JavaScript异步编程的4种方法

JavaScript异步模式概述

JavaScript语言的运行环境采用"单线程"（single thread）机制。这意味着同一时刻只能执行一个任务，所有任务必须按顺序排队，前一个任务结束后才能执行下一个。这种模式虽然实现简单且环境单纯，但一旦某个任务耗时过长（如死循环），后续任务将被阻塞，导致浏览器无响应或页面假死。为此，JavaScript将任务执行分为同步（Synchronous）和异步（Asynchronous）两种模式。同步模式下，程序执行顺序与任务排列一致，后一个任务需等待前一个结束；而异步模式下，每个任务拥有回调函数，前一个任务结束后执行的是回调而非下一个任务，后一个任务无需等待前一个即可启动，因此程序执行顺序与任务排列不一致。异步模式至关重要：浏览器端耗时操作应异步执行以防失去响应（如Ajax操作）；服务器端因单线程限制，若同步处理所有HTTP请求会导致性能骤降，故异步几乎是唯一选择。

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。

事件监听与发布/订阅模式

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事件，从而开始执行f2。

这种方法的优点是比较容易理解，可以绑定多个事件，每个事件可以指定多个回调函数，而且可以"去耦合"（Decoupling），有利于实现模块化。缺点是整个程序都要变成事件驱动型，运行流程会变得很不清晰。

三、发布/订阅

上一节的"事件"，完全可以理解成"信号"。

我们假定，存在一个"信号中心"，某个任务执行完成，就向信号中心"发布"（publish）一个信号，其他任务可以向信号中心"订阅"（subscribe）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做"发布/订阅模式"（publish-subscribe pattern），又称"观察者模式"（observer pattern）。

这个模式有多种实现，下面采用的是Ben Alman的Tiny Pub/Sub，这是jQuery的一个插件。

首先，f2向"信号中心"jQuery订阅"done"信号。

jQuery.subscribe("done", f2);

然后，f1进行如下改写：

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。

Promises对象规范

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。