JavaScript實現非同步的4種方法

你可能知道，Javascript語言的執行環境是”單執行緒“（single thread）。

所謂”單執行緒”，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；壞處是隻要有一個任務耗時很長，後面的任務都必須排隊等著，會拖延整個程式的執行。常見的瀏覽器無響應（假死），往往就是因為某一段Javascript程式碼長時間執行（比如死迴圈），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撥函式（callback），前一個任務結束後，不是執行後一個任務，而是執行回撥函式，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，避免瀏覽器失去響應，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，因為執行環境是單執行緒的，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。

本文總結了”非同步模式”程式設計的4種方法，理解它們可以讓你寫出結構更合理、效能更出色、維護更方便的Javascript程式。

一、回撥函式

這是非同步程式設計最基本的方法。

假定有兩個函式f1和f2，後者等待前者的執行結果。

　　f1();

　　f2();

如果f1是一個很耗時的任務，可以考慮改寫f1，把f2寫成f1的回撥函式。

　　function f1(callback){

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務程式碼

　　　　　　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不會堵塞程式執行，相當於先執行程式的主要邏輯，將耗時的操作推遲執行。

回撥函式的優點是簡單、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撥函式。

二、事件監聽

另一種思路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。

還是以f1和f2為例。首先，為f1繫結一個事件（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的任務程式碼

　　　　　　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，可以繫結多個事件，每個事件可以指定多個回撥函式，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，執行流程會變得很不清晰。

三、釋出/訂閱

上一節的”事件”，完全可以理解成”訊號”。

我們假定，存在一個”訊號中心”，某個任務執行完成，就向訊號中心”釋出”（publish）一個訊號，其他任務可以向訊號中心”訂閱”（subscribe）這個訊號，從而知道什麼時候自己可以開始執行。這就叫做”釋出/訂閱模式”（publish-subscribe pattern），又稱”觀察者模式”（observer pattern）。

這個模式有多種實現，下面採用的是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的任務程式碼

　　　　　　jQuery.publish("done");

　　　　}, 1000);

　　}

jQuery.publish("done")的意思是，f1執行完成後，向”訊號中心”jQuery釋出”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。因為我們可以通過檢視”訊息中心”，瞭解存在多少訊號、每個訊號有多少訂閱者，從而監控程式的執行。

四、Promises物件

Promises物件是CommonJS工作組提出的一種規範，目的是為非同步程式設計提供統一介面。

簡單說，它的思想是，每一個非同步任務返回一個Promise物件，該物件有一個then方法，允許指定回撥函式。比如，f1的回撥函式f2,可以寫成：

　　f1().then(f2);

f1要進行如下改寫（這裡使用的是jQuery的實現）：

　　function f1(){

　　　　var dfd = $.Deferred();

　　　　setTimeout(function () {

　　　　　　// f1的任務程式碼

　　　　　　dfd.resolve();

　　　　}, 500);

　　　　return dfd.promise;

　　}

這樣寫的優點在於，回撥函式變成了鏈式寫法，程式的流程可以看得很清楚，而且有一整套的配套方法，可以實現許多強大的功能。

比如，指定多個回撥函式：

　　f1().then(f2).then(f3);

再比如，指定發生錯誤時的回撥函式：

　　f1().then(f2).fail(f3);

而且，它還有一個前面三種方法都沒有的好處：如果一個任務已經完成，再新增回撥函式，該回撥函式會立即執行。所以，你不用擔心是否錯過了某個事件或訊號。這種方法的缺點就是編寫和理解，都相對比較難。