Javascript語言的執行環境是"單執行緒"(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。常見的瀏覽器無回應(假死),往往是因為某一段Javascript程式碼長時間運作(例如死
#迴圈),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)和非同步(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,程式的執行順序與任務的排列順序是一致的、同步的;
"非同步模式"則完全不同,每一個任務有一個或多個回呼函數(callback),前一個任務結束後,不是執行後一個任務,而是
執行回呼函數,後一個任務則是不等前一個任務結束就執行,所以程式的執行順序與任務的排列順序是不一致的、非同步的。
"非同步模式"非常重要。在瀏覽器端,耗時很長的操作都應該非同步執行,避免瀏覽器失去回應,最好的例子就是Ajax操作。
在伺服器端,"非同步模式"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,伺服器效能會
急劇下降,很快就會失去響應。
"非同步模式"程式設計的4種方法:
一、回呼函數:這是非同步程式設計最基本的方法。
兩個函數f1,f2,如果f1是很耗時的任務,可以考慮改寫f1,把f2寫成f1的回呼函數。
function f1(callback){ setTimeout(function () { // f1的任务代码 callback(); }, 1000); }
執行程式碼就變成下面這樣:f1(f2);
採用這種方式,我們把同步操作變成了非同步操作,f1不會堵塞程式運行,相當於先執行程序的主要邏輯,將耗時的操作延遲執行。
回呼函數的優點是簡單、容易理解和部署,缺點是不利於程式碼的閱讀和維護,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
另一個想法是採用事件驅動模式。任務的執行不取決於程式碼的順序,而取決於某個事件是否發生。
以f1和f2為例。首先,為f1綁定一個事件(這裡採用的jQuery的寫法)。
f1.on('done', f2);
上面這行程式碼的意思是,當f1發生done事件,就執行f2。然後,對f1進行改寫:
function f1(){ setTimeout(function () { // f1的任务代码 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呼函數,而且可以"去耦合"(Decoupling),有利於實現模組化。缺點是整個程式都要變成事件驅動型,運作流程會變得很不清晰。
三、發布/訂閱(觀察者模式)
上一節的"事件",完全可以理解成"訊號"。
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),又稱為"觀察者模式"(observer pattern)。
這個模式有多種實現,以下採用的是Ben Alman的Tiny Pub/Sub,這是jQuery的一個外掛。
首先,f2向"訊號中心"jQuery訂閱"done"訊號。
jQuery.subscribe("done", f2);
然後,f1進行如下改寫:
function f1(){ setTimeout(function () { // f1的任务代码 jQuery.publish("done"); }, 1000); }
jQuery.publish("done")的意思是,f1執行完成後,向"訊號中心"jQuery發布"done"訊號,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。因為我們可以透過查看"訊息中心",了解存在多少訊號、每個訊號有多少訂閱者,從而監控程式的運作。
四、Promises物件
Promises物件是CommonJS工作小組提出的一種規範,目的是為非同步程式設計提供統一介面。
簡單說,它的想法是,每一個非同步任務返回一個Promise對象,該物件有一個then方法,允許指定回調函數。例如,f1的回呼函數f2,可以寫成:
f1().then(f2);
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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