Полное руководство по асинхронному JavaScript

JavaScript по своей сути является синхронным или однопоточным языком. Это означает, что каждое действие выполняется одно за другим, и каждое действие зависит от выполнения предыдущего. Думайте об этом как о машинах, ожидающих на светофоре. Каждая машина должна ждать, пока заведется предыдущая.

const firstCar = 'first car';
const secondCar = 'second car';

console.log('Start ' + firstCar);
console.log('Start ' + secondCar);

Результат выполнения кода.

Start first car
Start second car

Но что произойдет, если первая машина сломается? Должны ли все остальные машины ждать? У кого есть на это время?

const firstCar = 'broken';
const secondCar = 'second car';

if (firstCar === "broken") {
  throw Error("The first car is broken. Everybody stop.");
}

console.log('Start ' + firstCar);
console.log('Start ' + secondCar);

Результат выполнения кода.

Error: The first car is broken. Everybody stop.

Не лучше ли было бы, чтобы каждая машина не зависела от предыдущей? Почему нас должно волновать, если какая-то машина сломана? Если моя машина работает, почему я должен ждать, пока кто-нибудь заведет ее машину? Разве я не могу просто объехать ее? Это и позволяет нам делать асинхронный JavaScript. Он создает для нас еще одну «полосу». Асинхронность означает, что если JavaScript должен дождаться завершения операции, он выполнит остальную часть кода во время ожидания. Мы можем переместить наши действия с основной линии и выполнять их в своем собственном темпе, позволяя им заниматься своими делами. И как мы этого добиваемся? Используя обратные вызовы, промисы и async/await.

Функции обратного вызова (callback)

Обратные вызовы — это функции, вложенные в другую функцию в качестве аргумента. Их можно использовать как часть синхронного или асинхронного кода. Синхронный обратный вызов выполняется во время выполнения функции высшего порядка, которая использует обратный вызов.

function startFirst(car, callback) {
  console.log("Start " + car);
  callback();
}

// функция обратного вызова
function startSecond() {
  console.log("Start second car");
}

// передача функции как аргумент
startFirst("first car", startSecond);

Результат выполнения кода.

Start first car
Start second car

Мы также можем сделать обратные вызовы частью асинхронного JavaScript. Асинхронный обратный вызов выполняется после выполнения функции высшего порядка, которая использует колбэк. Если наша машина сломается, мы отвезем ее к механику, после чего снова сможем ею пользоваться. Сначала нам нужно подождать некоторое время, чтобы починить машину. Смоделируем ожидание с помощью setTimeout, а затем мы сможем наслаждаться вождением нашей только что починенной машины.

function fixMyCar(car) {
  setTimeout(() => {
    console.log(`Fixing your ${car}.`);
  }, 1000);
}

function driveMyCar(car) {
  console.log(`Driving my new ${car}.`);
}

let myCar = "BMW x5";

fixMyCar(myCar);
driveMyCar(myCar);

Результат выполнения кода.

Driving my new BMW x5.
Fixing your BMW x5.

JavaScript сначала выполнил синхронный код (в нашем случае вызов функции driveMyCar()), а затем через 1000 миллисекунд записал результат fixMyCar(). Но как мы можем водить машину, если она еще не починена? Мы должны передать функцию driveMyCar() в качестве колбэка функции fixMyCar(). Таким образом, функция driveMyCar() не будет выполняться до тех пор, пока автомобиль не будет отремонтирован.

function fixMyCar(car, callback) {
  setTimeout(() => {
    console.log(`Fixing your ${car}.`);
    callback(car);
  }, 1000);
}

function driveMyCar(car) {
  console.log(`Driving my new ${car}.`);
}

let myCar = "BMW x5";

fixMyCar(myCar, driveMyCar);

Результат выполнения кода.

Fixing your BMW x5.
Driving my new BMW x5.

Что ж, отлично, мы починили нашу машину и теперь можем на ней ездить. Но что, если нашу машину нельзя починить? Как мы будем обрабатывать ошибки? А как насчет ремонта нескольких автомобилей каждый день? Давайте посмотрим на это в действии.

function fixMyCar(car, success, failure) {
  setTimeout(() => {
    car ? success(car) : failure(car);
  }, 1000);
}

const car1 = "BMW x5";
const car2 = "Toyota RAV4";
const car3 = "Honda Civic";

fixMyCar(
  car1,
  function (car1) {
    console.log(`Fixed your ${car1}.`);
    fixMyCar(
      car2,
      function (car2) {
        console.log(`Fixed your ${car2}.`);
        fixMyCar(
          car3,
          function (car3) {
            console.log(`Fixed your ${car3}.`);
          },
          function (car3) {
            console.log(`Your ${car3} car can not be fixed.`);
          }
        );
      },
      function (car2) {
        console.log(`Your ${car2} car can not be fixed.`);
      }
    );
  },
  function (car1) {
    console.log(`Your ${car1} car can not be fixed.`);
  }
);

Результат выполнения кода.

Fixed your BMW x5.
Fixed your Toyota RAV4.
Fixed your Honda Civic.

У вас кружится голова, пытаясь понять это? Не волнуйтесь, вы не одиноки. Есть причина, по которой это явление называется callback hell. Кроме того, обратите внимание, что если одна из машин разбита, то есть ее не получается определить, другие машины даже не получат шанса на ремонт.

function fixMyCar(car, success, failure) {
  setTimeout(() => {
    car ? success(car) : failure(car);
  }, 1000);
}

const car1 = "BMW x5";
const car2 = undefined;
const car3 = "Honda Civic";

fixMyCar(
  car1,
  function (car1) {
    console.log(`Fixing your ${car1}.`);
    fixMyCar(
      car2,
      function (car2) {
        console.log(`Fixing your ${car2}.`);
        fixMyCar(
          car3,
          function (car3) {
            console.log(`Fixing your ${car3}.`);
          },
          function (car3) {
            console.log(`Your ${car3} car can not be fixed.`);
          }
        );
      },
      function (car2) {
        console.log(`Your ${car2} car can not be fixed.`);
      }
    );
  },
  function (car1) {
    console.log(`Your ${car1} car can not be fixed.`);
  }
);

Результат выполнения кода.

Fixing your BMWx5.
Your undefined car can not be fixed.

Промисы (Promise)

Promise — это объект, который можно использовать для получения результата асинхронной операции, когда этот результат недоступен прямо сейчас. Поскольку код JavaScript выполняется неблокирующим образом, промисы становятся необходимыми, когда нам нужно дождаться какой-либо асинхронной операции, не задерживая выполнение остального кода. Промисы JavaScript — это объект, который может находиться в одном из трех состояний.

• Pending (в ожидании) - обещание еще не выполнено (ваша машина у механика)
• Fulfilled (выполнено) - запрос выполнен успешно (автомобиль отремонтирован)
• Rejected (отклонено) - запрос не выполнен (автомобиль не может быть починен)

Чтобы создать промис в JavaScript, используйте ключевое слово new и внутри конструктора передайте функцию-исполнитель. Затем эта функция отвечает за разрешение или отклонение промиса. Давайте представим следующий сценарий. Если нашу машину починят, то мы сможем отправиться в отпуск. Там мы можем осмотреть достопримечательности, затем мы можем сделать несколько снимков, опубликовать их в социальных сетях. Но если машину нельзя починить, то придется остаться дома. Давайте напишем наши шаги.

• Механик обещает, что починит нашу машину
• Починить машину — значит отправиться в отпуск.
• Оказавшись там, мы можем отправиться на экскурсию
• Сделаем несколько фотографий
• После этого мы опубликуем их в социальных сетях

Используем setTimeout для имитации асинхронности.

const mechanicsPromise = new Promise(
  (resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      const fixed = true;
      if (fixed) resolve("Car is fixed");
      else reject("Car can not be fixed");
    }, 2000);
});

console.log(mechanicsPromise);

Результат выполнения кода.

Promise { <pending> }

[[Prototype]]: Promise
[[PromiseState]]: "pending"
[[PromiseResult]]: undefined

Но почему PromiseResult - undefined? Разве ваш механик не говорил вам, что попытается починить вашу машину? Нет, ваш механик вас не обманывал. Что мы забыли сделать, так это обработать промис. И как мы это делаем? Используя методы .then() и .catch().

const mechanicsPromise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    const fixed = true;
    if (fixed) resolve("Car is fixed");
    else reject("Car can not be fixed. Go home");
  }, 2000);
});

mechanicsPromise
  .then((message) => {
    console.log(`Success: ${message}`);
  })
  .catch((error) => {
    console.log(error);
  });

Результат выполнения кода.

[[Prototype]]: Promise
[[PromiseState]]: "fulfilled"
[[PromiseResult]]: Success: Car is fixed

Как видно из блока кода выше, мы используем .then() для получения результата метода resolve() и .catch() для получения результата метода reject(). Наша машина починена, и теперь мы можем отправиться в отпуск и сделать все, что планировали. Метод .then() возвращает новое промис с результатом, преобразованным в значение. Мы можем вызвать метод .then() для возвращенного промиса следующим образом:

const mechanicsPromise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    const fixed = true;
    if (fixed) resolve("Car is fixed");
    else reject("Car can not be fixed");
  }, 2000);
});

mechanicsPromise
  .then((message) => {
    console.log(`Success: ${message}`);
    message = "Go sight seeing";
    return message;
  })
  .then((message) => {
    console.log(message);
    message = "Take some pictures";
    return message;
  })
  .then((message) => {
    console.log(message);
    message = "Posting pictures on social media";
    console.log(message);
  })
  .catch((error) => {
    console.log(error);
  })
  .finally(() => {
    console.log("Go home");
  });

Результат выполнения кода.

Success: Car is fixed
Go sight seeing
Take some pictures
Posting pictures on social media
Go home

Как вы можете видеть, после каждого вызова метода .then() мы вызывали еще один .then() с сообщением от предыдущего .then(). Мы также добавили .catch() для обнаружения любых ошибок, которые могут возникнуть. Если мы поедем или не поедем в отпуск, нам обязательно придется вернуться домой. Это то, что делает .finally(), этот метод всегда выполняется независимо от того, выполнено ли обещание или отклонено. Другими словами, метод .finally() выполняется, когда обещание (promise) выполнено. Наш код выглядит немного лучше, чем когда мы использовали колбэки. Но мы можем сделать это еще лучше с помощью специального синтаксиса под названием async/await. Это позволяет нам работать с промисами более удобным способом.

async/await

async/await позволяет нам писать промисы, но код будет выглядеть синхронным, хотя на самом деле он асинхронный. Под капотом мы все еще используем Promise. async/await — это синтаксический сахар, а это означает, что хотя он и не добавляет к нашему коду никаких новых функций, его приятнее использовать.

const mechanicsPromise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    const fixed = true;
    if (fixed) resolve("Car is fixed");
    else reject("Car can not be fixed");
  }, 2000);
});

async function doMyThing() {
  let message = await mechanicsPromise;
  console.log(`Success: ${message}`);

  message = "Go sight seeing";
  console.log(message);

  message = "Take some pictures";
  console.log(message);

  message = "Posting pictures on social media";
  console.log(message);
  console.log("Go home");
}

doMyThing()

Результат выполнения кода.

Success: Car is fixed
Go sight seeing
Take some pictures
Posting pictures on social media
Go home

Как видите, ключевое слово await заставляет функцию приостанавливать выполнение и ждать разрешенного промиса, прежде чем оно продолжится. Ключевое слово await можно использовать только внутри асинхронной функции. А что, если машина сломается? Как мне обрабатывать ошибки с этим новым синтаксисом? Мы можем использовать блок try/catch.

const mechanicsPromise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    const fixed = false;
    if (fixed) resolve("Car is fixed");
    else reject("Car can not be fixed");
  }, 2000);
});

async function doMyThing() {
  try {
    let message = await mechanicsPromise;
    console.log(`Success: ${message}`);

    message = "Go sight seeing";
    console.log(message);

    message = "Take some pictures";
    console.log(message);

    message = "Posting pictures on social media";
    console.log(message);
    console.log("Go home");
  } catch (error) {
    console.log(error);
  }
}

doMyThing();

Результат выполнения кода.

Your car can not be fixed

Используйте блок try/catch только в том случае, если вызов помечен как await. В противном случае исключение не будет поймано.

Чистый компонент в React — это компонент, который всегда рендерит одно и то же при одних и тех же значениях пропсов. Это серьезно улучшает производительность. React будет использовать результат последнего рендера, избегая повторного рендеринга.

React.memo

React.memo — это компонент высшего порядка (higher-order component, HOC). Когда компонент отображает тот же вывод при одних и тех же пропсах, вы можете обернуть свой функциональный компонент этой функцией React.memo. За счет этого улучшится производительность и оптимизируется рендеринг. React.memo работает только при изменении пропсов компонента. Это означает, что если вы используете состояние, используя хук useState, то для каждого изменения состояния он будет ререндерить компонент. С React.memo выполняется поверхностное сравнение пропсов.

Рассмотрим компонент CustomLabel и Counter, внутри которого используется CustomLabel.

// CustomLabel.jsx

import React from "react";

export const CustomLabel = ({ name }) => {
  return (
    <>
      {console.log("CustomLabel component render")}
      <label>
        <b>{name}</b>
      </label>
    </>
  );
};

// Counter.jsx

import React, { useState } from "react";
import CustomLabel from "./CustomLabel";

export const Counter = () => {
  const [counter, setCounter] = useState(0);

  return (
    <div>
      <CustomLabel name="Simple Counter app" />
      <p>Counter is: {counter}</p>
      <button onClick={() => setCounter(counter + 1)}>Click</button>
    </div>
  );
};

Компонент CustomLabel принимает name в качестве пропса и отображает его в теге label. В компонент CustomLabel мы добавили console.log(), чтобы мы могли видеть, сколько раз компонент ререндерится. Всякий раз, когда вы нажимаете кнопку, чтобы увеличить счетчик, он повторно рендерит компонент CustomLabel.

Теперь поработаем с React.memo. Обернем компонент CustomLabel в React.memo и снова будем нажимать счетчик. Увидим, что он отрендерил компонент CustomLabel только один раз, потому что проп name остается неизменным при каждом нажатии кнопки.

// CustomLabel.jsx

import React, {memo} from "react";

export const CustomLabel = memo(({ name }) => {
  return (
    <>
      {console.log("CustomLabel component render")}
      <label>
        <b>{name}</b>
      </label>
    </>
  );
});

Чистые компоненты названы так по аналогии с чистыми функциями.

Что такое чистые функции?

В Javascript функции, которые возвращают один и тот же вывод при одних и тех же входных данных, называются чистыми функциями. Таким образом, результат чистой функции зависит только от ее входных аргументов. Чистые функции также не вызывают никаких побочных эффектов. Рассмотрим чистую функцию add.

function Add(num1, num2){
  return num1 + num2;
}

Если мы вызовем вышеуказанную функцию add(2,2), она всегда будет возвращать 4. Если вызвать ее несколько раз с параметрами 2 и 2, она всегда будет возвращать 4. Благодаря тому что функция чистая можно оптимизировать и улучшить производительность приложения. Еще подробнее о чистых функциях можно прочитать в статье Чистые функции. Функциональное программирование.