JavaScript之同步与异步一
来源:互联网 发布:中世纪2优化9血统玩法 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 18:40
原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000004322358
同步:
如果在函数A返回的时候,调用者就能够得到预期结果(即拿到了预期的返回值或者看到了预期的效果),那么这个函数就是同步的。
异步:
如果在函数A返回的时候,调用者还不能够得到预期结果,而是需要在将来通过一定的手段得到,那么这个函数就是异步的。
fs.readFile('foo.txt', 'utf8', function(err, data) { console.log(data);});
在上面的代码中,我们希望通过fs.readFile函数读取文件foo.txt中的内容,并打印出来。
但是在fs.readFile函数返回时,我们期望的结果并不会发生,而是要等到文件全部读取完成之后。如果文件很大的话可能要很长时间。
正是由于JavaScript是单线程的,而异步容易实现非阻塞,所以在JavaScript中对于耗时的操作或者时间不确定的操作,使用异步就成了必然的选择
一个异步过程通常是这样的:
主线程发起一个异步请求,相应的工作线程接收请求并告知主线程已收到(异步函数返回);主线程可以继续执行后面的代码,同时工作线程执行异步任务;工作线程完成工作后,通知主线程;主线程收到通知后,执行一定的动作(调用回调函数)。
异步函数通常具有以下的形式:
A(args..., callbackFn)
它可以叫做异步过程的发起函数,或者叫做异步任务注册函数。args是这个函数需要的参数。callbackFn也是这个函数的参数,但是它比较特殊所以单独列出来。
所以,从主线程的角度看,一个异步过程包括下面两个要素:
发起函数(或叫注册函数)A
回调函数callbackFn
它们都是在主线程上调用的,其中注册函数用来发起异步过程,回调函数用来处理结果。
举个具体的例子:
setTimeout(fn, 1000);
其中的setTimeout就是异步过程的发起函数,fn是回调函数。
注意:前面说的形式A(args…, callbackFn)只是一种抽象的表示,并不代表回调函数一定要作为发起函数的参数,例如:
var xhr = new XMLHttpRequest();xhr.onreadystatechange = xxx; // 添加回调函数xhr.open('GET', url);xhr.send(); // 发起函数
发起函数和回调函数就是分离的。
消息队列和事件循环
上文讲到,异步过程中,工作线程在异步操作完成后需要通知主线程。那么这个通知机制是怎样实现的呢?答案是利用消息队列和事件循环。
用一句话概括:
工作线程将消息放到消息队列,主线程通过事件循环过程去取消息。
- 消息队列:消息队列是一个先进先出的队列,它里面存放着各种消息。
- 事件循环:事件循环是指主线程重复从消息队列中取消息、执行的过程。
实际上,主线程只会做一件事情,就是从消息队列里面取消息、执行消息,再取消息、再执行。当消息队列为空时,就会等待直到消息队列变成非空。而且主线程只有在将当前的消息执行完成后,才会去取下一个消息。这种机制就叫做事件循环机制,取一个消息并执行的过程叫做一次循环。
事件循环用代码表示大概是这样的:
while(true) { var message = queue.get(); execute(message);}
那么,消息队列中放的消息具体是什么东西?消息的具体结构当然跟具体的实现有关,但是为了简单起见,我们可以认为:
消息就是注册异步任务时添加的回调函数。
再次以异步AJAX为例,假设存在如下的代码:
$.ajax('http://segmentfault.com', function(resp) { console.log('我是响应:', resp);});// 其他代码.........
主线程在发起AJAX请求后,会继续执行其他代码。AJAX线程负责请求segmentfault.com,拿到响应后,它会把响应封装成一个JavaScript对象,然后构造一条消息:
// 消息队列中的消息就长这个样子var message = function () { callbackFn(response);}
其中的callbackFn就是前面代码中得到成功响应时的回调函数。
主线程在执行完当前循环中的所有代码后,就会到消息队列取出这条消息(也就是message函数),并执行它。到此为止,就完成了工作线程对主线程的通知,回调函数也就得到了执行。如果一开始主线程就没有提供回调函数,AJAX线程在收到HTTP响应后,也就没必要通知主线程,从而也没必要往消息队列放消息。
用图表示这个过程就是:
从上文中我们也可以得到这样一个明显的结论,就是:
异步过程的回调函数,一定不在当前这一轮事件循环中执行。
异步与事件
上文中说的“事件循环”,为什么里面有个事件呢?那是因为
消息队列中的每条消息实际上都对应着一个事件。
上文中一直没有提到一类很重要的异步过程:DOM事件。
举例来说:
var button = document.getElement('#btn');button.addEventListener('click', function(e) { console.log();});
从事件的角度来看,上述代码表示:在按钮上添加了一个鼠标单击事件的事件监听器;当用户点击按钮时,鼠标单击事件触发,事件监听器函数被调用。
从异步过程的角度看,addEventListener函数就是异步过程的发起函数,事件监听器函数就是异步过程的回调函数。事件触发时,表示异步任务完成,会将事件监听器函数封装成一条消息放到消息队列中,等待主线程执行。
事件的概念实际上并不是必须的,事件机制实际上就是异步过程的通知机制。我觉得它的存在是为了编程接口对开发者更友好。
另一方面,所有的异步过程也都可以用事件来描述。例如:setTimeout可以看成对应一个时间到了!的事件。前文的setTimeout(fn, 1000);可以看成:
timer.addEventListener('timeout', 1000, fn);
生产者与消费者
从生产者与消费者的角度看,异步过程是这样的:
工作线程是生产者,主线程是消费者(只有一个消费者)。工作线程执行异步任务,执行完成后把对应的回调函数封装成一条消息放到消息队列中;主线程不断地从消息队列中取消息并执行,当消息队列空时主线程阻塞,直到消息队列再次非空。
总结
同步可以保证顺序一致,但是容易导致阻塞;异步可以解决阻塞问题,但是会改变顺序性
ECMAScript 262规范中,并没有对异步、事件队列等概念及其实现的描述。这些都是具体的JavaScript运行时环境使用的机制
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