一、前言

  在開發(fā)過程中，有時會遇到需要控制任務(wù)并發(fā)執(zhí)行數(shù)量的需求。

  例如一個爬蟲程序，可以通過限制其并發(fā)任務(wù)數(shù)量來降低請求頻率，從而避免由于請求過于頻繁被封禁問題的發(fā)生。

  接下來，本文介紹如何實現(xiàn)一個并發(fā)控制器。

二、示例

const task = timeout => new Promise((resolve) => setTimeout(() => { resolve(timeout); }, timeout)) const taskList = [1000, 3000, 200, 1300, 800, 2000]; async function startNoConcurrentControl() { console.time(NO_CONCURRENT_CONTROL_LOG); await Promise.all(taskList.map(item => task(item))); console.timeEnd(NO_CONCURRENT_CONTROL_LOG); } startNoConcurrentControl();

  上述示例代碼利用 Promise.all 方法模擬6個任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的場景，執(zhí)行完所有任務(wù)的總耗時為 3000 毫秒。

  下面會采用該示例來驗證實現(xiàn)方法的正確性。

三、實現(xiàn)

  由于任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的數(shù)量是有限的，那么就需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理不斷產(chǎn)生的任務(wù)。

  隊列的「先進先出」特性可以保證任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的順序，在 JavaScript 中可以通過「數(shù)組來模擬隊列」：

class Queue { constructor() { this._queue = []; } push(value) { return this._queue.push(value); } shift() { return this._queue.shift(); } isEmpty() { return this._queue.length === 0; } }

  對于每一個任務(wù)，需要管理其執(zhí)行函數(shù)和參數(shù)：

class DelayedTask { constructor(resolve, fn, args) { this.resolve = resolve; this.fn = fn; this.args = args; } }

  接下來實現(xiàn)核心的 TaskPool 類，該類主要用來控制任務(wù)的執(zhí)行：

class TaskPool { constructor(size) { this.size = size; this.queue = new Queue(); } addTask(fn, args) { return new Promise((resolve) => { this.queue.push(new DelayedTask(resolve, fn, args)); if (this.size) { this.size--; const { resolve: taskResole, fn, args } = this.queue.shift(); taskResole(this.runTask(fn, args)); } }) } pullTask() { if (this.queue.isEmpty()) { return; } if (this.size === 0) { return; } this.size++; const { resolve, fn, args } = this.queue.shift(); resolve(this.runTask(fn, args)); } runTask(fn, args) { const result = Promise.resolve(fn(...args)); result.then(() => { this.size--; this.pullTask(); }).catch(() => { this.size--; this.pullTask(); }) return result; } }

TaskPool 包含三個關(guān)鍵方法：

addTask: 將新的任務(wù)放入隊列當中，并觸發(fā)任務(wù)池狀態(tài)檢測，如果當前任務(wù)池非滿載狀態(tài)，則從隊列中取出任務(wù)放入任務(wù)池中執(zhí)行。 runTask: 執(zhí)行當前任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行完成之后，更新任務(wù)池狀態(tài)，此時觸發(fā)主動拉取新任務(wù)的機制。 pullTask: 如果當前隊列不為空，且任務(wù)池不滿載，則主動取出隊列中的任務(wù)執(zhí)行。

  接下來，將前面示例的并發(fā)數(shù)控制為2個：

const cc = new ConcurrentControl(2); async function startConcurrentControl() { console.time(CONCURRENT_CONTROL_LOG); await Promise.all(taskList.map(item => cc.addTask(task, [item]))) console.timeEnd(CONCURRENT_CONTROL_LOG); } startConcurrentControl();

  執(zhí)行流程如下：

  最終執(zhí)行任務(wù)的總耗時為 5000 毫秒。

四、高階函數(shù)優(yōu)化參數(shù)傳遞

await Promise.all(taskList.map(item => cc.addTask(task, [item])))

  手動傳遞每個任務(wù)的參數(shù)的方式顯得非常繁瑣，這里可以通過「高階函數(shù)實現(xiàn)參數(shù)的自動透傳」：

addTask(fn) { return (...args) => { return new Promise((resolve) => { this.queue.push(new DelayedTask(resolve, fn, args)); if (this.size) { this.size--; const { resolve: taskResole, fn: taskFn, args: taskArgs } = this.queue.shift(); taskResole(this.runTask(taskFn, taskArgs)); } }) } }

改造之后的代碼顯得簡潔了很多：

await Promise.all(taskList.map(cc.addTask(task)))五、優(yōu)化出隊操作

  數(shù)組一般都是基于一塊「連續(xù)內(nèi)存」來存儲，當調(diào)用數(shù)組的 shift 方法時，首先是刪除頭部元素（時間復(fù)雜度 O(1)），然后需要將未刪除元素左移一位（時間復(fù)雜度 O(n)），所以 shift 操作的時間復(fù)雜度為 O(n)。

  由于 JavaScript 語言的特性，V8 在實現(xiàn) JSArray 的時候給出了一種空間和時間權(quán)衡的解決方案，在不同的場景下，JSArray 會在 FixedArray 和 HashTable 兩種模式間切換。

  在 hashTable 模式下，shift 操作省去了左移的時間復(fù)雜度，其時間復(fù)雜度可以降低為 O(1)，即使如此，shift 仍然是一個耗時的操作。

  在數(shù)組元素比較多且需要頻繁執(zhí)行 shift 操作的場景下，可以通過「reverse + pop」的方式優(yōu)化。

const Benchmark = require(’benchmark’); const suite = new Benchmark.Suite; suite.add(’shift’, function() { let count = 10; const arr = generateArray(count); while (count--) { arr.shift(); } }) .add(’reverse + pop’, function() { let count = 10; const arr = generateArray(count); arr.reverse(); while (count--) { arr.pop(); } }) .on(’cycle’, function(event) { console.log(String(event.target)); }) .on(’complete’, function() { console.log(’Fastest is ’ + this.filter(’fastest’).map(’name’)); console.log(’n’) }) .run({ async: true })

通過 benchmark.js 跑出的基準測試數(shù)據(jù)，可以很容易地看出哪種方式的效率更高：

  回顧之前 Queue 類的實現(xiàn)，由于只有一個數(shù)組來存儲任務(wù)，直接使用 reverse + pop 的方式，必然會影響任務(wù)執(zhí)行的次序。

  這里就需要引入雙數(shù)組的設(shè)計，一個數(shù)組負責(zé)入隊操作，一個數(shù)組負責(zé)出隊操作。

class HighPerformanceQueue { constructor() { this.q1 = []; // 用于 push 數(shù)據(jù) this.q2 = []; // 用于 shift 數(shù)據(jù) } push(value) { return this.q1.push(value); } shift() { let q2 = this.q2; if (q2.length === 0) { const q1 = this.q1; if (q1.length === 0) { return; } q2 = this.q2 = q1.reverse(); } return q2.pop(); } isEmpty() { if (this.q1.length === 0 && this.q2.length === 0) { return true; } return false; } }

最后通過基準測試來驗證優(yōu)化的效果：

到此這篇關(guān)于利用 JavaScript 實現(xiàn)并發(fā)控制的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關(guān)js 并發(fā)控制內(nèi)容請搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！