基于Javascript 的异步编程分析

陈浩

摘要：异步编程带来的问题在客户端Javascript中并不明显，但随着服务器端Javascript越来越广的被使用，大量的异步IO操作使得该问题变得明显。许多不同的方法都可以解决这个问题，本文针对此问题讨论了一些方法。

关键词：异步编程；Javascript；异步IO

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0080-02

Abstract： Asynchronous programming problems caused by the client Javascript is not obvious， but with the server-side Javascript is used more widely， a large number of asynchronous IO operation so that the problem becomes apparent. Many different methods can solve this problem， this paper discusses some of the ways this problem.

Key words： Asynchronous Programming； Javascript； Asynchronous IO

1 JavaScript 异步编程简述

异步指的是函数的调用并不直接返回执行的结果，而往往是通过回调函数异步的执行。回调函数，其实就是调用用户提供的函数，该函数往往是以参数的形式提供的。回调函数并不一定是异步执行的。

varfn = function（callback） {

// do something here

…

callback.apply（this， para）；

}；

varmycallback = function（parameter） {

// do someting in customer callback

}；

// call the fn with callback as parameter

fn（mycallback）；

上述的例子中，回调函数是被同步执行的。大部分语言都支持回调，C++可用通过函数指针或者回调对象，Java一般也是使用回调对象。

在Javascript中有很多通过回调函数来执行的异步调用，例如setTimeout（）或者setInterval（）

setTimeout（function（）{

console.log（"this will be exectued after 1 second！"）；

}，1000）；

上例中，setTimeout直接返回，匿名函数会在1000毫秒后异步触发并执行，完成打印控制台的操作。也就是说在异步操作的情境下，函数直接返回，把控制权交给回调函数，回调函数会在以后的某一个时间片被调度执行。之所以要实现异步，则需要熟悉Javascript的线程模型。

2 Javascript线程模型和事件驱动

Javascript是单线程的，为了能实现异步执行，就需要明白Javascript在浏览器中的事件驱动（event driven）机制。事件驱动一般通过事件循环（event loop）和事件队列（event queue）来实现的。假定浏览器中有一个专门用于事件调度的实例，该实例可以是一个线程，我们可以称之为事件分发线程event dispatch thread，该实例的工作就是一个不结束的循环，从事件队列中取出事件，处理所有很事件关联的回调函数（event handler）。注意回调函数是在Javascript的主线程中运行的，而非事件分发线程中，以保证事件处理不会发生阻塞。

通过事件驱动机制，可以想象Javascript的编程模型就是响应一系列的事件，执行对应的回调函数。很多UI框架都采用这样的模型。异步的主要目的是处理非阻塞，在和HTML交互的过程中，会需要一些IO操作，如果这些操作是同步的，就会阻塞其它操作，用户的体验就是页面失去了响应。

由此可见Javascript通过事件驱动机制，在单线程模型下，以异步回调函数的形式来实现非阻塞的IO操作。

3 Javascript异步编程的缺陷

Javascript的单线程模型有很多好处，但同时也带来了很多问题。

3.1 代码可读性

如果某个操作需要经过多个非阻塞的IO操作，每一个结果都是通过回调如下所示：

operation1（function（err， result） {

operation2（function（err， result） {

operation3（function（err， result） {

operation4（function（err， result） {

operation5（function（err， result） {

// do something useful

}）

}）

}）

}）

}）

意大利面条式的代码很难维护。这样的情况更多的会发生在server side的情况下。

3.2 流程控制

异步带来的另一个问题是流程控制，例如要访问三个网站的内容，当三个网站的内容都得到后，合并处理，然后发给后台。具体代码如下：

varurls = ['url1'，'url2'，'url3']；

var result = []；

for （var i = 0， len = urls.length（）； i

$.ajax（{

url： urls[i]，

context： document.body，

success： function（）{

//do something on success

result.push（"one of the request done successfully"）；

if （result.length === urls.length（）） {

//do something when all the request is completed successfully

}

}}）；

}

通过检查result的长度的方式来决定是否所有的请求都处理完成，这种方式不可靠。

3.3 异常和错误处理

在异步的方式下，异常处理分布在不同的回调函数中，无法在调用的时候通过try…catch的方式来处理异常， 所以很难做到有效清楚。

4 改进式Javascript异步编程方案

为了解决Javascript异步编程带来的问题，提出了以下改进式解决方案。

Promise对象曾经以多种形式存在于很多语言中。Promise的核心是它的then方法，我们可以使用这个方法从异步操作中得到返回值，或者是异常。then有两个可选参数，分别处理成功和失败的情景。

var promise = doSomethingAync（）

promise.then（onFulfilled， onRejected）

异步调用doSomethingAync返回一个Promise对象promise，调用promise的then方法来处理成功和失败。和以前的区别在于，首先异步操作有了返回值，虽然该值只是一个对未来的承诺；其次通过使用then，程序员可以有效的控制流程异常处理，决定如何使用这个来自未来的值。

Promise提供更便捷的流程控制，例如Promise.all（）可以解决需要并发的执行若干个异步操作，等所有操作完成后进行处理。

var p1 = async1（）；

var p2 = async2（）；

var p3 = async3（）；

Promise.all（[p1，p2，p3]）.then（function（）{

// do something when all three asychronized operation finished

}）；

对于异常处理，

doA（）

.then（doB）

.then（null，function（error）{

// error handling here

}）

如果doA失败，它的Promise会被拒绝，处理链上的下一个onRejected会被调用，在这个例子中就是匿名函数function（error）{}。比起原始的回调方式，不需要在每一步都对异常进行处理。

5 总结

随着ES6的定义，Javascript的语法变得越来越丰富，更多的功能带来了很多便利，原本简洁，单一目的的Javascript变得复杂，要承担更多的任务，本文讨论了一些方法，具体需要根据情况选择一个适合的方法。

参考文献：

[1] 李世胜.基于预测的JavaScript类型系统研究[J].计算机研究与发展，2012（2）.

[2] 杨俊.JavaScript面向对象编程探析[J].办公自动化，2010（8）.

[3] 钱宇虹.如何用Java回调和线程实现异步调用[J].软件工程师，2013（10）.

[4] 吴通.基于动态分析的JavaScript代码推荐[J].计算机工程，2014（10）.