一次搞懂-JavaScript之异步编程

前言

异步，就是非同步....

这节内容可能会有点枯燥，但是却是 JavaScript 中非常重要的概念，非常有必要去学习。

目的

• 提升开发效率，编写易维护的代码

引子问题

• 请求时候为什么页面卡死？？

$.ajax({
  url: "www.xx.com/api",
  async: false, // true
  success: function(result) {
    console.log(result);
  },
});

• 为什么数据更新了，DOM 却没有更新？？

// 异步批量更新DOM（vue-nextTick）
// <div id="app">{{num}}</div>
new Vue({
  el: "#app",
  data: {
    num: 0,
  },
  mounted() {
    let dom = document.getElementById("app");
    while (this.num !== 100) {
      this.num++;
    }
    console.log("Vue num=" + this.num, "DOM num=" + dom.innerHTML);
    // Vue num=100,DOM num=0
    // nextTick or setTimeout
  },
});

产生异步的原因

原因：单线程（一个时间点，只做一件事），浏览器的 JS 引擎是单线程导致的。

单线程是指在 JS 引擎中负责解释和执行 IavaScript 代码的线程只有一个，不妨叫它主线程。

所谓单线程，就是指一次只能完成一件任务。如果有多个任务，就必须排队，前面一个任务完成再执行后面一个任务。

先看看一下浏览器内核的线程图:

其中，渲染线程和 JS 线程互斥。

假设有两个函数，一个修改一个删除，同时操作一个 DOM 节点，假如有多个线程的话，两个线程一起执行，肯定就死锁了，就会有问题。

为什么 JS 要设计为单线程，因为浏览器的特殊环境。

单线程的优缺点：

这种模式的好处是实现起来比较简单，执行环境相对单纯；坏处是只要有一个任务耗时很长，后面的任务都必须排队等着，会拖延整个程序的执行。常见的浏览器无响应（假死），往往就是因为某一段 Javascript 代码长时间运行（比如死循环），导致整个页面卡在这个地方，其他任务无法执行。

常见的堵塞（死循环）：

while (true) {}

JS 在设计之初就以运行在浏览器中的脚本语言，所以也不想搞得这么复杂，就设计成了单线程，也就是，一个时间点，只能做一件事。

为了解决单线程堵塞这个缺点：产生了异步。

拿吃泡面举例：

• 同步：买泡面=》烧水（盯着）=》煮面=》吃泡面
• 异步：买泡面=》烧水（水开了热水壶响-回调）=》看电视=》煮面（面好了热水壶响-回调）=》看电视=》熟了叫我=》吃泡面

看电视就是异步操作，热水壶响，就是回调函数。

异步编程

JS 中大多的代码都是同步执行的，只有极个别的函数是异步执行的，异步执行的代码，则需要异步编程。

异步代码

setTimeout(() => {
  console.log("log2");
}, 0);
console.log("log1");
// ?? log1 log2

异步代码的特点：不是立即执行，而是需要等待，在未来的某一个时间点执行。

同步代码	异步代码
<script>代码	网络请求（Ajax）
I/O 操作	定时器（setTimeout、setInterval）
渲染操作	Promise（then）
	async/await

回调函数

异步代码最常见的写法就是使用回调函数。

• HTTP 网络请求（请求成功、识别后执行 xx 操作）
• DOM 事件绑定机制（用户触发事件后执行 xx 操作）
• 定时器（setTimeout、setInterval）（在达到设定时间后执行 xx 操作）

// 注意到click方法中是一个函数而不是一个变量
// 它就是回调函数
$("#btn_1").click(function() {
  alert("Btn 1 Clicked");
});
// 或者
function click() {
  // 它就是回调函数
  alert("Btn 1 Clicked");
}
$("#btn_1").click(click);

回调函数的缺点也很明显，容易产生回调地狱：

异步编程的三种方式

• callback

function getOneNews() {
  $.ajax({
    url: topicsUrl,
    success: function(res) {
      let id = res.data[0].id;
      $.ajax({
        url: topicOneUrl + id,
        success: function(ress) {
          console.log(ress);
          render(ress.data);
        },
      });
    },
  });
}

• promise

function getOneNews() {
  axios
    .get(topicsUrl)
    .then(function(response) {
      let id = response.data.data[0].id;
      return axios.get(topicOneUrl + id);
    })
    .then((res) => {
      render(res.data.data);
    })
    .catch(function(error) {
      console.log(error);
    });
}

• async/await

async function getOneNews() {
  let listData = await axios.get(topicsUrl);
  let id = listData.data.data[0].id;
  let data = await axios.get(topicOneUrl + id);
  render(data.data.data);
}

在线预览

预览地址：http://jsrun.net/s43Kp/embedded/all/light

问题？？

如果多个异步代码同时存在，那么执行顺序应该是怎样的？那个先执行、那个后执行了？

宏任务和微任务

异步代码的划分，异步代码分宏任务和微任务。

宏任务（不着急）	微任务(着急)
<script>整体代码	Promise
setTimeout/setInterval

事件循环（Event loop）

执行顺序：

1. 执行整体代码<script>（宏任务）
2. 执行所有微任务
3. 执行一个宏任务
4. 执行渲染线程
5. 2->3->2->3...依次循环（在 2、3 步中又创建了新的宏、微任务）

重复从宏任务和微任务队列里拿出任务去执行。

总结

因为浏览器设计的原因，JS 线程和渲染线程互斥，所以 JS 线程被设计成了单线程。

因为单线程执行一些操作（如网络请求）时有堵塞的问题，所有产生了异步。

因为有了异步，所以产生了异步编程，从而有了回调函数。

因为回调函数写多了会产生回调地狱，所有又有了解决回调地狱的 Promise 写法

自 ES7 标准后有了比 Promise 更加优雅的写法 ———— async/await 写法，也是异步编程的最终解决方法。

因为 JS 的代码分为同步和异步代码，同步代码的执行顺序不必多说，自上而下的执行。

但是如果有多个异步的代码，他的执行顺序又是怎么的呢？？

为了解决多个异步代码的执行顺序问了，有了事件循环（EventLoop），将异步任务区分为宏任务、微任务，依据规则依次执行。

至此 完！

练习

console.log("script start");
setTimeout(function() {
  console.log("timeout1");
}, 10);
new Promise((resolve) => {
  console.log("promise1");
  resolve();
  setTimeout(() => console.log("timeout2"), 10);
}).then(function() {
  console.log("then1");
});
console.log("script end");

写出 log 的输出结果，并说出理由。

参考

• 浅谈浏览器多进程与 JS 线程
• 一次搞懂-JS 事件循环之宏任务和微任务
• 【JS】深入理解事件循环,这一篇就够了!(必看)
• Tasks, microtasks, queues and schedules
• 浏览器的线程有哪些

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