非同期JavaScriptを実装する4つの方法を詳しく解説

Javascript言語の実行環境は「シングルスレッド」(シングルスレッド)であることはご存知かと思います。 单线程“（single thread）。

所谓”单线程”，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，以此类推。

这种模式的好处是实现起来比较简单，执行环境相对单纯；坏处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（Synchronous）和异步（Asynchronous）。

“同步模式”就是上一段的模式，后一个任务等待前一个任务结束，然后再执行，程序的执行顺序与任务的排列顺序是一致的、同步的；”异步模式”则完全不同，每一个任务有一个或多个回调函数（callback），前一个任务结束后，不是执行后一个任务，而是执行回调函数，后一个任务则是不等前一个任务结束就执行，所以程序的执行顺序与任务的排列顺序是不一致的、异步的。

“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。

本文总结了”异步模式”编程的4种方法，理解它们可以让你写出结构更合理、性能更出色、维护更方便的Javascript程序。

一、回调函数

这是异步编程最基本的方法。

假定有两个函数f1和f2，后者等待前者的执行结果。

　　f1();

　　f2();

如果f1是一个很耗时的任务，可以考虑改写f1，把f2写成f1的回调函数。

　　function f1(callback){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任务代码

　　　　　　callback();

　　　　}, 1000);

　　}

执行代码就变成下面这样：

　　f1(f2);

采用这种方式，我们把同步操作变成了异步操作，f1不会堵塞程序运行，相当于先执行程序的主要逻辑，将耗时的操作推迟执行。

回调函数的优点是简单、容易理解和部署，缺点是不利于代码的阅读和维护，各个部分之间高度耦合（Coupling），流程会很混乱，而且每个任务只能指定一个回调函数。

二、事件监听

另一种思路是采用事件驱动模式。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。

还是以f1和f2为例。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的任务代码

　　　　　　f1.trigger('done');

　　　　}, 1000);

　　}

f1.trigger('done')表示，执行完成后，立即触发doneいわゆる「シングルスレッド」とは、一度に 1 つのタスクのみを完了できることを意味します。複数のタスクがある場合は、それらをキューに入れる必要があり、前のタスクが完了したら、次のタスクが実行されます。

このモードの利点は、実装が比較的簡単で、実行環境が比較的シンプルであることです。欠点は、タスクが 1 つだけであることです。時間がかかると、後続のタスクはすべて順番に待機する必要があり、プログラム全体の実行が遅れます。一般的なブラウザの応答不能 (サスペンドデス) は、特定の Javascript コードが長時間実行される (無限ループなど) ことが原因で発生することが多く、その結果、ページ全体がその場所でスタックし、他のタスクが実行できなくなります。

この問題を解決するために、JavaScript 言語ではタスクの実行モードを同期 (Synchronous) と非同期 (Asynchronous) の 2 種類に分けています。

「同期モード」は、前の段落のモードです。後者のタスクは、前のタスクの終了を待ってから実行されます。プログラムの実行順序は、「非同期モード」と同じです。タスクには、前のタスクの終了後に 1 つ以上のコールバック関数

(コールバック) が含まれます。実行後 タスクを実行する代わりにコールバック関数が実行され、前のタスクが完了する前に後のタスクが実行されるため、プログラムの実行順序とタスクの順序は不一致で非同期になります。

「非同期モード」とても重要です。ブラウザー側では、ブラウザーが応答しなくなることを避けるために、長時間実行される操作を非同期で実行する必要があります。その最良の例は Ajax 操作です。サーバー側では、実行環境がシングルスレッドであるため、すべての http リクエストの同期実行が許可されると、サーバーのパフォーマンスが急激に低下し、すぐに応答が失われます。

この記事では、「非同期モード」プログラミングの 4 つの方法をまとめています。これらを理解すると、より合理的な構造で、パフォーマンスが向上し、メンテナンスが容易な Javascript プログラムを作成できるようになります。

1. コールバック関数

これは、非同期プログラミングの最も基本的な方法です。 🎜🎜 2 つの関数 f1 と f2 があり、後者は前者の実行結果を待つとします。 🎜

　　jQuery.subscribe("done", f2);

🎜 f1 に時間がかかる場合は、f1 を書き換えて、f1 のコールバック関数として f2 を記述することを検討できます。 🎜

　　function f1(){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任务代码

　　　　　　jQuery.publish("done");

　　　　}, 1000);

　　}

🎜 実行コードは次のようになります: 🎜

　　jQuery.unsubscribe("done", f2);

🎜 このようにして、F1 はプログラムの実行をブロックしません。これは、プログラムのメイン ロジックを最初に実行して時間を省略するのと同じです。 -消費操作の実行を遅らせます。 🎜🎜 コールバック関数の利点は、シンプルで理解しやすく、デプロイしやすいことです。欠点は、コードの読み取りと保守が容易ではないことです。さまざまな部分が高度に結合されています (Coupling)。 ）、処理が混乱してしまいますし、各タスクのコールバック関数は一つしか指定できません。 🎜🎜2. イベント監視🎜🎜もう 1 つの考え方は、イベント駆動モデルを使用することです。タスクの実行はコードの順序ではなく、イベントが発生するかどうかによって決まります。 🎜🎜f1とf2を例に挙げてみましょう。まず、f1にイベントをバインドします(ここではjQuery🎜の記述方法を使用します)。 🎜

　　f1().then(f2);

🎜上記のコード行は、done イベントが f1 で発生すると、f2 が実行されることを意味します。次に、f1 を書き換えます: 🎜

　　function f1(){

　　　　var dfd = $.Deferred();

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任务代码

　　　　　　dfd.resolve();

　　　　}, 500);

　　　　return dfd.promise;

　　}

🎜f1.trigger('done') は、実行完了後、すぐに done イベントがトリガーされ、実行が開始されることを意味します。 f2. 🎜🎜このメソッドの利点は、比較的理解しやすく、複数のイベントをバインドでき、各イベントで複数のコールバック関数を指定でき、「分離」できるため、🎜モジュール化🎜の実現に役立つことです。欠点は、プログラム全体をイベント駆動型にする必要があり、実行プロセスが非常に不明確になることです。 🎜🎜3. パブリッシュ/サブスクライブ🎜🎜 前のセクションの「イベント」は「シグナル」として理解できます。 🎜🎜「シグナル センター」があると仮定します。特定のタスクが実行されると、シグナル センターにシグナルが「発行」され、他のタスクがいつ自分で実行を開始できるかを知ることができます。 。これは「パブリッシュ-サブスクライブ パターン」(パブリッシュ-サブスクライブ パターン) と呼ばれ、「🎜オブザーバー パターン🎜」(オブザーバー パターン) とも呼ばれます。 🎜🎜このパターンの実装は多数あります。以下に示すのは、jQuery のプラグインである Ben Alman の Tiny Pub/Sub です。 🎜🎜まず、f2 は「Signal Center」jQuery への「done」シグナルをサブスクライブします。 🎜

　　f1().then(f2).then(f3);

🎜すると、f1 は次のように書き換えられます:🎜

　　function f1(){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任务代码

　　　　　　jQuery.publish("done");

　　　　}, 1000);

　　}

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。

此外，f2完成执行后，也可以取消订阅（unsubscribe）。

　　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。因为我们可以通过查看”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。

四、Promises对象

Promises对象是CommonJS工作组提出的一种规范，目的是为异步编程提供统一接口。

简单说，它的思想是，每一个异步任务返回一个Promise对象，该对象有一个then方法，允许指定回调函数。比如，f1的回调函数f2,可以写成：

　　f1().then(f2);

f1要进行如下改写（这里使用的是jQuery的实现）：

　　function f1(){

　　　　var dfd = $.Deferred();

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任务代码

　　　　　　dfd.resolve();

　　　　}, 500);

　　　　return dfd.promise;

　　}

这样写的优点在于，回调函数变成了链式写法，程序的流程可以看得很清楚，而且有一整套的配套方法，可以实现许多强大的功能。

比如，指定多个回调函数：

　　f1().then(f2).then(f3);

再比如，指定发生错误时的回调函数：

　　f1().then(f2).fail(f3);

而且，它还有一个前面三种方法都没有的好处：如果一个任务已经完成，再添加回调函数，该回调函数会立即执行。所以，你不用担心是否错过了某个事件或信号。这种方法的缺点就是编写和理解，都相对比较难。

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