如果有100个请求，如何控制并发？

题目

现有100个请求需要发送，请设计一个算法，使用Promise来控制并发（并发数量最大为10），来完成100个请求；
首先先模拟下 100 个请求：

// 请求列表
const requestList = [];

// 为了方便查看，i从1开始计数
for (let i = 1; i <= 100; i++) {
  requestList.push(
    () =>
      new Promise(resolve => {
        setTimeout(() => {
          console.log('done', i);
          resolve(i);
        }, Math.random() * 1000);
      }),
  );
}

Promise.all()

初次 看到这个问题，相信大部分同学第一个想到的肯定是 Promise.all，因为它是最常见的并发请求方式，下面来实现一下：

const parallelRun = async max => {
  const requestSliceList = [];
  for (let i = 0; i < requestList.length; i += max) {
    requestSliceList.push(requestList.slice(i, i + max));
  }

  for (let i = 0; i < requestSliceList.length; i++) {
    const group = requestSliceList[i];
    try {
      const res = await Promise.all(group.map(fn => fn()));
      console.log('接口返回值为：', res);
    } catch (error) {
      console.error(error);
    }
  }
};

看下效果：

效果不错！！
每次都是并发 10 个请求，当这 10 个请求都完成返回时，继续下一个 10 个请求，完美实现需求；
可是此时面试官问：如果这里边有一个请求失败了会怎样？
我：额…，不确定
面试官：回去等通知吧！
顺便说一下，大家好，我是【前端探险家克鲁】。微信公众号、知乎、掘金、CSDN同名，欢迎查看我的个人简介，一起学习提升。

虽然回家等通知了，但这道面试题还是得弄明白，修改下模拟请求，使其随机产生一个错误，修改如下：

// 请求列表
const requestList = [];

for (let i = 1; i <= 100; i++) {
  requestList.push(
    () =>
      new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
          if (i === 92) {
            reject(new Error('出错了，出错请求：' + i));
          } else {
            console.log('done', i);
            resolve(i);
          }
        }, Math.random() * 1000);
      }),
  );
}

控制台看下运行结果：

有一个请求失败了，这个 Promise.all就失败了，没有返回值
一组中一个请求失败就无法获取改组其他成员的返回值，这对于不需要判断返回值的情况倒是可以，但是实际业务中，返回值是一个很重要的数据
我们可以接受某个接口失败了没有返回值，但是无法接受一个请求失败了，跟它同组的其他 9 个请求也没有返回值
既然，失败的请求会打断 Promise.all，那有没有一种方法可以不被失败打断呢？
还真有，它就是 Promise.allSettled!

Promise.allSettled()

先来看下权威的 MDN 的介绍

Promise.allSettled() 方法是 promise 并发方法之一。在你有多个不依赖于彼此成功完成的异步任务时，或者你总是想知道每个 promise 的结果时，使用 Promise.allSettled()

简单说就是：每个请求都会返回结果，不管失败还是成功
使用 Promise.allSettled()替换下 Promise.all() ：

const parallelRun = async max => {
  const requestSliceList = [];
  for (let i = 0; i < requestList.length; i += max) {
    requestSliceList.push(requestList.slice(i, i + max));
  }

  for (let i = 0; i < requestSliceList.length; i++) {
    const group = requestSliceList[i];
    try {
      // 使用 allSettled 替换 all
      const res = await Promise.allSettled(group.map(fn => fn()));
      console.log('接口返回值为：', res);
    } catch (error) {
      console.error(error);
    }
  }
};

看下返回结果：

可以看到，接口全部正常有返回值，返回值中会正常记录当前请求时成功还是失败
不错哦，感觉 Promise.allSettled()就是最优解了！

此时面试官又问：那如果有一个请求非常耗时，会出现什么情况？
答：有一个请求非常耗时，那组的请求返回就会很慢，会阻塞了后续的接口并发。
面试官：有没有什么方法可以解决这个问题？
我 ：额… 不知道…
面试官：回去等通知吧~~~

最优解

分析问题

使用 Promise.all()或是 Promise.allSettled()，每次并发 10 个请求，确实可以满足并发要求，但是效率较低：如果存在一个或多个慢接口，那么会出现以下两个问题：

• 有慢接口的并发组返回会很慢，一个慢接口拖慢了其他 9 个接口，得不偿失
• 本来我们是可以并发 10 个请求的，但是一个慢接口导致该组的其他 9 个并发位置都被浪费了，这会导致这 100 个接口的并发时间被无情拉长
• 慢接口组后续的并发组都被阻塞了，更慢了

解决方法

有没有办法解决上述问题呢，答案是肯定的：
可以维护一个运行池和一个等待队列，运行池始终保持 10 个请求并发，
当运行池中有一个请求完成时，就从等待队列中拿出一个新请求放到运行池中运行，这样就可以保持运行池始终是满负荷运行，
即使有一个慢接口，也不会阻塞后续的接口入池

代码实现

// 运行池
const pool = new Set();

// 等待队列
const waitQueue = [];

/**
 * @description: 限制并发数量的请求
 * @param {*} reqFn：请求方法
 * @param {*} max：最大并发数
 */
const request = (reqFn, max) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    // 判断运行吃是否已满
    const isFull = pool.size >= max;

    // 包装的新请求
    const newReqFn = () => {
      reqFn()
        .then(res => {
          resolve(res);
        })
        .catch(err => {
          reject(err);
        })
        .finally(() => {
          // 请求完成后，将该请求从运行池中删除
          pool.delete(newReqFn);
          // 从等待队列中取出一个新请求放入等待运行池执行
          const next = waitQueue.shift();
          if (next) {
            pool.add(next);
            next();
          }
        });
    };

    if (isFull) {
      // 如果运行池已满，则将新的请求放到等待队列中
      waitQueue.push(newReqFn);
    } else {
      // 如果运行池未满，则向运行池中添加一个新请求并执行该请求
      pool.add(newReqFn);
      newReqFn();
    }
  });
};

requestList.forEach(async item => {
  const res = await request(item, 10);
  console.log(res);
});

效果

可以看到，100 个接口不断执行，并没有任何等待或是被阻塞的现象，完美！

其他优秀库

社区已有很多优秀的并发限制库，这里重点介绍下 p-limit
安装：

npm install p-limit -S

使用方法：

import plimit from 'p-limit';


const limit = plimit(10);

requestList.forEach(async item => {
  const res = await limit(item);
  console.log(res);
});

运行效果与上面的队列的运行效果是一致的。下面看下库源码（精简后）：

import Queue from 'yocto-queue';

export default function pLimit(concurrency) {
  const queue = new Queue();
  let activeCount = 0;

  const next = () => {
    activeCount--;

    if (queue.size > 0) {
      queue.dequeue()();
    }
  };

  const run = async (function_, resolve, arguments_) => {
    activeCount++;

    const result = (async () => function_(...arguments_))();

    resolve(result);

    try {
      await result;
    } catch {}

    next();
  };

  const enqueue = (function_, resolve, arguments_) => {
    queue.enqueue(run.bind(undefined, function_, resolve, arguments_));

    (async () => {
      // This function needs to wait until the next microtask before comparing
      // `activeCount` to `concurrency`, because `activeCount` is updated asynchronously
      // when the run function is dequeued and called. The comparison in the if-statement
      // needs to happen asynchronously as well to get an up-to-date value for `activeCount`.
      await Promise.resolve();

      if (activeCount < concurrency && queue.size > 0) {
        queue.dequeue()();
      }
    })();
  };

  const generator = (function_, ...arguments_) =>
    new Promise(resolve => {
      enqueue(function_, resolve, arguments_);
    });

  return generator;
}

短短 60 行代码就实现了一个功能强大的并发处理库，真是厉害，下面分析下具体实现：

• 首先 p-limit 库默认导出一个函数pLimit，该函数接收一个数字，表示最大并发数
• pLimit函数函数返回一个 generator函数，该函数返回一个 Promise，并且其中调用了 enqueue函数
• enqueue 函数主要是将 run函数加入队列 queue中，之后判断下 activeCount < concurrency && queue.size > 0，表示当前队列大小小于最大并发数且队列不为空，则需要从队列中取出一个请求执行，即执行run函数
• run函数执行时需要先将 activeCount加一，之后执行真正的请求函数 (async () => function_(...arguments_))()
• 之后等待请求完成 await result; 之后执行 next函数
• next函数主要从队列中取出一个新请求执行并将activeCount 减一

总结

本文主要总结了 100 个请求限制并发的方法：

• Promise.all() 最简单的控制并发，但是请求出错会导致该组无返回值
• Promise.allSettled() 解决了Promise.all()的问题，但是却存在慢接口阻塞后续请求，且浪费其余并发位置的问题
• 通过维护一个运行池，当运行池中有请求完成时便从等待队列中取一个心情求入池执行，直到所有的请求都入池
• 介绍了社区的 p-limit库的使用方法和实现原理