // 考虑到iterators[i]可能是普通对象，则统一包装为Promise对象
        Promise.resolve(iterators[i]).then(
          (data) => {
            result[i] = data; // 按顺序保存对应的结果
            // 当所有任务都执行完成后，再统一返回结果
            if (++count === iterators.length) {
              resolve(result);
            }
          },
          (err) => {
            reject(err); // 任何一个Promise对象执行失败，则调用reject()方法
            return;
          }
        );
      }
    }
  });
};

함수는 3개의 매개변수를 받습니다: 🎜

• poolLimit(숫자 유형): 동시성 제한 ;
• array(배열 유형): 작업 배열을 나타냅니다.
• iteratorFn(함수 유형): 반복 함수, 각 작업 항목의 처리를 구현하기 위해 이 함수는 Promise 객체 또는 비동기 함수를 반환합니다.

🎜위의 예에서 asyncPool 함수를 사용한 후 해당 실행 과정은 다음과 같습니다. 🎜

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);
        });
    }
  });
};

🎜위의 주석 정보를 보면 대략적으로 다음과 같은 내용을 이해할 수 있습니다. asyncPool 함수 내부의 제어 흐름. 먼저 asyncPool 함수의 ES7 구현을 분석해 보겠습니다. 🎜🎜🎜"풀 스택 불멸의 길"을 팔로우하고 A Bao 형제가 처음 제작한 무료 전자책 4권(총 30,000회 이상 다운로드)과 50개 이상의 TS 시리즈 튜토리얼을 읽어보세요. 🎜🎜

2.2 asyncPool ES7 구현🎜rrreee🎜위 코드에서는 Promise.all 및 Promise.race가 완전히 활용됩니다. ES7에서 제공하는 async wait 기능과 결합된 함수 기능이 마침내 동시성 제어 기능을 구현합니다. await Promise.race(executing); 명령문 줄을 사용하여 다음 루프 실행을 계속하기 전에 🎜Executing 작업 목록🎜에서 더 빠른 작업이 완료될 때까지 기다립니다. 🎜🎜asyncPool ES7의 구현은 비교적 간단합니다. 다음으로 asyncawait 기능을 사용하지 않고 동일한 기능을 구현하는 방법을 살펴보겠습니다. 🎜

2.3 asyncPool ES6 구현🎜rrreee🎜ES6 구현 버전에서는 핵심 제어 로직이 내부적으로 캡슐화된 enqueue 함수를 통해 구현됩니다. Promise.race(executing)에서 반환된 Promise 객체가 완료되면 배열 <code>에서 <code>enqueue 함수가 호출됩니다. /code> 배열에서 새로운 할 일을 가져옵니다. 🎜

3. Abao 형제가 할 말이 있습니다🎜🎜asyncPool 라이브러리의 ES7 및 ES6의 특정 구현에서 우리는 모두 Promise를 사용합니다. .all 및 Promise.race 함수. 그중에서도 손으로 쓰는 Promise.all은 흔한 면접 질문이다. 이 기회를 이용하여 A Bao 형제는 모든 사람과 함께 Promise.all 및 Promise.race 기능의 간단한 버전을 손으로 작성했습니다. 🎜

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。

Promise.all = function (iterators) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    if (!iterators || iterators.length === 0) {
      resolve([]);
    } else {
      let count = 0; // 计数器，用于判断所有任务是否执行完成
      let result = []; // 结果数组
      for (let i = 0; i < iterators.length; i++) {
        // 考虑到iterators[i]可能是普通对象，则统一包装为Promise对象
        Promise.resolve(iterators[i]).then(
          (data) => {
            result[i] = data; // 按顺序保存对应的结果
            // 当所有任务都执行完成后，再统一返回结果
            if (++count === iterators.length) {
              resolve(result);
            }
          },
          (err) => {
            reject(err); // 任何一个Promise对象执行失败，则调用reject()方法
            return;
          }
        );
      }
    }
  });
};

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。

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

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