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一、并發控制簡介

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。

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。

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