讨论 `JS` 模块的 `Top-level await` (ES2022) 如何改变模块初始化流程和潜在的死锁问题。

各位观众老爷，大家好！我是老码，今天咱们聊聊一个挺有意思，但也容易翻车的东西：JS 模块里的 Top-level await。这玩意儿在 ES2022 里才正式露脸，别看它名字挺唬人，其实就是让 await 可以在模块的最外层直接用，不用非得塞到 async function 里。

这东西听起来挺爽，但用不好，容易把自己埋了。咱们今天就好好唠唠，它怎么改变模块初始化流程，又怎么挖坑等你跳。

一、Top-level await 是个啥？

先来个简单的例子热热身：

// moduleA.js
import { someFunction } from './moduleB.js';

console.log("moduleA loading...");
const data = await someFunction();
console.log("moduleA loaded with data:", data);

export const result = data + " from moduleA";

// moduleB.js
export async function someFunction() {
  console.log("moduleB executing...");
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000)); // 模拟耗时操作
  console.log("moduleB finished");
  return "Data from moduleB";
}

以前，await 只能出现在 async function 里面。现在好了，可以直接在 moduleA.js 的最外层用。这意味着 moduleA 会暂停执行，直到 someFunction() 返回结果，才能继续往下走。

二、模块初始化流程的变迁：从同步到异步

在 Top-level await 出现之前，模块的初始化流程基本是同步的。简单来说，浏览器会按照 import 的顺序，一个模块一个模块地加载和执行。如果某个模块依赖于其他模块，那就先加载依赖，然后才轮到自己。

但是，Top-level await 的出现打破了这个规则。现在，模块的初始化流程可以变成异步的了。

这意味着：

• 模块加载顺序变得更复杂： 如果一个模块依赖于另一个使用了 Top-level await 的模块，那么这个模块的加载和执行可能会被延迟。
• 更灵活的模块加载： 你可以用 Top-level await 来动态地加载模块，或者从远程服务器获取数据，然后再初始化模块。
• 潜在的性能问题： 如果滥用 Top-level await，可能会导致模块加载时间过长，影响页面性能。

三、死锁：甜蜜的陷阱

死锁，这玩意儿在并发编程里算是老熟人了。简单来说，就是两个或多个模块互相等待对方完成，结果谁也动不了，大家都卡在那儿。

Top-level await 很容易引发死锁，尤其是在循环依赖的情况下。 咱们看个例子：

// moduleC.js
import { valueFromD } from './moduleD.js';

console.log("moduleC loading...");
const valueC = await Promise.resolve(valueFromD + " from moduleC"); // 模拟异步操作
console.log("moduleC loaded with value:", valueC);

export const valueCExport = valueC;

// moduleD.js
import { valueCExport } from './moduleC.js';

console.log("moduleD loading...");
const valueD = await Promise.resolve(valueCExport + " from moduleD"); // 模拟异步操作
console.log("moduleD loaded with value:", valueD);

export const valueFromD = valueD;

这个例子里，moduleC 依赖于 moduleD，而 moduleD 又依赖于 moduleC。

1. moduleC 开始加载，执行到 await 语句，暂停执行，等待 valueFromD 的值。
2. moduleD 开始加载，执行到 await 语句，暂停执行，等待 valueCExport 的值。

现在，moduleC 等着 moduleD，moduleD 等着 moduleC，谁也别想往前走一步，死锁就这么产生了。

四、死锁案例分析

为了更深入地理解死锁，咱们来模拟一下上面代码的执行过程。

时间	模块	操作	状态
T1	moduleC	开始加载	加载中
T2	moduleC	执行到 await Promise.resolve(valueFromD)	暂停执行，等待 valueFromD
T3	moduleD	开始加载	加载中
T4	moduleD	执行到 await Promise.resolve(valueCExport)	暂停执行，等待 valueCExport
T5	moduleC	尝试获取 valueFromD，但 moduleD 未完成	仍然暂停执行，等待 moduleD 完成
T6	moduleD	尝试获取 valueCExport，但 moduleC 未完成	仍然暂停执行，等待 moduleC 完成
…			永远等待下去，形成死锁

五、如何避免死锁？

避免死锁的关键在于打破循环依赖。这里有几个常用的方法：

1. 重新设计模块结构： 这是最根本的方法。如果你的模块之间存在循环依赖，那就说明你的模块设计可能不太合理。尝试把一些公共的逻辑提取出来，放到一个独立的模块里，让其他模块都依赖于这个公共模块，而不是互相依赖。

2. 延迟依赖的加载： 如果你实在无法避免循环依赖，可以尝试延迟其中一个模块的加载。比如，你可以使用动态 import() 来异步地加载模块。

   // moduleE.js
   let valueFromF;
   
   console.log("moduleE loading...");
   
   async function init() {
       const moduleF = await import('./moduleF.js');
       valueFromF = moduleF.valueFromE;
       const valueE = await Promise.resolve(valueFromF + " from moduleE");
       console.log("moduleE loaded with value:", valueE);
       return valueE;
   }
   
   const valueEExport = await init();
   export { valueEExport };

   // moduleF.js
   console.log("moduleF loading...");
   export const valueFromE = "Value from moduleF";

   在这个例子里，moduleE 使用 import() 动态地加载 moduleF。 这样可以打破循环依赖，避免死锁。 虽然 moduleE 依赖于 moduleF ， 但是moduleF 并不依赖 moduleE ，因此，不会产生死锁

3. 使用 Promise.all() 并行加载： 如果你的模块之间没有直接的依赖关系，但你需要同时加载多个模块，可以使用 Promise.all() 来并行加载它们。这样可以提高加载速度，避免因为模块加载顺序问题而导致的死锁。

   // main.js
   async function loadModules() {
     const [moduleG, moduleH] = await Promise.all([
       import('./moduleG.js'),
       import('./moduleH.js')
     ]);
   
     console.log("moduleG result:", moduleG.result);
     console.log("moduleH result:", moduleH.result);
   }
   
   loadModules();

   // moduleG.js
   console.log("moduleG loading...");
   await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500));
   export const result = "Result from moduleG";

   // moduleH.js
   console.log("moduleH loading...");
   await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 800));
   export const result = "Result from moduleH";

   在这个例子里，main.js 使用 Promise.all() 并行加载 moduleG 和 moduleH。 这两个模块之间没有依赖关系，所以不会产生死锁。

六、性能考量

Top-level await 虽然带来了便利，但也需要注意性能问题。

1. 模块加载时间： 如果你的模块使用了大量的 Top-level await，并且这些 await 语句都需要很长时间才能完成，那么你的模块加载时间就会变得很长，影响页面性能。

2. 阻塞渲染： 如果你的模块在加载完成之前阻塞了页面的渲染，那么用户可能会看到一个空白的页面，体验很差。

为了避免这些问题，你可以：

• 尽量减少 Top-level await 的使用： 只有在必要的时候才使用 Top-level await。如果你的模块不需要异步初始化，那就不要用它。
• 优化异步操作： 尽量缩短异步操作的执行时间。比如，你可以使用缓存来避免重复请求数据，或者使用 Web Workers 来在后台执行一些耗时的操作。
• 使用 defer 或 async 属性： 如果你需要在 HTML 文件中引入使用了 Top-level await 的模块，可以使用 defer 或 async 属性来控制模块的加载和执行时机。

七、最佳实践

最后，总结一下使用 Top-level await 的一些最佳实践：

1. 谨慎使用： 只有在确实需要异步初始化模块的时候才使用 Top-level await。
2. 避免循环依赖： 尽量避免模块之间的循环依赖，这是导致死锁的主要原因。
3. 优化性能： 注意模块加载时间和渲染阻塞问题，尽量缩短异步操作的执行时间。
4. 充分测试： 在使用 Top-level await 之前，一定要进行充分的测试，确保你的代码没有死锁或其他问题。

八、总结

Top-level await 是一个强大的工具，可以让你更方便地进行模块的异步初始化。但是，它也容易引发死锁和性能问题。只有理解了它的工作原理，并且遵循一些最佳实践，才能真正发挥它的威力，避免掉入陷阱。

记住，能力越大，责任越大！ 咱们要对自己的代码负责，对用户的体验负责。

好啦，今天的讲座就到这里。希望大家以后在使用 Top-level await 的时候，能够更加小心谨慎，写出高质量的代码。如果大家有什么问题，欢迎在评论区留言，咱们一起讨论。 下次再见！