您的位置: 首页  >  文章  >  JS 基础之异步（一）

JS 基础之异步（一）

分类: 文章 • 2024-06-25 10:45:40

已知，JS是单线程的，天生异步，适合IO密集型，不适合CPU密集型，但是，为什么是异步的喃，异步由何而来的喃，我们将在这里逐渐讨论实现

单线程的JavaScript

所谓单线程，是指在JS引擎中负责解释和执行JS代码的线程唯一，同一时间上只能执行一件任务。

首先为什么要引入单线程喃？

原因：避免DOM渲染的冲突

  • 浏览器需要渲染DOM
  • JS可以修改DOM结构
  • JS执行时，浏览器DOM渲染停止
  • 两段JS不能同时执行（都修改DOM就冲突了）
  • webworker支持多线程，但是不能访问DOM

引入单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。这同时又导致了一个问题：如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。

// 实例1
var i, sum = 0
for(i = 0; i < 1000000000; i ++) {
    sum += i
}
console.log(sum)

// 实例2
console.log(1)
alert('hello')
console.log(2)

在实例1中，sum并不能立刻打印出来，必须在for循环执行完成之后才能执行console.log(sum)。在实例2中，浏览器先打印1，然后弹出弹框，点击确定后才执行console.log(2)。

总结：

  • 优点：实现比较简单，执行环境相对单纯
  • 缺点：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，JS语言将任务的执行模式分为两种：同步和异步

同步与异步

  1. 同步

    A(args...)

    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。

    let a = 1
Math.floor(a)
console.log(a)

  2. 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);
});

    JavaScript采用异步编程原因有两点，一是JavaScript是单线程，二是为了提高CPU的利用率。

异步过程

fs.readFile('data.json', 'utf8', function(err, data) {
    console.log(data)
})

在执行这段代码时，fs.readFile函数返回时，并不会立刻打印data，只有data.json读取完成时才打印。也就是异步函数fs.readFile执行很快，但后面还有工作线程执行异步任务、通知主线程、主线程回调等操作，这个过程就叫做异步过程。

主线程发起一个异步操作，相应的工作线程接受请求并告知主线程已收到（异步函数返回）；只线程继续执行后面的任务，同时工作线程执行异步任务；工作线程完成任务后，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）。

工作线程在异步操作完成后通知主线程，那么这个通知机制又是如何显现喃？答案就是就是消息队列与事件循环。

消息队列与事件循环

工作线程将消息放在消息队列，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。
  1. 事件循环（eventloop）

主线成不断的从消息队列中取消息，执行消息，这个过程称为事件循环，这种机制叫事件循环机制，取一次消息并执行的过程叫一次循环。

大致实现过程如下：

while(true) {
    var message = queue.get()
    execute(message)
}

举个例子：

$.ajax({
    url: 'xxxx',
    success: function(result) {
        console.log(1)
    }
})
setTimeout(function() {
    console.log(2)
}, 100)
setTimeout(function() {
    console.log(3)
})
console.log(4)

// 主线程
console.log(4)

// 异步队列
function () {
    console.log(3)
}
function () { // 100ms后
    console.log(2)
}
function() { // ajax加载完成之后
    console.log(1)
}

// output：4321 或 4312

事件循环是JS实现异步的具体解决方案，其中同步代码，直接执行；异步函数先放在异步队列中，待同步函数执行完毕后，轮询执行 异步队列 的回调函数。

  1. 消息队列

其中，消息就是注册异步任务时添加的回调函数。

$.ajax('XXX', function(res) {
    console.log(res)
})
...

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XXX，拿到请求后，会封装成JS对象，然后构造一条消息：

// 消息队列里的消息
var message = function () {
    callback(response)
}

其中callback是AJAX网络请求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。

JS 基础之异步（一）

异步过程中的回调函数，一定不在当前这一轮事件循环中执行。

异步与事件

消息队列中的每条消息实际上都对应着一个事件。

其中一个重要的一步过程过程就是：DOM事件

var button = document.getElementById('button1')
button.addEventLister('click', function(e) {
    console.log('事件')
})

从异步的角度看，addEventLister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在消息队列中，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。我觉得它的存在就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(fn, 1000)
// 可以看成：
timer.addEventLister('timeout', 1000, fn)

其中关于事件的详细描述，事件绑定、事件监听、事件委托

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。

那么异步的实现方式有哪些喃？

  • ES6之前：callback、eventloop、Promise
  • ES6：Generator
  • ES7:Async/Await

相关推荐