陳浩

摘要：異步編程帶來(lái)的問(wèn)題在客戶端Javascript中并不明顯，但隨著服務(wù)器端Javascript越來(lái)越廣的被使用，大量的異步IO操作使得該問(wèn)題變得明顯。許多不同的方法都可以解決這個(gè)問(wèn)題，本文針對(duì)此問(wèn)題討論了一些方法。

關(guān)鍵詞：異步編程；Javascript；異步IO

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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 異步編程簡(jiǎn)述

異步指的是函數(shù)的調(diào)用并不直接返回執(zhí)行的結(jié)果，而往往是通過(guò)回調(diào)函數(shù)異步的執(zhí)行?；卣{(diào)函數(shù)，其實(shí)就是調(diào)用用戶提供的函數(shù)，該函數(shù)往往是以參數(shù)的形式提供的?；卣{(diào)函數(shù)并不一定是異步執(zhí)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，回調(diào)函數(shù)是被同步執(zhí)行的。大部分語(yǔ)言都支持回調(diào)，C++可用通過(guò)函數(shù)指針或者回調(diào)對(duì)象，Java一般也是使用回調(diào)對(duì)象。

在Javascript中有很多通過(guò)回調(diào)函數(shù)來(lái)執(zhí)行的異步調(diào)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，匿名函數(shù)會(huì)在1000毫秒后異步觸發(fā)并執(zhí)行，完成打印控制臺(tái)的操作。也就是說(shuō)在異步操作的情境下，函數(shù)直接返回，把控制權(quán)交給回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)會(huì)在以后的某一個(gè)時(shí)間片被調(diào)度執(zhí)行。之所以要實(shí)現(xiàn)異步，則需要熟悉Javascript的線程模型。

2 Javascript線程模型和事件驅(qū)動(dòng)

Javascript是單線程的，為了能實(shí)現(xiàn)異步執(zhí)行，就需要明白Javascript在瀏覽器中的事件驅(qū)動(dòng)（event driven）機(jī)制。事件驅(qū)動(dòng)一般通過(guò)事件循環(huán)（event loop）和事件隊(duì)列（event queue）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。假定瀏覽器中有一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于事件調(diào)度的實(shí)例，該實(shí)例可以是一個(gè)線程，我們可以稱(chēng)之為事件分發(fā)線程event dispatch thread，該實(shí)例的工作就是一個(gè)不結(jié)束的循環(huán)，從事件隊(duì)列中取出事件，處理所有很事件關(guān)聯(lián)的回調(diào)函數(shù)（event handler）。注意回調(diào)函數(shù)是在Javascript的主線程中運(yùn)行的，而非事件分發(fā)線程中，以保證事件處理不會(huì)發(fā)生阻塞。

通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，可以想象Javascript的編程模型就是響應(yīng)一系列的事件，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。很多UI框架都采用這樣的模型。異步的主要目的是處理非阻塞，在和HTML交互的過(guò)程中，會(huì)需要一些IO操作，如果這些操作是同步的，就會(huì)阻塞其它操作，用戶的體驗(yàn)就是頁(yè)面失去了響應(yīng)。

由此可見(jiàn)Javascript通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，在單線程模型下，以異步回調(diào)函數(shù)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)非阻塞的IO操作。

3 Javascript異步編程的缺陷

Javascript的單線程模型有很多好處，但同時(shí)也帶來(lái)了很多問(wèn)題。

3.1 代碼可讀性

如果某個(gè)操作需要經(jīng)過(guò)多個(gè)非阻塞的IO操作，每一個(gè)結(jié)果都是通過(guò)回調(diào)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

}）

}）

}）

}）

}）

意大利面條式的代碼很難維護(hù)。這樣的情況更多的會(huì)發(fā)生在server side的情況下。

3.2 流程控制

異步帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是流程控制，例如要訪問(wèn)三個(gè)網(wǎng)站的內(nèi)容，當(dāng)三個(gè)網(wǎng)站的內(nèi)容都得到后，合并處理，然后發(fā)給后臺(tái)。具體代碼如下：

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

}

}}）；

}

通過(guò)檢查result的長(zhǎng)度的方式來(lái)決定是否所有的請(qǐng)求都處理完成，這種方式不可靠。

3.3 異常和錯(cuò)誤處理

在異步的方式下，異常處理分布在不同的回調(diào)函數(shù)中，無(wú)法在調(diào)用的時(shí)候通過(guò)try…catch的方式來(lái)處理異常， 所以很難做到有效清楚。

4 改進(jìn)式Javascript異步編程方案

為了解決Javascript異步編程帶來(lái)的問(wèn)題，提出了以下改進(jìn)式解決方案。

Promise對(duì)象曾經(jīng)以多種形式存在于很多語(yǔ)言中。Promise的核心是它的then方法，我們可以使用這個(gè)方法從異步操作中得到返回值，或者是異常。then有兩個(gè)可選參數(shù)，分別處理成功和失敗的情景。

var promise = doSomethingAync（）

promise.then（onFulfilled， onRejected）

異步調(diào)用doSomethingAync返回一個(gè)Promise對(duì)象promise，調(diào)用promise的then方法來(lái)處理成功和失敗。和以前的區(qū)別在于，首先異步操作有了返回值，雖然該值只是一個(gè)對(duì)未來(lái)的承諾；其次通過(guò)使用then，程序員可以有效的控制流程異常處理，決定如何使用這個(gè)來(lái)自未來(lái)的值。

Promise提供更便捷的流程控制，例如Promise.all（）可以解決需要并發(fā)的執(zhí)行若干個(gè)異步操作，等所有操作完成后進(jìn)行處理。

var p1 = async1（）；

var p2 = async2（）；

var p3 = async3（）；

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

// do something when all three asychronized operation finished

}）；

對(duì)于異常處理，

doA（）

.then（doB）

.then（null，function（error）{

// error handling here

}）

如果doA失敗，它的Promise會(huì)被拒絕，處理鏈上的下一個(gè)onRejected會(huì)被調(diào)用，在這個(gè)例子中就是匿名函數(shù)function（error）{}。比起原始的回調(diào)方式，不需要在每一步都對(duì)異常進(jìn)行處理。

5 總結(jié)

隨著ES6的定義，Javascript的語(yǔ)法變得越來(lái)越豐富，更多的功能帶來(lái)了很多便利，原本簡(jiǎn)潔，單一目的的Javascript變得復(fù)雜，要承擔(dān)更多的任務(wù)，本文討論了一些方法，具體需要根據(jù)情況選擇一個(gè)適合的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李世勝.基于預(yù)測(cè)的JavaScript類(lèi)型系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2012（2）.

[2] 楊俊.JavaScript面向?qū)ο缶幊烫轿鯷J].辦公自動(dòng)化，2010（8）.

[3] 錢(qián)宇虹.如何用Java回調(diào)和線程實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用[J].軟件工程師，2013（10）.

[4] 吳通.基于動(dòng)態(tài)分析的JavaScript代碼推薦[J].計(jì)算機(jī)工程，2014（10）.