Javascript异步编程的4种方法

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​前言

你可能知道,Javascript 语言的执行环境是 ” 单线程 ”(single thread)。

所谓 ” 单线程 ”,就是指一次只能完成一件任务。如果有多个任务,就必须排队,前面一个任务完成,再执行后面一个任务,以此类推。

这种模式的好处是实现起来比较简单,执行环境相对单纯;坏处是只要有一个任务耗时很长,后面的任务都必须排队等着,会拖延整个程序的执行。常见的浏览器无响应(假死),往往就是因为某一段 Javascript 代码长时间运行(比如死循环),导致整个页面卡在这个地方,其他任务无法执行。

为了解决这个问题,Javascript 语言将任务的执行模式分成两种:同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)。

“ 同步模式 ” 就是上一段的模式,后一个任务等待前一个任务结束,然后再执行,程序的执行顺序与任务的排列顺序是一致的、同步的;” 异步模式 ” 则完全不同,每一个任务有一个或多个回调函数(callback),前一个任务结束后,不是执行后一个任务,而是执行回调函数,后一个任务则是不等前一个任务结束就执行,所以程序的执行顺序与任务的排列顺序是不一致的、异步的。

“ 异步模式 ” 非常重要。在浏览器端,耗时很长的操作都应该异步执行,避免浏览器失去响应,最好的例子就是 Ajax 操作。在服务器端,” 异步模式 ” 甚至是唯一的模式,因为执行环境是单线程的,如果允许同步执行所有 http 请求,服务器性能会急剧下降,很快就会失去响应。

本文总结了 ” 异步模式 ” 编程的 4 种方法,理解它们可以让你写出结构更合理、性能更出色、维护更方便的 Javascript 程序。

一、回调函数

这是异步编程最基本的方法。

假定有两个函数 f1 和 f2,后者等待前者的执行结果。

f1();

如果 f1 是一个很耗时的任务,可以考虑改写 f1,把 f2 写成 f1 的回调函数。

  function f1(callback){

执行代码就变成下面这样:

 f1(f2);

采用这种方式,我们把同步操作变成了异步操作,f1 不会堵塞程序运行,相当于先执行程序的主要逻辑,将耗时的操作推迟执行。

回调函数的优点是简单、容易理解和部署,缺点是不利于代码的阅读和维护,各个部分之间高度耦合(Coupling),流程会很混乱,而且每个任务只能指定一个回调函数。

二、事件监听

另一种思路是采用事件驱动模式。任务的执行不取决于代码的顺序,而取决于某个事件是否发生。

还是以 f1 和 f2 为例。首先,为 f1 绑定一个事件(这里采用的 jQuery 的写法)。

f1.on('done', f2);

上面这行代码的意思是,当 f1 发生 done 事件,就执行 f2。然后,对 f1 进行改写:

  function f1(){

f1.trigger(‘done’) 表示,执行完成后,立即触发 done 事件,从而开始执行 f2。

这种方法的优点是比较容易理解,可以绑定多个事件,每个事件可以指定多个回调函数,而且可以 ” 去耦合 ”(Decoupling),有利于实现模块化。缺点是整个程序都要变成事件驱动型,运行流程会变得很不清晰。

三、发布 / 订阅

上一节的 ” 事件 ”,完全可以理解成 ” 信号 ”。

我们假定,存在一个 ” 信号中心 ”,某个任务执行完成,就向信号中心 ” 发布 ”(publish)一个信号,其他任务可以向信号中心 ” 订阅 ”(subscribe)这个信号,从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做 ” 发布 / 订阅模式 ”(publish-subscribe pattern),又称 ” 观察者模式 ”(observer pattern)。

这个模式有多种实现,下面采用的是 Ben Alman 的 Tiny Pub/Sub,这是 jQuery 的一个插件。

首先,f2 向 ” 信号中心 ”jQuery 订阅 ”done” 信号。

  jQuery.subscribe("done", f2);

然后,f1 进行如下改写:

  function f1(){

jQuery.publish(“done”) 的意思是,f1 执行完成后,向 ” 信号中心 ”jQuery 发布 ”done” 信号,从而引发 f2 的执行。

此外,f2 完成执行后,也可以取消订阅(unsubscribe)。

  jQuery.unsubscribe("done", f2);

这种方法的性质与 ” 事件监听 ” 类似,但是明显优于后者。因为我们可以通过查看 ” 消息中心 ”,了解存在多少信号、每个信号有多少订阅者,从而监控程序的运行。

四、Promises 对象

Promises 对象是 CommonJS 工作组提出的一种规范,目的是为异步编程提供统一接口。

简单说,它的思想是,每一个异步任务返回一个 Promise 对象,该对象有一个 then 方法,允许指定回调函数。比如,f1 的回调函数 f2, 可以写成:

  f1().then(f2);

f1 要进行如下改写(这里使用的是 jQuery 的实现):

  function f1(){

这样写的优点在于,回调函数变成了链式写法,程序的流程可以看得很清楚,而且有一整套的配套方法,可以实现许多强大的功能。

比如,指定多个回调函数:

  f1().then(f2).then(f3);

再比如,指定发生错误时的回调函数:

  f1().then(f2).fail(f3);

而且,它还有一个前面三种方法都没有的好处:如果一个任务已经完成,再添加回调函数,该回调函数会立即执行。所以,你不用担心是否错过了某个事件或信号。这种方法的缺点就是编写和理解,都相对比较难。


作者:阮一峰

THE END

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正文完
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