异步编程的4种方法

Javascript语言的执行环境是"单线程"（single thread）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，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）。

 

异步就是让某个函数创建一个别的线程或进程，与JS主线程并行地做一些事情，并在事情做完后通知JS主线程。因此我们可以认为setTimeout这类JS规范之外的由运行环境提供的特殊函数做的事情是创建一个平行线程后立即返回，让JS主进程可以接着执行后续代码，并在收到平行进程的通知后再执行回调函数。但是即使平行线程完成工作了，通知JS主线程执行回调函数了，回调函数也要等到JS主线程空闲时才能开始执行。

举例：

function heavyCompute(n) {
    var count = 0,
        i, j;

    for (i = n; i > 0; --i) {
        for (j = n; j > 0; --j) {
            count += 1;
        }
    }
}

var t = new Date();

setTimeout(function () {
    console.log(new Date() - t);          //需要等待等待主线程忙完了才能new Date()
}, 1000);

heavyCompute(90000);

 

 

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();

 

　　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，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(){

 

　　　　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。

 

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(){

 

　　　　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。

 

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(){

 

　　　　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。