同步异步 js异步操作 单线程模型 同步任务和异步任务 任务队列和事件循环 实现异步操作的模式

JS同步和异步

一、单线程模型

JavaScript是一门单线程的语言，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。

看下面一段代码在浏览器中的执行的结果：

console.log( "1" );
alert("2");
console.log( "3" );

可以看到当打开浏览器时，先输出了1，然后弹出2，点击确定才输出3（alert是同步的，会阻塞任务的执行，只有点击确定时才会继续往下执行）。

二、同步任务和异步任务

在JavaScript中，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：

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。就像打电话一样，一个手机只能接一个电话，第二个电话想要接进来，就必须等第一个电话结束。

异步任务：

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。

看下面一段代码在浏览器中的执行的结果：

console.log("1");
setTimeout(function () {
     
	console.log("2");
}, 500);
console.log("3");

定时器是异步任务，输出3时并没有等定时器执行完毕就输出了。

三、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）”

看下面一段代码在浏览器中的执行的结果：

console.log("1");
setTimeout(function () {
     
	console.log("2");
}, 0);
console.log("3");
alert("4");
setTimeout(function () {
     
	console.log("5");
}, 0);
console.log("6");

可以看到2开始没有输，出因为它是异步任务，不在主程序而在任务队列，虽然定时器设置的是0秒后执行，但是在主程序执行完前它是不会执行的。而弹出提示框4是同步操作，没有点击确定前，会阻塞主程序里的任务执行。点击确定后继续执行主程序输出6，到此主程序执行完毕，开始执行任务队列的任务输出2和5。

四、实现异步操作的模式

1. 回调函数

实现异步编程最简单基本的方法。有两个函数fun1和fun2，后者需等待前者的执行完毕后才能执行。

function fun1(){
     
    setTimeout(function(){
     
		console.log("1")  
    },500)
}
function fun2(){
     
    console.log("2")
}
fun1();
fun2();

// 2,1

上面代码的问题在于，如果fun1是异步操作，fun2会立即执行，不会等到fun1结束再执行

function fun1(callback) {
     
setTimeout(function () {
     
	console.log("1");
	callback();
}, 500);        
}
function fun2() {
     
	console.log("2");
}
fun1(fun2);

回调函数的优点是简单、容易理解和实现，缺点是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。

2. 事件监听

采用事件驱动模式。异步任务的执行不取决于代码的顺序，而取决于某个事件是否发生

//这里采用的是jQuery的写法

fun1.on('done', fun2);
//当fun1发生done事件，就执行fun2。然后，对fun1进行改写：

function fun1(){
     
    setTimeout(function () {
     
        // fun1的任务代码
        fun1.trigger('done');
    }, 1000);
}

上面代码中，fun1.trigger('done')表示，执行完成后，立即触发done事件，从而开始执行fun2。

这种方法的优点是比较容易理解，可以绑定多个事件，每个事件可以指定多个回调函数，而且可以去耦合（decoupling），有利于实现模块化。缺点是整个程序都要变成事件驱动型，运行流程会变得很不清晰。阅读代码的时候，很难看出主流程。

3. 发布/订阅模式

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

鄙视题：

以下代码输出什么

for(var i = 0; i < 5 ;i++){
     
	setTimeout(function(){
     
		console.log(i)
	},500)
}

异步任务会在任务队列等待主程序执行完毕才执行， i = 5 主程序执行完毕，执行任务队列，此刻输出i= 5，所以答案为5个5。

参考资料：《JavaScript 语言入门教程》