詳解JavaScript實現異步的4種方法

所謂”單線程”，就是指一次只能完成一件任務。如果有多個任務，就必須排隊，前面一個任務完成，再執行后面一個任務，以此類推。

這種模式的好處是實現起來比較簡單，執行環境相對單純；壞處是只要有一個任務耗時很長，后面的任務都必須排隊等著，會拖延整個程序的執行。常見的瀏覽器無響應（假死），往往就是因為某一段Javascript代碼長時間運行（比如死循環），導致整個頁面卡在這個地方，其他任務無法執行。

為了解決這個問題，Javascript語言將任務的執行模式分成兩種：同步（Synchronous）和異步（Asynchronous）。

“同步模式”就是上一段的模式，后一個任務等待前一個任務結束，然后再執行，程序的執行順序與任務的排列順序是一致的、同步的；”異步模式”則完全不同，每一個任務有一個或多個回調函數（callback），前一個任務結束后，不是執行后一個任務，而是執行回調函數，后一個任務則是不等前一個任務結束就執行，所以程序的執行順序與任務的排列順序是不一致的、異步的。

“異步模式”非常重要。在瀏覽器端，耗時很長的操作都應該異步執行，避免瀏覽器失去響應，最好的例子就是Ajax操作。在服務器端，”異步模式”甚至是唯一的模式，因為執行環境是單線程的，如果允許同步執行所有http請求，服務器性能會急劇下降，很快就會失去響應。

本文總結了”異步模式”編程的4種方法，理解它們可以讓你寫出結構更合理、性能更出色、維護更方便的Javascript程序。

一、回調函數

這是異步編程最基本的方法。

假定有兩個函數f1和f2，后者等待前者的執行結果。

　　f1();

　　f2();

如果f1是一個很耗時的任務，可以考慮改寫f1，把f2寫成f1的回調函數。

　　function f1(callback){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務代碼

　　　　　　callback();

　　　　}, 1000);

　　}

執行代碼就變成下面這樣：

　　f1(f2);

采用這種方式，我們把同步操作變成了異步操作，f1不會堵塞程序運行，相當于先執行程序的主要邏輯，將耗時的操作推遲執行。

回調函數的優點是簡單、容易理解和部署，缺點是不利于代碼的閱讀和維護，各個部分之間高度耦合（Coupling），流程會很混亂，而且每個任務只能指定一個回調函數。

二、事件監聽

另一種思路是采用事件驅動模式。任務的執行不取決于代碼的順序，而取決于某個事件是否發生。

還是以f1和f2為例。首先，為f1綁定一個事件（這里采用的jQuery的寫法）。

　　f1.on('done', f2);

上面這行代碼的意思是，當f1發生done事件，就執行f2。然后，對f1進行改寫：

　　function f1(){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務代碼

　　　　　　f1.trigger('done');

　　　　}, 1000);

　　}

f1.trigger('done')表示，執行完成后，立即觸發done事件，從而開始執行f2。

這種方法的優點是比較容易理解，可以綁定多個事件，每個事件可以指定多個回調函數，而且可以”去耦合”（Decoupling），有利于實現模塊化。缺點是整個程序都要變成事件驅動型，運行流程會變得很不清晰。

三、發布/訂閱

上一節的”事件”，完全可以理解成”信號”。

我們假定，存在一個”信號中心”，某個任務執行完成，就向信號中心”發布”（publish）一個信號，其他任務可以向信號中心”訂閱”（subscribe）這個信號，從而知道什么時候自己可以開始執行。這就叫做”發布/訂閱模式”（publish-subscribe pattern），又稱”觀察者模式”（observer pattern）。

這個模式有多種實現，下面采用的是Ben Alman的Tiny Pub/Sub，這是jQuery的一個插件。

首先，f2向”信號中心”jQuery訂閱”done”信號。

　　jQuery.subscribe("done", f2);

然后，f1進行如下改寫：

　　function f1(){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務代碼

　　　　　　jQuery.publish("done");

　　　　}, 1000);

　　}

jQuery.publish("done")的意思是，f1執行完成后，向”信號中心”jQuery發布”done”信號，從而引發f2的執行。

此外，f2完成執行后，也可以取消訂閱（unsubscribe）。

　　jQuery.unsubscribe("done", f2);

這種方法的性質與”事件監聽”類似，但是明顯優于后者。因為我們可以通過查看”消息中心”，了解存在多少信號、每個信號有多少訂閱者，從而監控程序的運行。

四、Promises對象

Promises對象是CommonJS工作組提出的一種規范，目的是為異步編程提供統一接口。

簡單說，它的思想是，每一個異步任務返回一個Promise對象，該對象有一個then方法，允許指定回調函數。比如，f1的回調函數f2,可以寫成：

　　f1().then(f2);

f1要進行如下改寫（這里使用的是jQuery的實現）：

　　function f1(){

　　　　var dfd = $.Deferred();

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務代碼

　　　　　　dfd.resolve();

　　　　}, 500);

　　　　return dfd.promise;

　　}

這樣寫的優點在于，回調函數變成了鏈式寫法，程序的流程可以看得很清楚，而且有一整套的配套方法，可以實現許多強大的功能。

比如，指定多個回調函數：

　　f1().then(f2).then(f3);

再比如，指定發生錯誤時的回調函數：

　　f1().then(f2).fail(f3);

而且，它還有一個前面三種方法都沒有的好處：如果一個任務已經完成，再添加回調函數，該回調函數會立即執行。所以，你不用擔心是否錯過了某個事件或信號。這種方法的缺點就是編寫和理解，都相對比較難。

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