Node 初探异步编程

从C/C++转过来最开始不适应的就是这个了吧。=-=

Node是单线程，那么怎么提高效率？怎么解决一些阻塞问题？Node的基因里使用了异步IO，上次在http://www.cnblogs.com/zhangmingzhao/p/7564738.html 已经说到这个问题，Node的异步机制往往伴随着回调。

先看一个关于CPU的例子来比较同步和异步：

　　同步：CPU需要计算10个数据，每计算一个结果后，将其写入磁盘，等待写入成功后，再计算下一个数据，直到完成。

　　异步：CPU需要计算10个数据，每计算一个结果后，将其写入磁盘，不等待写入成功与否的结果，立刻返回继续计算下一个数据，计算过程中可以收到之前写入是否成功的通知，直到完成。

如过没有异步，CPU写入磁盘等待返回的结果的等待时间也被无情的消耗了。来看一段代码：

我们期待的结果是1，但是结果确实0。为什么呢？

这个就是node的异步机制。我们先执行了plus，没有等2秒，而是直接运行下一句打印函数，此时的c值还是0.

那怎么解决这个问题呢?

传入回调函数来解决。

我们来给plus传入一个callback函数，如下：

运行结果，打印出1。

由于异步的高效性，node.js设计之初就考虑做为一个高效的web服务器，作者理所当然地使用了异步机制，并贯穿于整个node.js的编程模型中，新手在使用node.js编程时，往往会羁绊于由于其他编程语言的习惯，比如C/C++，觉得无所适从。我们可以从以下一段简单的睡眠程序代码窥视出他们的区别。

我们来写一个Java的：

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i;
        SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");//设置日期格式
        for(i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(df.format(new Date()));
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

运用Java中线程的sleep来得到如下结果：

2017-09-22 18:53:41
2017-09-22 18:53:43
2017-09-22 18:53:45
2017-09-22 18:53:47
2017-09-22 18:53:49
2017-09-22 18:53:51
2017-09-22 18:53:53
2017-09-22 18:53:55
2017-09-22 18:53:57
2017-09-22 18:53:59

我们把代码直译成Node版本：

function test() {
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
        console.log(new Date);
        setTimeout(function(){}, 2000);    //睡眠2秒，然后再进行一下次for循环打印
    }
};
test();

我们发现这个结果几乎是同时打印出来，2秒并没有起到什么作用。

setTimeout的第二个参数表示该时间之后在执行第一个参数表示的callback函数。

因此我们可以分析，由于Node.js的异步机制，setTimeout每个for循环到此之后，都注册了一个2秒后执行的回调函数然后立即返回马上执行console.log(new Date)，导致了所有打印的时间都是同一个点。然而这个函数仅仅是注册，空函数什么事都没做。那么我这样呢：

for (var i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(function() {
        console.log(new Date);
    }, 2000);
}

结果是等了2秒后，一下子打印了10个

还是异步特性，我们可以这样理解，for循环里每次setTimeout注册了2秒之后执行的一个打印时间的回调函数，没有等2秒，而是立即返回，再执行setTimeout，如此反复直到for循环结束，因为执行速度太快，导致同一个时间点注册了10个2秒后执行的回调函数，然后for循环结束，因此导致了2秒后所有回调函数的立即执行。

继续测试，我们加上 console.log("before FOR: " + new Date)和之后console.log("after FOR: " + new Date)

console.log("before FOR: " + new Date)
for (var i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(function() {
        console.log(new Date);
    }, 2000);
}
console.log("after FOR: " + new Date)

这个与一开始的例子差不多，中间的延迟不影响下面代码的运行。

before和after几乎在同一时刻运行

而定时器中的回调函数则按要求的2秒之后执行，也是同一秒内执行完毕。那么如何实现最初Java语言每隔2秒打印一个系统时间的需求函数呢，这样写，结果也可以达到要求：

function test() {
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
        console.log(new Date);
        wsleep(2000);    //睡眠2秒，然后再进行一下次for循环打印
    }
};
test();

function wsleep(milliSecond) {
    var startTime = new Date().getTime();
    while(new Date().getTime() <= milliSecond + startTime) {
    }
}

但是在实际情况中是不会这么写的，这样阻塞了CPU20s的时间，而不能干其他事，异步的存在就是提高效率。

还有这样写可能会更帮助理解：

for (var i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(function () {
        console.log(new Date());
    }, 2000*(i+1));
}

我们发现打印的都是结果i为0时注册的函数。