JavaScript异步编程的五种方式

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所谓”异步”,简单说就是一个任务分成两段,先执行第一段,然后转而执行其他任务,当第一段有了执行结果之后,再回过头执行第二段。JavaScript采用异步编程原因有两点,一是JavaScript是单线程,二是为了提高CPU的利用率。在提高CPU的利用率的同时也提高了开发难度,尤其是在代码的可读性上。
异步操作

1.回调函数

假定有两个函数f1和f2,后者等待前者的执行结果。
f1();
f2();

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){

    setTimeout(function () {

      // f1的任务代码

      callback();

    }, 1000);

  };

执行代码就变成下面这样:
f1(f2);

采用这种方式,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。
优缺点:
优点:回调函数的优点是简单、容易理解和部署。
缺点: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,会出现回调地狱。

2.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(){

    setTimeout(function () {

      // f1的任务代码

      f1.trigger(‘done’);

    }, 1000);

  }

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。

3.发布/订阅模式

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(){

    setTimeout(function () {

      // f1的任务代码

      jQuery.publish(“done”);

    }, 1000);

  }

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。

4.Promise

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(){

    var dfd = $.Deferred();

    setTimeout(function () {

      // f1的任务代码

      dfd.resolve();

    }, 500);

    return dfd.promise;

  }

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。但是,Promise不适用于有逻辑的回调函数。

5.Generator和async/await

Generator 能挺方便地处理异步,真正消灭了 callback 的存在。

// 使用 tj/co 库和 generator
co(function *() {
  try {
    const aResult = yield new Promise(/* getResultFromAPromise */)
    const bResult = yield new Promise(/* getResultFromBProimse */)
    const cResult = yield new Promise(/* getResultFromCPromise */)
    // do something
  } catch (err) {
    throw err
  }
})

看上去 generator 已经很好用了,但是用 generator 处理异步还是离不了 tj/co ,并且还有一些坑爹 bug 和兼容性问题。接下来再看 async/await。

async function () {
  try {
    const aResult = await new Promise(/* getResultFromAPromise */)
    const bResult = await new Promise(/* getResultFromBProimse */)
    const cResult = await new Promise(/* getResultFromCPromise */)
    // do something
  } catch (err) {
    throw err
  }
}

总体来说 async/await 看上去和使用 co 库后的 generator 看上去很相似,不过反正 callback 是没有了。代码结构又回到了我们所熟悉并且好看的 “序列结构” 了。

6.参考文档

  1. Javascript异步编程的4种方法
  2. 最后一次谈JavaScript异步编程
  3. Javascript 异步编程

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