Javascript單線程：異步編程的4種方法

你可能知道，Javascript語言的執行環境是“單線程”（single thread）。

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，再執行後面一個任務，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，後面的任務都必須排隊等著，會拖延整個程序的執行。常見的浏 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，後一個任務等待前一個任務結束，然後再執行，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），前一個任務結束後，不是執行後一個任務，而是執行回調函數，後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。在浏覽器端，耗時很長的操作都應該異步執行，避免浏覽器失去響應，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，後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，相當於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，缺點是不利於代碼的閱讀和維護，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。任務的執行不取決於代碼的順序，而取決於某個事件是否發生。

還是以f1和f2為例。首先，為f1綁定一個事件（這裡采用的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。然後，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，執行完成後，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），有利於實現模塊化。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，從而知道什麼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）;

然後，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執行完成後，向“信號中心”jQuery發布“done”信號，從而引發f2的執行。

此外，f2完成執行後，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，但是明顯優於後者。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（這裡使用的是jQuery的實現）：

function f1（）{

var dfd = $.Deferred（）;

setTimeout（function （） {

// f1的任務代碼

dfd.resolve（）;

}， 500）;

return dfd.promise;

}

這樣寫的優點在於，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。

五、參考鏈接

* Asynchronous JS： Callbacks， Listeners， Control Flow Libs and Promises

文章來源：阮一峰的網絡日志