深入JavaScript异步编程

一、 什么是同步编程、异步编程

传统的同步编程是一种请求响应模型,调用一个方法,等待其响应返回。

异步编程就是要重新考虑是否需要响应的问题,也就是缩小需要响应的地方。因为越快获得响应,就是越同步化,顺序化,事务化,性能化。

1. 同步编程

任务「Task1,Task2,Task3」进入主线程排队,一个接一个按部就班顺序执行,如下图:

2. 异步编程

任务不进入主线程,进入「任务队列」,当主线程执行完毕后开始读取任务队列,如下图:

运行机制:

* 所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈 (execution context stack)* 主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。当异步任务有了运行结果,就在"任务队列"之中放置一个事件。* 一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取"任务队列",看看里面有哪些事件,对应的异步任务结束等待状态,进入执行栈,开始执行。* 主线程不断重复上面的第三步。

3. 常见的异步任务

setTimeout

setInterval

setImmediate

Promise

MutationObserver

process.nextTick

……

二、 剖析异步编程

1. 看一个DEMO

运行后发现打印结果是:4 -> 2 -> 3 -> 1,带着疑问我们看下面的讲解……

2. Event loop事件

从上图中我们拆分理解:

一个事件循环(event loop)会有一个或多个任务队列(task queue)

task queue 就是 macrotask queue

每一个 event loop 都有一个 microtask queue

task queue == macrotask queue != microtask queue

一个任务 task 可以放入 macrotask queue 也可以放入 microtask queue 中

3. Microtasks 和 Macrotasks的分类

macrotasks:

setTimeout

setInterval

setImmediate

I/O

UI rendering

microtasks:

process.nextTick

Promises

Object.observe(废弃)

MutationObserver

4. 运行差异

我们再来看一个比较有意思的例子

结果来看打印顺序分别是start -> micro -> micro -> macro -> insert-micro -> macro

在timer执行栈中会执行I/O,idle,prepare,再通过poll方式去看是否有micro事件去执行,check确认没有任务可以执行就会关闭callbacks……

简单来说:,它从script(整体代码)开始第一次循环,之后,直到调用栈清空(只剩全局),然后执行所有的micro-task,当所有可执行的,找到其中一个任务队列执行完毕,然后再执行所有的micro-task,这样一直循环下去。

三、 异步编程的几种方式

1. 回调函数

这种回调函数通过来执行callback,从而达到异步的效果

2. 事件监听

这种通过给dom绑定监听’done’事件,同时借助来达到异步效果

3. 发布/订阅

下图是通过发布/订阅来实现异步操作

这里简单聊一下观察者模式和发布/订阅的异同点:

观察者模式由具体目标进行调度的

发布/订阅模式由统一由调度中心调度

观察者模式的订阅者与发布者之间是存在依赖的

发布/订阅模式不存在依赖

4. Promise

Promise是抽象异步处理对象以及对其进行各种操作的组件,它是基于并列 /并行处理设计的一种编程语言,Promise对象用于表示一个异步操作的最终状态(完成或失败),以及其返回的值。

我们从上图可看出Promise是一个接一个走下去的,该实现方式其实包括了队列/链式

其中队列的实现方式如下:

实现方式:

constructor:

handle:

next:

链式的实现方式如下:

constructor:

handle:

next:

5. Generator、Async/Await

Generator是一个状态机,它封装了多个内部状态,执行它将生成一个遍历器对象,而async函数是Generator函数的语法糖,await返回一个Promise对象,如果不是,会被转换成一个立即执行的Promise对象,await将等待当前行执行完成才会继续之后的内容。所以这里就举一个比较简单的例子了……

四、 总结

到此为止,我们基本上剖析完整个JavaScript的异步编程了,因为JavaScript是单线程的(虽然现在有了woker,但就目前看来实用性并不强),因此异步编程对其尤为重要。拿Node.js来说,外壳是一层JS语言,这是用户操作的层面,在这个层次上它是单线程运行的,所以我们会在很多场景下用到异步操作,虽然Node.js底层运用了很多多线程的操作,但对于用户层是透明的,所以掌握好JavaScript的异步编程对于我们coder来说还是很有必要的。

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  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180422G1CEGX00?refer=cp_1026
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