问题

为什么try catch能捕捉await后promise错误? 和执行栈有关系吗?

回答
在 JavaScript 中,`try...catch` 语句与 `async/await` 结合使用时,能够有效地捕获 `await` 后面 Promise 产生的错误,这背后涉及到了 JavaScript 的事件循环、Promise 的工作机制以及 `async/await` 的语法糖转化。

要理解这一点,我们需要先梳理一下几个关键概念:

1. JavaScript 的事件循环(Event Loop)

JavaScript 在浏览器或 Node.js 环境中是单线程执行的。这意味着它同一时间只能做一件事。为了处理异步操作(如网络请求、定时器、用户交互),JavaScript 引入了事件循环机制。

调用栈(Call Stack):存放当前正在执行的函数。当一个函数被调用时,它会被压入调用栈;当函数执行完毕,它会从调用栈中弹出。
Web APIs / Node.js APIs:浏览器或 Node.js 环境提供的一些能力,用于处理异步操作。例如 `setTimeout`、`fetch`、`fs.readFile` 等。这些 API 是非阻塞的,当它们开始执行时,会启动一个计时器或请求,并将回调函数交给任务队列。
任务队列(Task Queue) / 回调队列(Callback Queue):当异步操作完成时,与之关联的回调函数会被放入任务队列。
事件循环:不断地检查调用栈是否为空。如果调用栈为空,并且任务队列中有待执行的回调函数,事件循环就会将任务队列中的第一个回调函数取出,并压入调用栈执行。

2. Promise 的工作机制

Promise 是 JavaScript 中处理异步操作的一种更优化的方式。它代表一个可能需要一段时间才能完成的异步操作的最终结果。一个 Promise 可能处于三种状态:

Pending (进行中):初始状态,既没有被兑现也没有被拒绝。
Fulfilled (已兑现):操作成功完成。
Rejected (已拒绝):操作失败。

Promise 的核心在于其 `.then()` 和 `.catch()` 方法。

`.then(onFulfilled, onRejected)`:用于注册当 Promise 兑现或拒绝时要执行的回调函数。`onFulfilled` 在 Promise 兑现时调用,`onRejected` 在 Promise 拒绝时调用。
`.catch(onRejected)`:是 `.then(undefined, onRejected)` 的语法糖,专门用于处理 Promise 被拒绝的情况。

当一个 Promise 被 `reject` 时,它会进入 `Rejected` 状态,并且其后续的 `.catch()` 块(或者 `.then()` 的第二个参数)会被调用。重要的是,Promise 的拒绝(reject)并不会立即抛出错误,而是将错误存储在 Promise 实例中,等待被处理。

3. `async/await` 的本质:语法糖

`async/await` 语法是建立在 Promise 之上的,它是一种更清晰、更同步风格的编写异步代码的方式。

`async` 关键字:放在函数声明前,表示该函数会返回一个 Promise。即使函数内部没有显式 `return` Promise,JavaScript 也会自动将其包装成一个 resolved Promise。如果函数内部抛出了错误,那么这个 `async` 函数返回的 Promise 就会被 reject。
`await` 关键字:只能在 `async` 函数内部使用。它用于暂停 `async` 函数的执行,直到 `await` 后面的 Promise 完成(resolved 或 rejected)。

如果 `await` 的 Promise resolved,`await` 表达式的值就是 Promise 的 resolved 值,函数会从这里继续执行。
如果 `await` 的 Promise rejected,`await` 表达式会抛出一个错误,这个错误就是 Promise 的 rejection 原因。

`try...catch` 如何捕捉 `await` 后 Promise 的错误?

现在我们把这些概念结合起来看。

当你写下这样的代码:

```javascript
async function fetchData() {
try {
const response = await fetch('someapiendpoint'); // 假设 fetch 返回一个 Promise
if (!response.ok) {
throw new Error(`HTTP error! status: ${response.status}`);
}
const data = await response.json(); // 假设 response.json() 也返回一个 Promise
console.log(data);
} catch (error) {
console.error('Fetching data failed:', error);
}
}
```

1. `fetchData` 函数被调用,它是一个 `async` 函数,所以它会返回一个 Promise。
2. `try` 块开始执行。
3. `await fetch('someapiendpoint')`:
`fetch` 函数被调用,它启动一个网络请求(一个异步操作)。
`fetch` 返回一个 Promise。
`await` 关键字在这里的作用是:
它会暂停 `fetchData` 函数的执行。
它将控制权交还给 JavaScript 引擎,让引擎可以处理其他任务(比如更新 UI、执行其他脚本)。
它会“监听”`fetch` 返回的 Promise。
一旦 `fetch` 的 Promise 完成(resolve 或 reject):
如果 Promise resolved,`await` 表达式的值就是 Promise 的 resolved 值(通常是一个 `Response` 对象),`fetchData` 函数会从 `const response = ...` 这一行继续执行。
如果 Promise rejected(例如网络连接中断),`await` 表达式会抛出一个错误。
关键点:当 `await` 遇到一个被 rejected 的 Promise 时,它会同步地(在 `async` 函数内部的执行流程中)抛出一个错误。

4. 错误捕获:
由于 `await` 抛出了一个错误,这个错误会立即在 `fetchData` 函数的执行上下文中被捕获。
`try...catch` 语句的 `catch` 块就是专门用来捕获这类在 `try` 块中同步抛出的错误的。
因此,`catch (error)` 就会接收到由 `await` 抛出的那个 Promise 的 rejection 原因(错误)。
`console.error('Fetching data failed:', error)` 就会执行。

如果 `await` 后面不是被 rejected 的 Promise 呢?

如果 `response.ok` 是 `false`,并且我们手动 `throw new Error(...)`,这个错误同样是在 `try` 块中同步抛出的,也会被 `catch` 块捕获。

和执行栈的关系?

是的,执行栈在这个过程中扮演了至关重要的角色,但它的作用方式与传统的同步函数调用略有不同。

1. 初始调用与 `async` 函数入栈:当你调用 `fetchData()` 时,`fetchData` 函数被推入调用栈。
2. `await` 暂停执行:当 `await` 遇到 Promise 时,`fetchData` 函数的执行被暂停,它并不会立即从调用栈中弹出。它被标记为“暂停执行”,但仍然占据着它在调用栈中的位置。
3. 事件循环接管:JavaScript 引擎有机会处理其他任务,因为 `fetchData` 已经暂停。事件循环继续运行,等待 `fetch` Promise 的完成。
4. Promise 完成与恢复执行:当 `fetch` Promise 完成(resolved 或 rejected)时:
Promise 的回调(在 `async/await` 的底层实现中)会被推送到任务队列。
事件循环从任务队列中取出这个回调,并准备将其推入调用栈以供执行。
由于 `await` 已经“等待”了这个 Promise,JavaScript 引擎知道现在是时候恢复 `fetchData` 函数的执行了。
`await` 表达式会根据 Promise 的状态产生一个值(resolved)或抛出一个错误(rejected)。
如果抛出错误,这个错误会在 `fetchData` 函数的当前执行上下文中被处理,就像同步代码一样,并被 `try...catch` 捕获。这个“抛出”动作,虽然是由于异步 Promise 的状态,但在 `async` 函数内部的流程来看,是立即发生的(一旦 Promise 完成)。
如果 Promise resolved,`await` 表达式返回 resolved 值,`fetchData` 的执行继续。

核心区别在于: `await` 使得异步操作的结果处理(无论是返回值还是错误)能够被同步化地插入到 `async` 函数的执行流程中。当 Promise rejected 时,`await` 将这个 rejection 转换成了一个同步错误抛出,这个同步错误就可以被 `try...catch` 轻松捕获,因为 `try...catch` 本身就是处理同步异常的机制。

打个比方:

想象你是一个厨师 (`async` 函数)。你有一个食谱(`try` 块)。

你在制作一道菜,需要烤面包(`fetch` )。
你把面包放进烤箱(启动异步操作 `fetch` ),然后等待(`await` )。
在这个等待期间,你并没有停止工作,只是把注意力从烤面包转移开,去切菜(JavaScript 引擎处理其他任务)。你的烤面包任务(`fetch` Promise)正在后台进行。
烤箱发出了“叮”的一声(Promise resolved),面包好了。你立即(`await` 使得这种“立即”成为可能)从烤箱取出面包,发现它烤焦了(Promise rejected)。
你(`async` 函数)会立刻(`await` 的效果)把这块烤焦的面包(错误)处理掉,而不是让它在操作过程中“消失”。
你有一个专门的盒子(`catch` 块)来放这些烤焦的面包,你把烤焦的面包扔进去(`catch` 捕获错误)。

如果没有 `await`,而是使用 `.then()`,那么错误处理会放在 `.then()` 的第二个参数或 `.catch()` 里,它们是真正的回调函数,会被事件循环稍后执行。而 `await` 使得错误处理的逻辑可以紧跟在它后面,仿佛是同步代码一样。

总结来说:

`async/await` 是基于 Promise 的。
`await` 暂停 `async` 函数的执行,并等待 Promise 完成。
当 `await` 的 Promise 被 reject 时,`await` 会将这个 rejection 转换为一个同步的错误抛出。
`try...catch` 擅长捕获同步抛出的错误。
因此,`try...catch` 能够捕获 `await` 后 Promise 抛出的错误,是因为 `await` 做了这个“桥梁”工作,将异步的 Promise rejection 映射成了同步的错误抛出,而这个抛出动作发生在 `async` 函数内部的执行流中,所以 `try...catch` 能够拦截到。执行栈在此过程中,通过标记暂停和恢复,使得这种“同步化”的错误处理流程得以实现。

网友意见

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因为这是 await 的功能的一部分,而且必须设计成这样。

没有 await 时,你的表达式返回一个 Promise,然后代码就继续往前执行了,不会等这个 Promise resolve 或 reject。有了 await 之后,代码不会立即继续往前执行,而是停下来等 Promise 的返回值,有返回值才能继续往前执行。

Promise 有返回值的本质是什么?是 Promise resolve 了。所以 await 可以简单理解为把 await 之后的代码放进了这个 Promise 的 then 里面,这是大多数人可以理解的。

很多人没有意识到的是,这个设计还必须考虑 Promise reject 了该怎么办。还继续往前执行吗?这样设计显然有问题,因为代码无法区分 resolve 和 reject。那如何才能让 await 之后的代码区分出到底 Promise 是 resolve 了还是 reject 了呢?最符合直觉的设计是把 reject 看作 throw,把 reject 传递的值用作 throw 表达式需要的值。

这种直观的设计使得 await 表达式跟没有 await 一样,成功了就继续往前执行,出错了就 throw 然后外面可以 catch。

当然,实际发生的事情并不是这么简单,因为 await 只能用在 async 函数里面,async 函数本质是返回一个 Promise,所以如果 await 进行了 throw,没有 catch 的话 throw 出来的东西就变成 async 函数层面的 reject。如果 catch 了呢?你可以把整个 try-catch 表达式看作另外一层 await,如果 catch 了那 try-catch 后面的代码就继续往前执行。

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