Javascript異步編程詳解
前言
你可能知道，Javascript語言的執(zhí)行環(huán)境是"單線程"(single thread)。
所謂"單線程"，就是指一次只能完成一件任務(wù)。如果有多個任務(wù)，就必須排隊，前面一個任務(wù)完成，再執(zhí)行后面一個任務(wù)，以此類推。
這種模式的好處是實現(xiàn)起來比較簡單，執(zhí)行環(huán)境相對單純;壞處是只要有一個任務(wù)耗時很長，后面的任務(wù)都必須排隊等著，會拖延整個程序的執(zhí)行。常見的瀏覽器無響應(yīng)(假死)，往往就是因為某一段Javascript代碼長時間運(yùn)行(比如死循環(huán))，導(dǎo)致整個頁面卡在這個地方，其他任務(wù)無法執(zhí)行。
為了解決這個問題，Javascript語言將任務(wù)的執(zhí)行模式分成兩種：同步(Synchronous)和異步(Asynchronous).
"異步模式"非常重要。在瀏覽器端，耗時很長的操作都應(yīng)該異步執(zhí)行，避免瀏覽器失去響應(yīng)，***的例子就是Ajax操作。在服務(wù)器端，"異步模式"甚至是唯一的模式，因為執(zhí)行環(huán)境是單線程的，如果允許同步執(zhí)行所有http請求，服務(wù)器性能會急劇下降，很快就會失去響應(yīng)。
setTimeout 函數(shù)的弊端
延時處理當(dāng)然少不了 setTimeout這個神器，很多人對 setTimeout函數(shù)的理解就是：延時為 n 的話，函數(shù)會在 n 毫秒之后執(zhí)行。事實上并非如此，這里存在三個問題:
一個是 setTimeout函數(shù)的及時性問題, setTimeout是存在一定時間間隔的，并不是設(shè)定 n 毫秒執(zhí)行，他就是 n 毫秒執(zhí)行，可能會有一點時間的延遲，setInterval 和 setTimeout 函數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最短周期是 5ms 左右，這個數(shù)值在 HTML規(guī)范 中也是有提到的:
- Let timeout be the second method argument, or zero if the argument was omitted.如果 timeout 參數(shù)沒有寫，默認(rèn)為 0
- If nesting level is greater than 5, and timeout is less than 4, then increase timeout to 如果嵌套的層次大于 5 ，并且 timeout 設(shè)置的數(shù)值小于 4 則直接取 4.
其次是while循環(huán)會阻塞setTimeout的執(zhí)行
看這段代碼:
- var t = true;
- window.setTimeout(function (){
- t = false;
- },1000);
- while (t){}
- alert('end');
結(jié)果是死循環(huán)導(dǎo)致setTimeout不執(zhí)行，也導(dǎo)致alert不執(zhí)行
js是單線程，所以會先執(zhí)行while(t){}再alert，但這個循環(huán)體是死循環(huán)，所以永遠(yuǎn)不會執(zhí)行alert。
至于說為什么不執(zhí)行setTimeout，是因為js的工作機(jī)制是：當(dāng)線程中沒有執(zhí)行任何同步代碼的前提下才會執(zhí)行異步代碼，setTimeout是異步代碼，所以setTimeout只能等js空閑才會執(zhí)行，但死循環(huán)是永遠(yuǎn)不會空閑的，所以setTimeout也永遠(yuǎn)不會執(zhí)行。
第三是，try..catch捕捉不到他的錯誤
異步編程方法
回調(diào)函數(shù)
這是異步編程最基本的方法。
假定有兩個函數(shù)f1和f2，后者等待前者的執(zhí)行結(jié)果。
- function f1(callback){
- setTimeout(function () {
- // f1的任務(wù)代碼
- callback();
- }, 1000);
- }
- f1(f2);
采用這種方式，我們把同步操作變成了異步操作，f1不會堵塞程序運(yùn)行，相當(dāng)于先執(zhí)行程序的主要邏輯，將耗時的操作推遲執(zhí)行。
回調(diào)函數(shù)的優(yōu)點是簡單、容易理解和部署，缺點是不利于代碼的閱讀和維護(hù)，各個部分之間高度耦合(Coupling)，流程會很混亂，而且每個任務(wù)只能指定一個回調(diào)函數(shù)。
事件監(jiān)聽
另一種思路是采用事件驅(qū)動模式。任務(wù)的執(zhí)行不取決于代碼的順序，而取決于某個事件是否發(fā)生
- f1.on('done', f2);
- function f1(){
- setTimeout(function () {
- // f1的任務(wù)代碼
- f1.trigger('done');
- }, 1000);
- }
JS 和 瀏覽器提供的原生方法基本都是基于事件觸發(fā)機(jī)制的，耦合度很低，不過事件不能得到流程控制
Promises對象
Promises對象是CommonJS工作組提出的一種規(guī)范，目的是為異步編程提供統(tǒng)一接口。
Promises可以簡單理解為一個事務(wù)，這個事務(wù)存在三種狀態(tài)：
- 已經(jīng)完成了 resolved
- 因為某種原因被中斷了 rejected
- 還在等待上一個事務(wù)結(jié)束 pending
簡單說，它的思想是，每一個異步任務(wù)返回一個Promises對象，該對象有一個then方法，允許指定回調(diào)函數(shù),這樣寫的優(yōu)點在于，回調(diào)函數(shù)變成了鏈?zhǔn)綄懛ǎ绦虻牧鞒炭梢钥吹煤芮宄?/p>
Promises就是一個事務(wù)的管理器。他的作用就是將各種內(nèi)嵌回調(diào)的事務(wù)用流水形式表達(dá)，其目的是為了簡化編程，讓代碼邏輯更加清晰。
Promises可以分為：
- 無錯誤傳遞的 Promises，也就是事務(wù)不會因為任何原因中斷，事務(wù)隊列中的事項都會被依次處理，此過程中 Promises只有pending和 resolved兩種狀態(tài)，沒有 rejected狀態(tài)。
- 包含錯誤的 Promises，每個事務(wù)的處理都必須使用容錯機(jī)制來獲取結(jié)果，一旦出錯，就會將錯誤信息傳遞給下一個事務(wù)，如果錯誤信息會影響下一個事務(wù)，則下一個事務(wù)也會 rejected，如果不會，下一個事務(wù)可以正常執(zhí)行，依次類推。
此處留坑講generator實現(xiàn)異步編程
封裝好的實現(xiàn)
jquery的Deferred對象
簡單說，Deferred對象就是jquery的回調(diào)函數(shù)解決方案。在英語中，defer的意思是"延遲"，所以Deferred對象的含義就是"延遲"到未來某個點再執(zhí)行。
首先，回顧一下jquery的ajax操作的傳統(tǒng)寫法：
- $.ajax({
- url: "test.html",
- success: function(){
- alert("哈哈，成功了！");
- },
- error:function(){
- alert("出錯啦！");
- }
- });
有了Deferred對象以后，寫法是這樣的：
- $.ajax("test.html")
- .done(function(){ alert("哈哈，成功了！"); })
- .fail(function(){ alert("出錯啦！"); });
可以看到，done()相當(dāng)于success方法，fail()相當(dāng)于error方法。采用鏈?zhǔn)綄懛ㄒ院螅a的可讀性大大提高。
了解jQuery.Deferred對象可以看下面這個表格。
when.js
AngularJS內(nèi)置的Kris Kowal的Q框架，和cujoJS的when.js，兩者都是Promises/A規(guī)范的實現(xiàn)
when.js實例
- var getData = function() {
- var deferred = when.defer();
- $.getJSON(api, function(data){
- deferred.resolve(data[0]);
- });
- return deferred.promise;
- }
- var getImg = function(src) {
- var deferred = when.defer();
- var img = new Image();
- img.onload = function() {
- deferred.resolve(img);
- };
- img.src = src;
- return deferred.promise;
- }
- var showImg = function(img) {
- $(img).appendTo($('#container'));
- }
- getData()
- .then(getImg)
- .then(showImg);
看***三行代碼，是不是一目了然，非常的語義化
- var deferred = when.defer();
定義了一個deferred對象。
- deferred.resolve(data);
在異步獲取數(shù)據(jù)完成時，把數(shù)據(jù)作為參數(shù)，調(diào)用deferred對象的resolve方法。
- return deferred.promise;
返回了deferred對象的Promises屬性。
此處留坑講之前用過的step.js
擴(kuò)展閱讀
Javascript既是單線程又是異步的，請問這二者是否沖突，以及有什么區(qū)別?
Answer1：Javascript本身是單線程的，并沒有異步的特性。
由于 Javascript的運(yùn)用場景是瀏覽器，瀏覽器本身是典型的 GUI 工作線程，GUI 工作線程在絕大多數(shù)系統(tǒng)中都實現(xiàn)為事件處理，避免阻塞交互，因此產(chǎn)生了 Javascript異步基因。此后種種都源于此。
Answer2： JS的單線程是指一個瀏覽器進(jìn)程中只有一個JS的執(zhí)行線程，同一時刻內(nèi)只會有一段代碼在執(zhí)行(你可以使用IE的標(biāo)簽式瀏覽試試看效果，這時打開的多個頁面使用的都是同一個JS執(zhí)行線程，如果其中一個頁面在執(zhí)行一個運(yùn)算量較大的function時，其他窗口的JS就會停止工作)。
而異步機(jī)制是瀏覽器的兩個或以上常駐線程共同完成的，例如異步請求是由兩個常駐線程：JS執(zhí)行線程和事件觸發(fā)線程共同完成的，JS的執(zhí)行線程發(fā)起異步請求(這時瀏覽器會開一條新的HTTP請求線程來執(zhí)行請求，這時JS的任務(wù)已完成，繼續(xù)執(zhí)行線程隊列中剩下的其他任務(wù))，然后在未來的某一時刻事件觸發(fā)線程監(jiān)視到之前的發(fā)起的HTTP請求已完成，它就會把完成事件插入到JS執(zhí)行隊列的尾部等待JS處理。又例如定時觸發(fā)(setTimeout和setinterval)是由瀏覽器的定時器線程執(zhí)行的定時計數(shù)，然后在定時時間把定時處理函數(shù)的執(zhí)行請求插入到JS執(zhí)行隊列的尾端(所以用這兩個函數(shù)的時候，實際的執(zhí)行時間是大于或等于指定時間的，不保證能準(zhǔn)確定時的)。
所以，所謂的JS的單線程和異步更多的應(yīng)該是屬于瀏覽器的行為，他們之間沒有沖突，更不是同一種事物，沒有什么區(qū)別不區(qū)別的。
setTimeout(fn,0)立即執(zhí)行的問題
首先，不會立即執(zhí)行，原因：
setTimeout(fn,0)的作用很簡單，就是為了把fn放到運(yùn)行隊列的***去執(zhí)行。也就是說，無論setTimeout(fn,0)寫在哪，都可以保證在隊列的***執(zhí)行。js解析器會把setTimeout(fn,0)里的fn壓到隊列的***，因為它是異步操作。有個延時，具體是16ms還是4ms取決于瀏覽器
立即執(zhí)行還是有可能的，只要在你調(diào)用setTimeout的時候，滿足下面兩個條件：
- 剛好執(zhí)行到了當(dāng)前這一輪事件循環(huán)的底部。
- 剛好此時事件隊列為空。
那么setTimeout的回調(diào)函數(shù)就可以立即執(zhí)行。當(dāng)然“立即執(zhí)行”的意思是在任何其他代碼前執(zhí)行。
