JavaScript 异步编程指南 - 如何用异步任务解决递归栈溢出?

开发 前端
在编程中使用递归,如果没有控制好代码的执行边界或过多层级的递归调用,就会造成栈溢出错误,就像下面展示的这段错误堆栈。

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在编程中使用递归,如果没有控制好代码的执行边界或过多层级的递归调用,就会造成栈溢出错误,就像下面展示的这段错误堆栈。

 

  1. RangeError: Maximum call stack size exceeded 
  2.     at fn (/xxx/test.js:2:3) 
  3.     at fn (/xxx/test.js:7:10) 

为什么递归会造成堆栈溢出?

函数运行会有一个执行栈,每次调用会做入栈操作,保存一些局部变量、函数参数、当前程序的运行状态等,这些信息都会保存在栈空间里,而栈空间的存储是一段连续的内存地址,有大小限制。

以下是一段递归调用的简单示例。

 

  1. function fn(i) { 
  2.   i--; 
  3.   if (i < 1) { 
  4.     return
  5.   } 
  6.   return fn(i); 
  7. fn(20000); 

以下通过 gif 动图展示了上述代码的执行过程,当在主线程上调用 fn 函数后,不断的做压栈操作,而栈空间也在不断的增加,直到达到最大的栈空间限制,程序报错 “Maximum call stack size exceeded”。

 

 

图片

javascript-recursion-stack-overflow (1).gif

 

使用异步解决栈溢出问题解

决递归造成的栈溢出问题,一种方法是可以使用 JavaScript 中的异步任务,也是借助了事件循环机制。宏任务有 setTimeout、Node.js 环境下的 setImmediate,微任务有 Promise、queueMicrotask。

 

修改代码,在 setTimeout 函数里递归调用。

 

  1. function fn(i) { 
  2.   i--; 
  3.   if (i < 1) { 
  4.     return
  5.   } 
  6.  
  7.   setTimeout(function() { 
  8.     fn(i); 
  9.   }, 0); 
  10.  
  11. fn(20000); 

运行效果如下所示:

 

 

图片

javascript-async-recursion.gif

 

 

当首次调用 fn(2000) 时,创建一个调用栈,函数内部调用 setTimeout 函数后会立即返回,当前的调用栈就结束了,传入的回调 **function() { fn(i) }** 还没有执行,主线程不会在这里等待,也不会形成层层嵌套的调用链。

定时器函数由宿主环境实现,当将来的某个时间点计时器时间到达后,宿主环境会将 timer 函数封装为一个事件放入 “任务队列” 中,事件循环检测到任务队列有可执行的任务,就拿出来执行,之后再次调用 fn(i) 创建新的调用栈,反复循环。

还可以通过微任务实现,微任务有个缺点是当调度大量的微任务时虽然不会导致调用栈溢出,但也会导致和同步任务相同的性能缺陷,后面的任务得不到执行,浏览器的渲染工作也会被阻止,直到所有的微任务执行完毕。

总结

这个问题通过结合异步任务来解决递归造成的栈溢出问题,也可以做为事件循环的一个例子来学习,更好的掌握同步任务、异步之间的调度关系。

在程序中使用递归还是要谨慎的,若控制不好边界,很容易造成 “栈溢出”。除了改为异步任务调用外,还可将递归改为循环迭代、尾递归优化等。

责任编辑:华轩 来源: 编程界
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