陳浩

摘要：異步編程帶來的問題在客戶端Javascript中并不明顯，但隨著服務(wù)器端Javascript越來越廣的被使用，大量的異步IO操作使得該問題變得明顯。許多不同的方法都可以解決這個問題，本文針對此問題討論了一些方法。

關(guān)鍵詞：異步編程；Javascript；異步IO

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）13-0080-02

Abstract： Asynchronous programming problems caused by the client Javascript is not obvious， but with the server-side Javascript is used more widely， a large number of asynchronous IO operation so that the problem becomes apparent. Many different methods can solve this problem， this paper discusses some of the ways this problem.

Key words： Asynchronous Programming； Javascript； Asynchronous IO

1 JavaScript 異步編程簡述

異步指的是函數(shù)的調(diào)用并不直接返回執(zhí)行的結(jié)果，而往往是通過回調(diào)函數(shù)異步的執(zhí)行?；卣{(diào)函數(shù)，其實就是調(diào)用用戶提供的函數(shù)，該函數(shù)往往是以參數(shù)的形式提供的。回調(diào)函數(shù)并不一定是異步執(zhí)行的。

varfn = function（callback） {

// do something here

…

callback.apply（this， para）；

}；

varmycallback = function（parameter） {

// do someting in customer callback

}；

// call the fn with callback as parameter

fn（mycallback）；

上述的例子中，回調(diào)函數(shù)是被同步執(zhí)行的。大部分語言都支持回調(diào)，C++可用通過函數(shù)指針或者回調(diào)對象，Java一般也是使用回調(diào)對象。

在Javascript中有很多通過回調(diào)函數(shù)來執(zhí)行的異步調(diào)用，例如setTimeout（）或者setInterval（）

setTimeout（function（）{

console.log（"this will be exectued after 1 second！"）；

}，1000）；

上例中，setTimeout直接返回，匿名函數(shù)會在1000毫秒后異步觸發(fā)并執(zhí)行，完成打印控制臺的操作。也就是說在異步操作的情境下，函數(shù)直接返回，把控制權(quán)交給回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)會在以后的某一個時間片被調(diào)度執(zhí)行。之所以要實現(xiàn)異步，則需要熟悉Javascript的線程模型。

2 Javascript線程模型和事件驅(qū)動

Javascript是單線程的，為了能實現(xiàn)異步執(zhí)行，就需要明白Javascript在瀏覽器中的事件驅(qū)動（event driven）機制。事件驅(qū)動一般通過事件循環(huán)（event loop）和事件隊列（event queue）來實現(xiàn)的。假定瀏覽器中有一個專門用于事件調(diào)度的實例，該實例可以是一個線程，我們可以稱之為事件分發(fā)線程event dispatch thread，該實例的工作就是一個不結(jié)束的循環(huán)，從事件隊列中取出事件，處理所有很事件關(guān)聯(lián)的回調(diào)函數(shù)（event handler）。注意回調(diào)函數(shù)是在Javascript的主線程中運行的，而非事件分發(fā)線程中，以保證事件處理不會發(fā)生阻塞。

通過事件驅(qū)動機制，可以想象Javascript的編程模型就是響應(yīng)一系列的事件，執(zhí)行對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。很多UI框架都采用這樣的模型。異步的主要目的是處理非阻塞，在和HTML交互的過程中，會需要一些IO操作，如果這些操作是同步的，就會阻塞其它操作，用戶的體驗就是頁面失去了響應(yīng)。

由此可見Javascript通過事件驅(qū)動機制，在單線程模型下，以異步回調(diào)函數(shù)的形式來實現(xiàn)非阻塞的IO操作。

3 Javascript異步編程的缺陷

Javascript的單線程模型有很多好處，但同時也帶來了很多問題。

3.1 代碼可讀性

如果某個操作需要經(jīng)過多個非阻塞的IO操作，每一個結(jié)果都是通過回調(diào)如下所示：

operation1（function（err， result） {

operation2（function（err， result） {

operation3（function（err， result） {

operation4（function（err， result） {

operation5（function（err， result） {

// do something useful

}）

}）

}）

}）

}）

意大利面條式的代碼很難維護。這樣的情況更多的會發(fā)生在server side的情況下。

3.2 流程控制

異步帶來的另一個問題是流程控制，例如要訪問三個網(wǎng)站的內(nèi)容，當三個網(wǎng)站的內(nèi)容都得到后，合并處理，然后發(fā)給后臺。具體代碼如下：

varurls = ['url1'，'url2'，'url3']；

var result = []；

for （var i = 0， len = urls.length（）； i

$.ajax（{

url： urls[i]，

context： document.body，

success： function（）{

//do something on success

result.push（"one of the request done successfully"）；

if （result.length === urls.length（）） {

//do something when all the request is completed successfully

}

}}）；

}

通過檢查result的長度的方式來決定是否所有的請求都處理完成，這種方式不可靠。

3.3 異常和錯誤處理

在異步的方式下，異常處理分布在不同的回調(diào)函數(shù)中，無法在調(diào)用的時候通過try…catch的方式來處理異常， 所以很難做到有效清楚。

4 改進式Javascript異步編程方案

為了解決Javascript異步編程帶來的問題，提出了以下改進式解決方案。

Promise對象曾經(jīng)以多種形式存在于很多語言中。Promise的核心是它的then方法，我們可以使用這個方法從異步操作中得到返回值，或者是異常。then有兩個可選參數(shù)，分別處理成功和失敗的情景。

var promise = doSomethingAync（）

promise.then（onFulfilled， onRejected）

異步調(diào)用doSomethingAync返回一個Promise對象promise，調(diào)用promise的then方法來處理成功和失敗。和以前的區(qū)別在于，首先異步操作有了返回值，雖然該值只是一個對未來的承諾；其次通過使用then，程序員可以有效的控制流程異常處理，決定如何使用這個來自未來的值。

Promise提供更便捷的流程控制，例如Promise.all（）可以解決需要并發(fā)的執(zhí)行若干個異步操作，等所有操作完成后進行處理。

var p1 = async1（）；

var p2 = async2（）；

var p3 = async3（）；

Promise.all（[p1，p2，p3]）.then（function（）{

// do something when all three asychronized operation finished

}）；

對于異常處理，

doA（）

.then（doB）

.then（null，function（error）{

// error handling here

}）

如果doA失敗，它的Promise會被拒絕，處理鏈上的下一個onRejected會被調(diào)用，在這個例子中就是匿名函數(shù)function（error）{}。比起原始的回調(diào)方式，不需要在每一步都對異常進行處理。

5 總結(jié)

隨著ES6的定義，Javascript的語法變得越來越豐富，更多的功能帶來了很多便利，原本簡潔，單一目的的Javascript變得復(fù)雜，要承擔更多的任務(wù)，本文討論了一些方法，具體需要根據(jù)情況選擇一個適合的方法。

參考文獻：

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