(82)Wangdao.com第十六天_JavaScript 异步操作

异步操作

单线程模型
- 指的是，JavaScript 只在一个线程上运行
- 也就是说，JavaScript 同时只能执行一个任务，其他任务都必须在后面排队等待
  - 注意，JavaScript 只在一个线程上运行，不代表 JavaScript 引擎只有一个线程。

事实上，JavaScript 引擎有多个线程，单个脚本只能在一个线程上运行（称为主线程），其他线程都是在后台配合

- JavaScript 之所以采用单线程，而不是多线程，跟历史有关系。

为了利用多核 CPU 的计算能力，HTML5 提出 Web Worker 标准，允许 JavaScript 脚本创建多个线程，但是子线程完全受主线程控制，且不得操作 DOM。所以，这个新标准并没有改变 JavaScript 单线程的本质。

- 同步任务和异步任务

程序里面所有的任务，可以分成两类：同步任务（synchronous）和异步任务（asynchronous）

- - 同步任务
    - 是那些没有被引擎挂起、在主线程上排队执行的任务。
    - 只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务。

- - 异步任务
    - 是那些被引擎放在一边，不进入主线程、而进入任务队列的任务。
    - 只有引擎认为某个异步任务可以执行了（比如 Ajax 操作从服务器得到了结果），该任务（采用回调函数的形式）才会进入主线程执行。
    - 排在异步任务后面的代码，不用等待异步任务结束会马上运行，也就是说，异步任务不具有”堵塞“效应。
    - 举例来说
      - Ajax 操作可以当作同步任务处理，也可以当作异步任务处理，由开发者决定。
        
        如果是同步任务，主线程就等着 Ajax 操作返回结果，再往下执行；
        
        如果是异步任务，主线程在发出 Ajax 请求以后，就直接往下执行，等到 Ajax 操作有了结果，主线程再执行对应的回调函数

- 任务队列和事件循环

JavaScript 运行时，除了一个正在运行的主线程，引擎还提供一个任务队列（task queue），

里面是各种需要当前程序处理的异步任务。（实际上，根据异步任务的类型，存在多个任务队列。为了方便理解，这里假设只存在一个队列。）

首先，主线程会去执行所有的同步任务。等到同步任务全部执行完，就会去看任务队列里面的异步任务。
如果满足条件，那么异步任务就重新进入主线程开始执行，这时它就变成同步任务了。
等到执行完，下一个异步任务再进入主线程开始执行。一旦任务队列清空，程序就结束执行。

异步任务的写法通常是回调函数。
- 一旦异步任务重新进入主线程，就会执行对应的回调函数。
- 如果一个异步任务没有回调函数，就不会进入任务队列，也就是说，不会重新进入主线程，因为没有用回调函数指定下一步的操作。

JavaScript 引擎怎么知道异步任务有没有结果，能不能进入主线程呢？
- 答案就是引擎在不停地检查，一遍又一遍，只要同步任务执行完了，引擎就会去检查那些挂起来的异步任务，是不是可以进入主线程了。
- 这种循环检查的机制，就叫做事件循环（Event Loop）。
- 维基百科的定义是：“事件循环是一个程序结构，用于等待和发送消息和事件（a programming construct that waits for and dispatches events or messages in a program）”。

异步操作的模式

回调函数
- 是异步操作最基本的方法
  - 下面是两个函数f1和f2，编程的意图是f2必须等到f1执行完成，才能执行
```
function f1() {
    // ...
}

function f2() {
    // ...
}

f1();
f2();
```
    上面代码的问题在于，如果f1是异步操作，f2会立即执行，不会等到f1结束再执行
    - 这时，可以考虑改写f1，把f2写成f1的回调函数
      function f1(callback) { // ... callback(); } function f2() { // ... } f1(f2);

- - - 回调函数的优点：
      - 简单、容易理解和实现
    - 回调函数的缺点：
      - 不利于代码的阅读和维护，
      - 各个部分之间高度耦合（coupling），使得程序结构混乱、流程难以追踪（尤其是多个回调函数嵌套的情况），
      - 而且每个任务只能指定一个回调函数

- - 事件监听

”发布/订阅模式”（publish-subscribe pattern），又称“观察者模式”（observer pattern）

事件完全可以理解成”信号“，如果存在一个”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。

- - - 可以用多种方式实现这个模式
      - 采用的是 Ben Alman 的 Tiny Pub/Sub，这是 jQuery 的一个插件

异步操作的流程控制
- - 如果有多个异步操作，就存在一个流程控制的问题：如何确定异步操作执行的顺序，以及如何保证遵守这种顺序。
- 串行执行：
  - 我们可以编写一个流程控制函数，让它来控制异步任务，一个任务完成以后，再执行另一个。
```
var items = [ 1, 2, 3, 4, 5, 6 ];
var results = [];

function async(arg, callback) {
    console.log('参数为 ' + arg +' , 1秒后返回结果');
    setTimeout(function () { callback(arg * 2); }, 1000);
}

function final(value) {
    console.log('完成: ', value);
}

function series(item) {
    if(item) {
        async( item, function(result) {
            results.push(result);
            return series(items.shift());
        });
    } else {
        return final(results[results.length - 1]);
    }
}

series(items.shift());
```
  - 函数 series() 就是串行函数，它会依次执行异步任务，所有任务都完成后，才会执行final函数。
  - items[] 数组保存每一个异步任务的参数，results[] 数组保存每一个异步任务的运行结果。
  - 注意，上面的写法需要六秒，才能完成整个脚本。

并行执行

流程控制函数也可以并行执行，即所有异步任务同时执行，等到全部完成以后，才执行 final 函数

var items = [ 1, 2, 3, 4, 5, 6 ];
var results = [];

function async(arg, callback) {
    console.log('参数为 ' + arg +' , 1秒后返回结果');
    setTimeout(function () { callback(arg * 2); }, 1000);
}

function final(value) {
    console.log('完成: ', value);
}

items.forEach(function(item) {
    async(item, function(result){
        results.push(result);
        if(results.length === items.length) {
            final(results[results.length - 1]);
        }
    })
});

- - - - 上面代码中，forEach方法会同时发起六个异步任务，等到它们全部完成以后，才会执行 final 函数
    - 相比而言，上面的写法只要一秒，就能完成整个脚本。
    - 这就是说，并行执行的效率较高，比起串行执行一次只能执行一个任务，较为节约时间。
    - 但是问题在于如果并行的任务较多，很容易耗尽系统资源，拖慢运行速度。因此有了第三种流程控制方式

并行与串行的结合

所谓并行与串行的结合，就是设置一个门槛，每次最多只能并行执行 n 个异步任务，这样就避免了过分占用系统资源。

var items = [ 1, 2, 3, 4, 5, 6 ];
var results = [];
var running = 0;
var limit = 2;

function async(arg, callback) {
    console.log('参数为 ' + arg +' , 1秒后返回结果');
    setTimeout(function () { callback(arg * 2); }, 1000);
}

function final(value) {
    console.log('完成: ', value);
}

function launcher() {
    while(running < limit && items.length > 0) {
        var item = items.shift();
        async(item, function(result) {
            results.push(result);
            running--;
            if(items.length > 0) {
                launcher();
            } else if(running == 0) {
                final(results);
            }
        });
        running++;
    }
}

launcher();

上面代码中，最多只能同时运行两个异步任务。变量 running 记录当前正在运行的任务数，只要低于门槛值，就再启动一个新的任务，如果等于 0，就表示所有任务都执行完了，这时就执行 final() 函数。

这段代码需要三秒完成整个脚本，处在串行执行和并行执行之间。
通过调节limit变量，达到效率和资源的最佳平衡。

--------小尾巴 ________一个人欣赏-最后一朵颜色的消逝-忠诚于我的是·一颗叫做野的心.决不受人奴役.怒火中生的那一刻·终将结束...