面试题：JavaScript 公认符号在异步编程中的设计与应用

Question

详细描述JavaScript中异步编程的主要方式（如回调函数、Promise、async/await），分析在这些异步编程模型下，公认符号（例如箭头函数符号、async关键字、await符号等）是如何设计以解决异步操作的嵌套问题、错误处理问题以及它们的底层设计考量，要求结合具体代码示例说明。

Answer 1

1. 回调函数

• 解决嵌套问题：在早期JavaScript中，异步操作常以回调函数形式实现。例如读取文件，fs.readFile接受文件名、编码和回调函数作为参数。但当多个异步操作相互依赖时，会导致回调地狱。

const fs = require('fs');
fs.readFile('file1.txt', 'utf8', (err, data1) => {
  if (err) {
    console.error(err);
    return;
  }
  fs.readFile('file2.txt', 'utf8', (err, data2) => {
    if (err) {
      console.error(err);
      return;
    }
    console.log(data1 + data2);
  });
});

• 错误处理：错误通过回调函数的第一个参数传递。如上述代码，每次异步操作都需在回调中检查err。
• 底层设计考量：简单直接，符合JavaScript单线程、事件驱动的模型。但随着异步操作增多，代码可读性和维护性变差。

2. Promise

• 解决嵌套问题：Promise将异步操作封装成一个Promise对象，该对象有pending、fulfilled、rejected三种状态。通过.then()方法链式调用解决嵌套问题。

const fs = require('fs');
const util = require('util');
const readFile = util.promisify(fs.readFile);
readFile('file1.txt', 'utf8')
 .then(data1 => {
    return readFile('file2.txt', 'utf8').then(data2 => {
      return data1 + data2;
    });
  })
 .then(result => {
    console.log(result);
  })
 .catch(err => {
    console.error(err);
  });

• 错误处理：使用.catch()捕获整个Promise链中的错误，无需在每个异步操作回调中单独处理。
• 底层设计考量：利用状态机机制，将异步操作的成功和失败处理分离，使代码逻辑更清晰，符合链式调用的设计模式，便于管理复杂异步流程。

3. async/await

• 解决嵌套问题：async函数返回一个Promise对象，await只能在async函数内部使用，它暂停async函数执行，等待Promise解决。这样代码看起来像同步的，极大简化了异步操作嵌套。

const fs = require('fs');
const util = require('util');
const readFile = util.promisify(fs.readFile);
async function readFiles() {
  try {
    const data1 = await readFile('file1.txt', 'utf8');
    const data2 = await readFile('file2.txt', 'utf8');
    console.log(data1 + data2);
  } catch (err) {
    console.error(err);
  }
}
readFiles();

• 错误处理：使用try...catch块捕获错误，比Promise的.catch()更直观，符合同步代码的错误处理习惯。
• 底层设计考量：基于Promise构建，语法糖形式使异步代码更接近同步代码风格，提高代码可读性和可维护性，同时保留了Promise的异步特性和错误处理机制。