|
6种JavaScript异步编程方式(总结)时间:2020-11-10 前言我们知道Javascript语言的执行环境是"单线程"。也就是指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。 这种模式虽然实现起来比较简单,执行环境相对单纯,但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:同步和异步。本文主要介绍异步编程几种办法,并通过比较,得到最佳异步编程的解决方案! 一、同步与异步我们可以通俗理解为异步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,等做好了准备,再回过头执行第二段。排在异步任务后面的代码,不用等待异步任务结束会马上运行,也就是说,异步任务不具有”堵塞“效应。比如,有一个任务是读取文件进行处理,异步的执行过程就是下面这样 这种不连续的执行,就叫做异步。相应地,连续的执行,就叫做同步 "异步模式"非常重要。在浏览器端,耗时很长的操作都应该异步执行,避免浏览器失去响应,最好的例子就是Ajax操作。在服务器端,"异步模式"甚至是唯一的模式,因为执行环境是单线程的,如果允许同步执行所有http请求,服务器性能会急剧下降,很快就会失去响应。接下来介绍下异步编程六种方法。 二、回调函数(Callback)回调函数是异步操作最基本的方法。以下代码就是一个回调函数的例子: ajax(url, () => { // 处理逻辑 }) 但是回调函数有一个致命的弱点,就是容易写出回调地狱(Callback hell)。假设多个请求存在依赖性,你可能就会写出如下代码: ajax(url, () => { // 处理逻辑 ajax(url1, () => { // 处理逻辑 ajax(url2, () => { // 处理逻辑 }) }) }) 回调函数的优点是简单、容易理解和实现,缺点是不利于代码的阅读和维护,各个部分之间高度耦合,使得程序结构混乱、流程难以追踪(尤其是多个回调函数嵌套的情况),而且每个任务只能指定一个回调函数。此外它不能使用 try catch 捕获错误,不能直接 return。 三、事件监听这种方式下,异步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。 下面是两个函数f1和f2,编程的意图是f2必须等到f1执行完成,才能执行。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.trigger('done'); }, 1000); } 上面代码中,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",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。阅读代码的时候,很难看出主流程。 四、发布订阅我们假定,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)。 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 () { // ... jQuery.publish('done'); }, 1000); } 上面代码中,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。 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。 五、Promise/A+Promise本意是承诺,在程序中的意思就是承诺我过一段时间后会给你一个结果。 什么时候会用到过一段时间?答案是异步操作,异步是指可能比较长时间才有结果的才做,例如网络请求、读取本地文件等 1、Promise的三种状态
这个承诺一旦从等待状态变成为其他状态就永远不能更改状态了,比如说一旦状态变为 resolved 后,就不能再次改变为Fulfilled let p = new Promise((resolve, reject) => { reject('reject') resolve('success')//无效代码不会执行 }) p.then( value => { console.log(value) }, reason => { console.log(reason)//reject } ) 当我们在构造 Promise 的时候,构造函数内部的代码是立即执行的 new Promise((resolve, reject) => { console.log('new Promise') resolve('success') }) console.log('end') // new Promise => end 2、promise的链式调用
接下来我们看几个例子: // 例1 Promise.resolve(1) .then(res => { console.log(res) return 2 //包装成 Promise.resolve(2) }) .catch(err => 3) .then(res => console.log(res)) // 例2 Promise.resolve(1) .then(x => x + 1) .then(x => { throw new Error('My Error') }) .catch(() => 1) .then(x => x + 1) .then(x => console.log(x)) //2 .catch(console.error) // 例3 let fs = require('fs') function read(url) { return new Promise((resolve, reject) => { fs.readFile(url, 'utf8', (err, data) => { if (err) reject(err) resolve(data) }) }) } read('./name.txt') .then(function(data) { throw new Error() //then中出现异常,会走下一个then的失败回调 }) //由于下一个then没有失败回调,就会继续往下找,如果都没有,就会被catch捕获到 .then(function(data) { console.log('data') }) .then() .then(null, function(err) { console.log('then', err)// then error }) .catch(function(err) { console.log('error') }) Promise不仅能够捕获错误,而且也很好地解决了回调地狱的问题,可以把之前的回调地狱例子改写为如下代码: ajax(url) .then(res => { console.log(res) return ajax(url1) }).then(res => { console.log(res) return ajax(url2) }).then(res => console.log(res)) 它也是存在一些缺点的,比如无法取消 Promise,错误需要通过回调函数捕获。 六、生成器Generators/ yieldGenerator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案,语法行为与传统函数完全不同,Generator 最大的特点就是可以控制函数的执行。
我们先来看个例子: function *foo(x) { let y = 2 * (yield (x + 1)) let z = yield (y / 3) return (x + y + z) } let it = foo(5) console.log(it.next()) // => {value: 6, done: false} console.log(it.next(12)) // => {value: 8, done: false} console.log(it.next(13)) // => {value: 42, done: true} 可能结果跟你想象不一致,接下来我们逐行代码分析:
我们再来看个例子:有三个本地文件,分别1.txt,2.txt和3.txt,内容都只有一句话,下一个请求依赖上一个请求的结果,想通过Generator函数依次调用三个文件 //1.txt文件 2.txt //2.txt文件 3.txt //3.txt文件 结束 let fs = require('fs') function read(file) { return new Promise(function(resolve, reject) { fs.readFile(file, 'utf8', function(err, data) { if (err) reject(err) resolve(data) }) }) } function* r() { let r1 = yield read('./1.txt') let r2 = yield read(r1) let r3 = yield read(r2) console.log(r1) console.log(r2) console.log(r3) } let it = r() let { value, done } = it.next() value.then(function(data) { // value是个promise console.log(data) //data=>2.txt let { value, done } = it.next(data) value.then(function(data) { console.log(data) //data=>3.txt let { value, done } = it.next(data) value.then(function(data) { console.log(data) //data=>结束 }) }) }) // 2.txt=>3.txt=>结束 从上例中我们看出手动迭代 安装 上面例子只需两句话就可以轻松实现 function* r() { let r1 = yield read('./1.txt') let r2 = yield read(r1) let r3 = yield read(r2) console.log(r1) console.log(r2) console.log(r3) } let co = require('co') co(r()).then(function(data) { console.log(data) }) // 2.txt=>3.txt=>结束=>undefined 我们可以通过 Generator 函数解决回调地狱的问题,可以把之前的回调地狱例子改写为如下代码: function *fetch() { yield ajax(url, () => {}) yield ajax(url1, () => {}) yield ajax(url2, () => {}) } let it = fetch() let result1 = it.next() let result2 = it.next() let result3 = it.next() 七、async/await1、Async/Await简介 使用async/await,你可以轻松地达成之前使用生成器和co函数所做到的工作,它有如下特点:
一个函数如果加上 async ,那么该函数就会返回一个 Promise async function async1() { return "1" } console.log(async1()) // -> Promise {<resolved>: "1"} Generator函数依次调用三个文件那个例子用async/await写法,只需几句话便可实现 let fs = require('fs') function read(file) { return new Promise(function(resolve, reject) { fs.readFile(file, 'utf8', function(err, data) { if (err) reject(err) resolve(data) }) }) } async function readResult(params) { try { let p1 = await read(params, 'utf8')//await后面跟的是一个Promise实例 let p2 = await read(p1, 'utf8') let p3 = await read(p2, 'utf8') console.log('p1', p1) console.log('p2', p2) console.log('p3', p3) return p3 } catch (error) { console.log(error) } } readResult('1.txt').then( // async函数返回的也是个promise data => { console.log(data) }, err => console.log(err) ) // p1 2.txt // p2 3.txt // p3 结束 // 结束 2、Async/Await并发请求 如果请求两个文件,毫无关系,可以通过并发请求 let fs = require('fs') function read(file) { return new Promise(function(resolve, reject) { fs.readFile(file, 'utf8', function(err, data) { if (err) reject(err) resolve(data) }) }) } function readAll() { read1() read2()//这个函数同步执行 } async function read1() { let r = await read('1.txt','utf8') console.log(r) } async function read2() { let r = await read('2.txt','utf8') console.log(r) } readAll() // 2.txt 3.txt 八、总结1.JS 异步编程进化史:callback -> promise -> generator -> async + await 2.async/await 函数的实现,就是将 Generator 函数和自动执行器,包装在一个函数里。 3.async/await可以说是异步终极解决方案了。 (1) async/await函数相对于Promise,优势体现在:
当然async/await函数也存在一些缺点,因为 await 将异步代码改造成了同步代码,如果多个异步代码没有依赖性却使用了 await 会导致性能上的降低,代码没有依赖性的话,完全可以使用 Promise.all 的方式。
Generator 函数的执行必须靠执行器,所以才有了 co 函数库,而 async 函数自带执行器。也就是说,async 函数的执行,与普通函数一模一样,只要一行。
co 函数库约定,yield 命令后面只能是 Thunk 函数或 Promise 对象,而 async 函数的 await 命令后面,可以跟 Promise 对象和原始类型的值(数值、字符串和布尔值,但这时等同于同步操作)。
async 和 await,比起星号和 yield,语义更清楚了。async 表示函数里有异步操作,await 表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。
更多web前端开发知识,请查阅ots网络安全门户 !!! |