Javascript 異步編程的4種方法

你可能知道聂示,Javascript語(yǔ)言的執(zhí)行環(huán)境是"單線程"(single thread)。

所謂"單線程"棺弊,就是指一次只能完成一件任務(wù)晶密。如果有多個(gè)任務(wù),就必須排隊(duì)模她,前面一個(gè)任務(wù)完成稻艰,再執(zhí)行后面一個(gè)任務(wù),以此類推侈净。

這種模式的好處是實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單尊勿,執(zhí)行環(huán)境相對(duì)單純;壞處是只要有一個(gè)任務(wù)耗時(shí)很長(zhǎng)畜侦,后面的任務(wù)都必須排隊(duì)等著元扔,會(huì)拖延整個(gè)程序的執(zhí)行。常見的瀏覽器無(wú)響應(yīng)(假死)旋膳,往往就是因?yàn)槟骋欢蜫avascript代碼長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行(比如死循環(huán))澎语,導(dǎo)致整個(gè)頁(yè)面卡在這個(gè)地方,其他任務(wù)無(wú)法執(zhí)行验懊。

為了解決這個(gè)問(wèn)題擅羞,Javascript語(yǔ)言將任務(wù)的執(zhí)行模式分成兩種:同步(Synchronous)和異步(Asynchronous)。

"同步模式"就是上一段的模式义图,后一個(gè)任務(wù)等待前一個(gè)任務(wù)結(jié)束减俏,然后再執(zhí)行,程序的執(zhí)行順序與任務(wù)的排列順序是一致的歌溉、同步的垄懂;"異步模式"則完全不同骑晶,每一個(gè)任務(wù)有一個(gè)或多個(gè)回調(diào)函數(shù)(callback),前一個(gè)任務(wù)結(jié)束后草慧,不是執(zhí)行后一個(gè)任務(wù)桶蛔,而是執(zhí)行回調(diào)函數(shù),后一個(gè)任務(wù)則是不等前一個(gè)任務(wù)結(jié)束就執(zhí)行漫谷,所以程序的執(zhí)行順序與任務(wù)的排列順序是不一致的仔雷、異步的。

"異步模式"非常重要舔示。在瀏覽器端碟婆,耗時(shí)很長(zhǎng)的操作都應(yīng)該異步執(zhí)行,避免瀏覽器失去響應(yīng)惕稻,最好的例子就是Ajax操作竖共。在服務(wù)器端,"異步模式"甚至是唯一的模式俺祠,因?yàn)閳?zhí)行環(huán)境是單線程的公给,如果允許同步執(zhí)行所有http請(qǐng)求,服務(wù)器性能會(huì)急劇下降蜘渣,很快就會(huì)失去響應(yīng)淌铐。
本文總結(jié)了"異步模式"編程的4種方法,理解它們可以讓你寫出結(jié)構(gòu)更合理蔫缸、性能更出色腿准、維護(hù)更方便的Javascript程序。

一拾碌、回調(diào)函數(shù)

這是異步編程最基本的方法吐葱。
假定有兩個(gè)函數(shù)f1和f2,后者等待前者的執(zhí)行結(jié)果倦沧。

f1();
f2();

如果f1是一個(gè)很耗時(shí)的任務(wù)唇撬,可以考慮改寫f1它匕,把f2寫成f1的回調(diào)函數(shù)展融。

function f1(callback){
    setTimeout(function () {
        // f1的任務(wù)代碼
        callback();
    }, 1000);
}

執(zhí)行代碼就變成下面這樣:

f1(f2);

采用這種方式,我們把同步操作變成了異步操作豫柬,f1不會(huì)堵塞程序運(yùn)行告希,相當(dāng)于先執(zhí)行程序的主要邏輯,將耗時(shí)的操作推遲執(zhí)行烧给。
回調(diào)函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單燕偶、容易理解和部署,缺點(diǎn)是不利于代碼的閱讀和維護(hù)础嫡,各個(gè)部分之間高度耦合(Coupling)指么,流程會(huì)很混亂酝惧,而且每個(gè)任務(wù)只能指定一個(gè)回調(diào)函數(shù)。

二伯诬、事件監(jiān)聽

另一種思路是采用事件驅(qū)動(dòng)模式晚唇。任務(wù)的執(zhí)行不取決于代碼的順序,而取決于某個(gè)事件是否發(fā)生盗似。
還是以f1和f2為例哩陕。首先,為f1綁定一個(gè)事件(這里采用的jQuery的寫法)赫舒。

f1.on('done', f2);

上面這行代碼的意思是悍及,當(dāng)f1發(fā)生done事件,就執(zhí)行f2接癌。然后心赶,對(duì)f1進(jìn)行改寫:

function f1(){
    setTimeout(function () {
    // f1的任務(wù)代碼
        f1.trigger('done');
    }, 1000);
}

f1.trigger('done')表示,執(zhí)行完成后缺猛,立即觸發(fā)done事件园担,從而開始執(zhí)行f2。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較容易理解枯夜,可以綁定多個(gè)事件弯汰,每個(gè)事件可以指定多個(gè)回調(diào)函數(shù),而且可以"去耦合"(Decoupling)湖雹,有利于實(shí)現(xiàn)模塊化咏闪。缺點(diǎn)是整個(gè)程序都要變成事件驅(qū)動(dòng)型,運(yùn)行流程會(huì)變得很不清晰摔吏。

三鸽嫂、發(fā)布/訂閱

上一節(jié)的"事件",完全可以理解成"信號(hào)"征讲。
我們假定据某,存在一個(gè)"信號(hào)中心",某個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成诗箍,就向信號(hào)中心"發(fā)布"(publish)一個(gè)信號(hào)癣籽,其他任務(wù)可以向信號(hào)中心"訂閱"(subscribe)這個(gè)信號(hào),從而知道什么時(shí)候自己可以開始執(zhí)行滤祖。這就叫做"發(fā)布/訂閱模式"(publish-subscribe pattern)筷狼,又稱"觀察者模式"(observer pattern)。
這個(gè)模式有多種實(shí)現(xiàn)匠童,下面采用的是Ben Alman的Tiny Pub/Sub埂材,這是jQuery的一個(gè)插件。
首先汤求,f2向"信號(hào)中心"jQuery訂閱"done"信號(hào)俏险。

jQuery.subscribe("done", f2);

然后严拒,f1進(jìn)行如下改寫:

function f1(){
 setTimeout(function () {
  // f1的任務(wù)代碼
  jQuery.publish("done");
  }, 1000);
 }

jQuery.publish("done")的意思是,f1執(zhí)行完成后竖独,向"信號(hào)中心"jQuery發(fā)布"done"信號(hào)糙俗,從而引發(fā)f2的執(zhí)行。
此外预鬓,f2完成執(zhí)行后巧骚,也可以取消訂閱(unsubscribe)。

jQuery.unsubscribe("done", f2);

這種方法的性質(zhì)與"事件監(jiān)聽"類似格二,但是明顯優(yōu)于后者劈彪。因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)查看"消息中心",了解存在多少信號(hào)顶猜、每個(gè)信號(hào)有多少訂閱者沧奴,從而監(jiān)控程序的運(yùn)行。

四长窄、Promises對(duì)象

Promises對(duì)象是CommonJS工作組提出的一種規(guī)范滔吠,目的是為異步編程提供統(tǒng)一接口。
簡(jiǎn)單說(shuō)挠日,它的思想是疮绷,每一個(gè)異步任務(wù)返回一個(gè)Promise對(duì)象,該對(duì)象有一個(gè)then方法嚣潜,允許指定回調(diào)函數(shù)冬骚。比如,f1的回調(diào)函數(shù)f2,可以寫成:

f1().then(f2);

f1要進(jìn)行如下改寫(這里使用的是jQuery的實(shí)現(xiàn)):

function f1(){
 var dfd = $.Deferred();
  setTimeout(function () {
   // f1的任務(wù)代碼
   dfd.resolve();
  }, 500);
   return dfd.promise;
 }

這樣寫的優(yōu)點(diǎn)在于懂算,回調(diào)函數(shù)變成了鏈?zhǔn)綄懛ㄖ欢常绦虻牧鞒炭梢钥吹煤芮宄矣幸徽椎呐涮追椒萍迹梢詫?shí)現(xiàn)許多強(qiáng)大的功能喜德。
比如,指定多個(gè)回調(diào)函數(shù):

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

再比如垮媒,指定發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)的回調(diào)函數(shù):

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

而且舍悯,它還有一個(gè)前面三種方法都沒(méi)有的好處:如果一個(gè)任務(wù)已經(jīng)完成,再添加回調(diào)函數(shù)涣澡,該回調(diào)函數(shù)會(huì)立即執(zhí)行贱呐。所以丧诺,你不用擔(dān)心是否錯(cuò)過(guò)了某個(gè)事件或信號(hào)入桂。這種方法的缺點(diǎn)就是編寫和理解,都相對(duì)比較難驳阎。

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