Javascript异步编程之一异步原理

本系列的例子主要针对node.js环境，但浏览器端的原理应该也是相似的。

本人也是Javascript新手，把本身这段时间学习积累的要点总结下来，但愿能够对一样在学习Javascript/node.js的同窗有一些参考价值。尽可能用通俗的语言帮助你们理解，若是有描述或理解不许确的地方欢迎你们指正，交流。另外本文假定你已经对javascript的语法和异步有一些基本的概念。

 

本系列会按通常学习异步编程的顺序，首先介绍一下异步的原理，而后介绍各类异步编程的方法，从回调函数开始，而后慢慢进入Promise和Generator等对异步编程体验进行改进的技术。期间也会大概提一下事件监听方式的异步调用，可是由于太多的事件监听会让程序流程变的不清晰，因此不太推荐（其实事件模式本质上也是回调函数）。Promise和Generator才是到目前为止(ES6)，最好的异步编程方式。后面也会分享一下本身所理解的这两种方式的对比（网上也有不少争论）。ES7提出了更好的改进方案，但愿很快能够抽出时间研究一下，这是后话:)

 

好，进入本节的正文。

 

什么是异步？同步异步与阻塞非阻塞有什么关系？

 

node.js的“一切皆异步”的思想颇有创意，目的是可让开发者轻松编写高性能的web服务端，而不会“不当心”就用同步api阻塞了服务器从而影响性能。其余的语言好比php, python, java等基于同步的语言，虽然也有异步api，但毕竟编程人员的“思想上是同步的”，有时候不可避免的会写出阻塞的代码，node.js的目标是造就“思想上是彻底异步”的编程人员和编程语言:)

 

异步跟同步最大的不一样就是异步api或函数被“调用”后不会等它运行结束再执行它后面的代码，而是调用以后直接往下执行，异步函数的“执行”其实是放在“其余地方”，待“执行”完成后再把结果经过回调函数来进行进一步的使用或处理（因此异步函数书写的时候不要用"return"来返回值哦，必须经过回调函数来返回值）。这里为何强调“调用”和“执行”两个词呢？就是为了更好的理解异步的过程。

 

打个比喻，你的领导要作个电子报表，笨领导的作法是，在本身电脑上把该统计的统计了，该算的算了，最后生成一张报表，而后用这个报表作接下去的工做；聪明的领导，会发个邮件给下属，把报表的要求写清楚，下属在本身的电脑上把报表作完后，发个邮件把报表交回给领导。在下属作报表的时候，领导能够在本身电脑上继续作其余事情，好比玩游戏、看视频等等（你懂的）。

 

在上面这个例子中，领导是编程者（你），领导的电脑是当前线程，下属的电脑是另外一个线程（若是有多个下属就至关于有个线程池）。作报表这件工做是个异步函数，发邮件给下属至关于调用这个函数，下属电脑上作报表至关于在另外一个线程异步执行这个函数，执行完了发邮件把报表发回给领导至关于调用回调函数，领导就可使用这个报表接着作下面的工做（至关于回掉函数里面的代码）。下属作报表的时候领导彻底不用管而是能够继续干其余事情。

 

经过这个例子能够清楚的看到，领导只能在他本身的电脑（用户线程）上工做，异步的函数都是在下属的电脑上（异步线程）作的。这一点在不少文章当中并无讲的很清楚，因此容易形成困扰，由于不少人只是一味的强调javascript是单线程的，但单线程怎么能实现异步呢？就并无讲清楚。其实所谓的单线程是指用户线程是单线程，而另外还有一个或多个线程处理异步代码的执行。

 

接下来再说说阻塞的问题。不少文章里面在讲解的时候同步异步阻塞非阻塞混为一团，新手很难理解，最容易产生的误解就是同步=阻塞，异步=非阻塞。其实阻塞非阻塞跟同步异步没有任何关系。简单讲，阻塞就是一个api或者函数运行时间过长，而独占cpu致使其余代码不能运行，那么多长时间算阻塞呢？相信这只是一个相对的概念，只要明显影响到程序的性能和用户体验，就算阻塞吧。那跟同步异步是什么关系呢？阻塞的代码若是同步执行就会阻塞到本身后面代码的运行，因此天然而然的就想到异步来执行阻塞的代码，然而异步真能解决阻塞问题吗？下面继续讲。

 

node.js里面的异步

 

你们知道Javascript的基本语法跟其余编程语言大同小异，最大的不一样就是把异步摆在首位，特别是node.js更是大部分api都是异步的，小量同步api。这与其余大部分语言恰好相反，也给习惯于同步编程思惟的同窗形成了很大的困扰，就是常说的转不过弯来，习惯性的认为代码是按顺序一行一行的往下执行。

 

上面介绍了异步非阻塞的概念，那么具体到node.js是怎么实现的呢？这里又会涉及到I/O的概念，具体不讲I/O的细节（操做系统原理都会讲），关键就一点，I/O操做一般比较耗时但不会独占CPU，典型的I/O好比文件读写，远程数据库读写，网络请求等。 先讲耗时，若是用同步API来进行I/O操做，在返回结果以前就只能等待，因此最好的办法上面已经讲过，就是进行异步操做。接着说一下不会霸占CPU的好处。在node.js进程里面，有一个用户线程（javascript所宣称的单线程）和一个异步线程池（用户没法直接访问）， 若是跑在异步线程上的代码是阻塞的，那么这种异步根本就起不到消除阻塞的做用，为何？缘由就是阻塞代码会霸占cpu，致使本进程全部代码都等待不论是哪一个线程。可是，，，刚刚讲的node.js里面的I/O API都是不会霸占CPU的，因此是非阻塞的，就不会出现这个问题。这就是node.js的最引觉得傲的特性之一：异步非阻塞I/O.

 

上面只是强调异步非阻塞，那么对于真正的阻塞代码，node.js怎么办呢？很差意思。。。单个node.js进程真无能为力，跟同步编程语言相比没什么优点，只能用传统的方式，多进程，多开几个node.js进程，甚至多开几个服务器。任何语言都有它的强项和弱项，node.js的强项就是它原本的设计初衷：让开发者可以轻松的编写高性能的web服务器（进行的最多的就是网络和数据库的I/O操做），而不是作大量的CPU密集型的运算（不过我赶脚，就算要作不少阻塞操做，用多进程和多服务器又有何不可？node.js对此提供了足够的支持）。这样算是回答了上一小节最后的问题了吧:)

 

要理解javascript异步编程和其余语言同步编程的区别，能够从一个最简单的例子开始。在同步为主的语言中，若是须要等待10秒钟，一般是相似sleep 10之类的语句，在10秒以内整个进程挂起，也就是阻塞10秒。但javascript不是这样，它是使用setTimeout函数，从字面意思就已经能够看出区别了， 设一个timeout的时间， 在这段时间内cpu能够继续运行其余代码， 等10秒时间到了， 就用回调函数的形式来作应该10秒以后才作的事情。

 

到此，这一节异步编程的原理大概就归纳了一下，在进一步深刻学习异步编程以前必定要理解的概念。以上都是本身的理解，错误或不许确的地方还望不吝赐教:)

 

下一节会介绍最基础的javascript的异步编程方式：回调函数，全部其余方式都是基于它的改进。

 

附注：也许是我读得书少:) 这么久以来没有发现网上有对异步编程讲解的很透彻的文章，在本身学习过的资料当中，朴灵的《深刻浅出node.js》是讲解的最深刻透彻的，强烈推荐。

 

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