JavaScript队列函数和异步执行详解

编辑注：在Review别人的JavaScript代码时曾看到过类似的队列函数，不太理解，原来这个是为了保证函数按顺序调用。读了这篇文章之后，发现还可以用在异步执行等。

假设你有几个函数fn1、fn2和fn3需要按顺序调用，最简单的方式当然是：

fn1();
fn2();
fn3();

但有时候这些函数是运行时一个个添加进来的，调用的时候并不知道都有些什么函数；这个时候可以预先定义一个数组，添加函数的时候把函数push 进去，需要的时候从数组中按顺序一个个取出来，依次调用：

var stack = [];
// 执行其他操作，定义fn1
stack.push(fn1);
// 执行其他操作，定义fn2、fn3
stack.push(fn2, fn3);
// 调用的时候
stack.forEach(function(fn) { fn() });

这样函数有没名字也不重要，直接把匿名函数传进去也可以。来测试一下：

var stack = [];
function fn1() {
  console.log('第一个调用');
}
stack.push(fn1);

function fn2() {
  console.log('第二个调用');
}
stack.push(fn2, function() { console.log('第三个调用') });

stack.forEach(function(fn) { fn() }); // 按顺序输出'第一个调用'、'第二个调用'、'第三个调用'

这个实现目前为止工作正常，但我们忽略了一个情况，就是异步函数的调用。异步是JavaScript 中无法避免的一个话题，这里不打算探讨JavaScript 中有关异步的各种术语和概念，请读者自行查阅（例如某篇著名的评注）。如果你知道下面代码会输出1、3、2，那请继续往下看：

console.log(1);

setTimeout(function() {
  console.log(2);
}, 0);

console.log(3);

假如stack 队列中有某个函数是类似的异步函数，我们的实现就乱套了：

var stack = [];

function fn1() { console.log('第一个调用') };
stack.push(fn1);

function fn2() {
  setTimeout(function fn2Timeout() {
     console.log('第二个调用');
  }, 0);
}
stack.push(fn2, function() { console.log('第三个调用') });

stack.forEach(function(fn) { fn() }); // 输出'第一个调用'、'第三个调用'、'第二个调用'

问题很明显，fn2确实按顺序调用了，但setTimeout里的function fn2Timeout() { console.log(‘第二个调用') }却不是立即执行的（即使把timeout 设为0）；fn2调用之后马上返回，接着执行fn3，fn3执行完了然才真正轮到fn2Timeout。

怎么解决？我们分析下，这里的关键在于fn2Timeout，我们必须等到它真正执行完才调用fn3，理想情况下大概像这样：

function fn2() {
  setTimeout(function() {
    fn2Timeout();
    fn3();
  }, 0);
}

但这样做相当于把原来的fn2Timeout整个拿掉换成一个新函数，再把原来的fn2Timeout和fn3插进去。这种动态改掉原函数的写法有个专门的名词叫Monkey Patch。按我们程序员的口头禅：“做肯定是能做”，但写起来有点拧巴，而且容易把自己绕进去。有没更好的做法？
我们退一步，不强求等fn2Timeout完全执行完才去执行fn3，而是在fn2Timeout函数体的最后一行去调用：

function fn2() {
  setTimeout(function fn2Timeout() {
    console.log('第二个调用');
    fn3();    // 注{1}
  }, 0);
}

这样看起来好了点，不过定义fn2的时候都还没有fn3，这fn3哪来的？

还有一个问题，fn2里既然要调用fn3，那我们就不能通过stack.forEach去调用fn3了,否则fn3会重复调用两次。

我们不能把fn3写死在fn2里。相反，我们只需要在fn2Timeout末尾里找出stack中fn2的下一个函数，再调用：

function fn2() {
  setTimeout(function fn2Timeout() {
    console.log('第二个调用');
    next();
  }, 0);
}

这个next函数负责找出stack 中的下一个函数并执行。我们现在来实现next：

var index = 0;

function next() {
  var fn = stack[index];
  index = index + 1; // 其实也可以用shift 把fn 拿出来
  if (typeof fn === 'function') fn();
}

next通过stack[index]去获取stack中的函数，每调用next一次index会加1，从而达到取出下一个函数的目的。
next这样使用：

var stack = [];

// 定义index 和next

function fn1() {
  console.log('第一个调用');
  next(); // stack 中每一个函数都必须调用`next`
};
stack.push(fn1);

function fn2() {
  setTimeout(function fn2Timeout() {
     console.log('第二个调用');
     next(); // 调用`next`
  }, 0);
}
stack.push(fn2, function() {
  console.log('第三个调用');
  next(); // 最后一个可以不调用，调用也没用。
});

next(); // 调用next，最终按顺序输出'第一个调用'、'第二个调用'、'第三个调用'。

现在stack.forEach一行已经删掉了，我们自行调用一次next，next会找出stack中的第一个函数fn1执行，fn1 里调用next，去找出下一个函数fn2并执行，fn2里再调用next，依此类推。
每一个函数里都必须调用next，如果某个函数里不写，执行完该函数后程序就会直接结束，没有任何机制继续。

了解了函数队列的这个实现后，你应该可以解决下面这道面试题了：

// 实现一个LazyMan，可以按照以下方式调用:
LazyMan(“Hank”)
/* 输出: 
Hi! This is Hank!
*/

LazyMan(“Hank”).sleep(10).eat(“dinner”)输出
/* 输出: 
Hi! This is Hank!
// 等待10秒..
Wake up after 10
Eat dinner~
*/

LazyMan(“Hank”).eat(“dinner”).eat(“supper”)
/* 输出: 
Hi This is Hank!
Eat dinner~
Eat supper~
*/

LazyMan(“Hank”).sleepFirst(5).eat(“supper”)
/* 等待5秒，输出
Wake up after 5
Hi This is Hank!
Eat supper
*/

// 以此类推。

Node.js 中大名鼎鼎的connect框架正是这样实现中间件队列的。有兴趣可以去看看它的源码或者这篇解读《何为 connect 中间件》。

细心的你可能看出来，这个next暂时只能放在函数的末尾，如果放在中间，原来的问题还会出现：

function fn() {
  console.log(1);
  next();
  console.log(2); // next()如果调用了异步函数，console.log(2)就会先执行
}

redux 和koa 通过不同的实现，可以让next放在函数中间，执行完后面的函数再折回来执行next下面的代码，非常巧妙。有空再写写。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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