Javascript異步編程簡介

這篇文章主要介紹“Javascript異步編程簡介”，在日常操作中，相信很多人在Javascript異步編程簡介問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Javascript異步編程簡介”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

JavaScript 異步編程簡介

回調函數和異步執行

所謂的異步指的是函數的調用并不直接返回執行的結果，而往往是通過回調函數異步的執行。

我們先看看回調函數是什么：

var fn = function(callback) {      // do something here      ...      callback.apply(this, para);  }；   var mycallback = function(parameter) {      // do someting in customer callback  }；   // call the fn with callback as parameter  fn(mycallback)；

回調函數，其實就是調用用戶提供的函數，該函數往往是以參數的形式提供的。回調函數并不一定是異步執行的。比如上述的例子中，回調函數是被同步執行的。大部分語言都支持回調，C++可用通過函數指針或者回調對象，Java一般也是使用回調對象。

在Javascript中有很多通過回調函數來執行的異步調用，例如setTimeout（）或者setInterval（）。

setTimeout(function(){      console.log("this will be exectued after 1 second!");  },1000);

在以上的例子中，setTimeout直接返回，匿名函數會在1000毫秒（不一定能保證是1000毫秒）后異步觸發并執行，完成打印控制臺的操作。也就是說在異步操作的情境下，函數直接返回，把控制權交給回調函數，回調函數會在以后的某一個時間片被調度執行。那么為什么需要異步呢？為什么不能直接在當前函數中完成操作呢？這就需要了解Javascript的線程模型了。

Javascript線程模型和事件驅動

Javascript最初是被設計成在瀏覽器中輔助提供HTML的交互功能。在瀏覽器中都包含一個Javascript引擎，Javscript程序就運行在這個引擎之中，并且只有一個線程。單線程能都帶來很多優點，程序員們可以很開心的不用去考慮諸如資源同步，死鎖等多線程阻塞式編程所需要面對的惱人的問題。但是很多人會問，既然Javascript是單線程的，那它又如何能夠異步的執行呢？

這就需要了解到Javascript在瀏覽器中的事件驅動（event driven）機制。事件驅動一般通過事件循環（event loop）和事件隊列（event queue）來實現的。假定瀏覽器中有一個專門用于事件調度的實例（該實例可以是一個線程，我們可以稱之為事件分發線程event dispatch thread），該實例的工作就是一個不結束的循環，從事件隊列中取出事件，處理所有很事件關聯的回調函數（event handler）。注意回調函數是在Javascript的主線程中運行的，而非事件分發線程中，以保證事件處理不會發生阻塞。

Event Loop Code:

while(true) {   var event = eventQueue.pop();   if(event && event.handler) {       event.handler.execute(); // execute the callback in Javascript thread   } else {       sleep(); //sleep some time to release the CPU do other stuff   }  }

通過事件驅動機制，我們可以想象Javascript的編程模型就是響應一系列的事件，執行對應的回調函數。很多UI框架都采用這樣的模型（例如Java Swing）。

那為什要異步呢，同步不是很好么？

異步的主要目的是處理非阻塞，在和HTML交互的過程中，會需要一些IO操作（典型的就是Ajax請求，腳本文件加載），如果這些操作是同步的，就會阻塞其它操作，用戶的體驗就是頁面失去了響應。

綜上所述Javascript通過事件驅動機制，在單線程模型下，以異步回調函數的形式來實現非阻塞的IO操作。

Javascript異步編程帶來的挑戰

Javascript的單線程模型有很多好處，但同時也帶來了很多挑戰。

代碼可讀性

想象一下，如果某個操作需要經過多個非阻塞的IO操作，每一個結果都是通過回調，程序有可能會看上去像這個樣子。

operation1(function(err, result) {      operation2(function(err, result) {          operation3(function(err, result) {              operation4(function(err, result) {                  operation5(function(err, result) {                      // do something useful                  })              })          })      })  })

我們稱之為意大利面條式（spaghetti）的代碼。這樣的代碼很難維護。這樣的情況更多的會發生在server side的情況下。

流程控制

異步帶來的另一個問題是流程控制，舉個例子，我要訪問三個網站的內容，當三個網站的內容都得到后，合并處理，然后發給后臺。代碼可以這樣寫：

var urls = ['url1','url2','url3'];  var result = [];   for (var i = 0, len = urls.length(); i < len; i++ ) {      $.ajax({          url: urls[i],          context: document.body,          success: function(){            //do something on success            result.push("one of the request done successfully");            if (result.length === urls.length()) {                //do something when all the request is completed successfully            }          }});  }

上述代碼通過檢查result的長度的方式來決定是否所有的請求都處理完成，這是一個很丑陋方法，也很不可靠。

異常和錯誤處理

通過上一個例子，我們還可以看出，為了使程序更健壯，我們還需要加入異常處理。 在異步的方式下，異常處理分布在不同的回調函數中，我們無法在調用的時候通過try...catch的方式來處理異常， 所以很難做到有效，清楚。

更好的Javascript異步編程方式
 

“這是***的時代，也是最糟糕的時代”

為了解決Javascript異步編程帶來的問題，很多的開發者做出了不同程度的努力，提供了很多不同的解決方案。然而面對如此眾多的方案應該如何選擇呢？我們這就來看看都有哪些可供選擇的方案吧。

Promise

Promise 對象曾經以多種形式存在于很多語言中。這個詞***由C++工程師用在Xanadu 項目中，Xanadu 項目是Web 應用項目的先驅。隨后Promise 被用在E編程語言中，這又激發了Python 開發人員的靈感，將它實現成了Twisted 框架的Deferred 對象。

2007 年，Promise 趕上了JavaScript 大潮，那時Dojo 框架剛從Twisted框架汲取靈感，新增了一個叫做dojo.Deferred 的對象。也就在那個時候，相對成熟的Dojo 框架與初出茅廬的jQuery 框架激烈地爭奪著人氣和名望。2009 年，Kris Zyp 有感于dojo.Deferred 的影響力提出了CommonJS 之Promises/A 規范。同年，Node.js ***亮相。

在編程的概念中，future，promise，和delay表示同一個概念。Promise翻譯成中文是“承諾”，也就是說給你一個東西，我保證未來能夠做到，但現在什么都沒有。它用來表示異步操作返回的一個對象，該對象是用來獲取未來的執行結果的一個代理，初始值不確定。許多語言都有對Promise的支持。

Promise的核心是它的then方法，我們可以使用這個方法從異步操作中得到返回值，或者是異常。then有兩個可選參數（有的實現是三個），分別處理成功和失敗的情景。

var promise = doSomethingAync()  promise.then(onFulfilled, onRejected)

異步調用doSomethingAync返回一個Promise對象promise，調用promise的then方法來處理成功和失敗。這看上去似乎并沒有很大的改進。仍然需要回調。但是和以前的區別在于，首先異步操作有了返回值，雖然該值只是一個對未來的承諾；其次通過使用then，程序員可以有效的控制流程異常處理，決定如何使用這個來自未來的值。

對于嵌套的異步操作，有了Promise的支持，可以寫成這樣的鏈式操作：

operation1().then(function (result1) {      return operation2(result1)  }).then(function (result2) {      return operation3(result2);  }).then(function (result3) {      return operation4(result3);  }).then(function (result4) {      return operation5(result4)  }).then(function (result5) {      //And so on  });

Promise提供更便捷的流程控制，例如Promise.all()可以解決需要并發的執行若干個異步操作，等所有操作完成后進行處理。

var p1 = async1();  var p2 = async2();  var p3 = async3();  Promise.all([p1,p2,p3]).then(function(){      // do something when all three asychronized operation finished  });

對于異常處理，

doA()    .then(doB)    .then(null,function(error){        // error handling here    })

如果doA失敗，它的Promise會被拒絕，處理鏈上的下一個onRejected會被調用，在這個例子中就是匿名函數function（error）{}。比起原始的回調方式，不需要在每一步都對異常進行處理。這生了不少事。

以上只是對于Promise概念的簡單陳述，Promise擁有許多不同規范建議（A,A+,B,KISS,C,D等），名字（Future，Promise，Defer），和開源實現。大家可以參考一下的這些鏈接。

• jQuery's Deferred Object

• YUI Promise Class

• Dojo Promises

• Q

• RSVP.js

• When.js

• MochiKit.Async

• FutureJS
  

• node-promise

• WinJS

如果你有選擇困難綜合癥，面對這么多的開源庫不知道如何決斷，先不要急，這還只是一部分，還有一些庫沒有或者不完全采用Promise的概念

Non-Promise

下面列出了其它的一些開源的庫，也可以幫助解決Javascript中異步編程所遇到的諸多問題，它們的解決方案各不相同，我這里就不一一介紹了。大家有興趣可以去看看或者試用一下。

• Node-fibers

• Streamlinejs

• Step

• Flow-js

• Async

• Async.js

• slide-flow-control

Non-3rd Party

其實，為了解決Javascript異步編程帶來的問題，不一定非要使用Promise或者其它的開源庫，這些庫提供了很好的模式，但是你也可以通過有針對性的設計來解決。

比如，對于層層回調的模式，可以利用消息機制來改寫，假定你的系統中已經實現了消息機制，你的code可以寫成這樣：

eventbus.on("init", function(){      operationA(function(err,result){          eventbus.dispatch("ACompleted");      });  });   eventbus.on("ACompleted", function(){      operationB(function(err,result){          eventbus.dispatch("BCompleted");      });  });   eventbus.on("BCompleted", function(){      operationC(function(err,result){          eventbus.dispatch("CCompleted");      });  });   eventbus.on("CCompleted", function(){      // do something when all operation completed  });

這樣我們就把嵌套的異步調用，改寫成了順序執行的事件處理。

更多的方式，請大家參考這篇文章，它提出了解決異步的五種模式：回調、觀察者模式（事件）、消息、Promise和有限狀態機（FSM）。

下一代Javscript對異步編程的增強

ECMAScript6

下一代的Javascript標準Harmony，也就是ECMAScript6正在醞釀中，它提出了許多新的語言特性，比如箭頭函數、類（Class）、生成器（Generator）、Promise等等。其中Generator和Promise都可以被用于對異步調用的增強。

Nodejs的開發版V0.11已經可以支持ES6的一些新的特性，使用node --harmony命令來運行對ES6的支持。

co、Thunk、Koa

koa是由Express原班人馬（主要是TJ）打造，希望提供一個更精簡健壯的nodejs框架。koa依賴ES6中的Generator等新特性，所以必須運行在相應的Nodejs版本上。

利用Generator、co、Thunk，可以在Koa中有效的解決Javascript異步調用的各種問題。

co是一個異步流程簡化的工具，它利用Generator把一層層嵌套的調用變成同步的寫法。

var co = require('co');  var fs = require('fs');   var stat = function(path) {    return function(cb){      fs.stat(path,cb);    }  };   var readFile = function(filename) {    return function(cb){      fs.readFile(filename,cb);    }  };   co(function *() {    var stat = yield stat('./README.md');    var content = yield readFile('./README.md');  })();

通過co可以把異步的fs.readFile當成同步一樣調用，只需要把異步函數fs.readFile用閉包的方式封裝。

利用Thunk可以進一步簡化為如下的code, 這里Thunk的作用就是用閉包封裝異步函數，返回一個生成函數的函數，供生成器來調用。

var thunkify = require('thunkify');  var co = require('co');  var fs = require('fs');   var stat = thunkify(fs.stat);  var readFile = thunkify(fs.readFile);   co(function *() {    var stat = yield stat('./README.md');    var content = yield readFile('./README.md');  })();

利用co可以串行或者并行的執行異步調用。

串行

co(function *() {    var a = yield request(a);    var b = yield request(b);  })();

并行

co(function *() {   var res = yield [request(a), request(b)];  })();

到此，關于“Javascript異步編程簡介”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！