JavaScript异步编程

1.前言

平时开发经常会用到js异步编程，由于前端展示页面都是基于网络机顶盒（IPTV的一般性能不太好，OTT较好），目前公司主要采取的异步编程的方式有setTimeout、setInterval、requestAnimationFrame、ajax，为什么会用到异步呢，就拿业务来说，若前端全部采取同步的方式，那加载图片、生成dom、网络数据请求都会大大增加页面渲染时长。

2.JS 运行机制

JS 是单线程运行的，这意味着两段代码不能同时运行，而是必须逐步地运行，所以在同步代码执行过程中，异步代码是不执行的。只有等同步代码执行结束后，异步代码才会被添加到事件队列中。

这里就涉及到执行栈和任务队列：

同步代码是依次存放在执行栈中，遵循LIFO原则；

异步代码存放在任务队列中，任务队列又分宏任务和微任务（微任务执行优先级高于宏任务），遵循FIFO原则；

请看下面代码执行的顺序（可以先思考一下看看与正确输出顺序是否一致）

function foo(){
    console.log('start...');
    return bar();
}
function bar(){
    console.log('bar...');
}
//这里采用ES6的箭头函数、Promise函数
var promise = new Promise(function(resolve,reject){
    console.log('promise...');
    resolve();
});
promise.then(()=>console.log('promise resolve...'));
setTimeout(()=>console.log('timeout...'),0);
foo()
console.log('end...');

 

请看答案

---

 

 

promise...
start...
bar...
end...
promise resolve...
timeout...

这里分析一下（大家不要纠结任务队列的叫法，本人说明的异步微任务、异步宏任务暂无根据，理解即可，请勿深究）：

程序正式开始执行是从9行初始化promise对象开始，首先打印promise...

然后往下执行发现是promise.then回调函数，此为异步微任务，放入任务队列中，等待同步任务执行完才能执行

再往下执行是timeout定时器，此为异步宏任务，也放入任务队列中，等待同步任务执行完、异步微任务才能执行

再往下是foo方法，此为同步任务，借用网络流行的一句话 “JavaScript中的函数是一等公民”，打印日志start...后回调执行bar方法，到这里就有两个执行栈了（依次将foo、bar放入栈中，bar执行完就弹出栈，foo依次弹出）

关于并发模型和Event Loop 请看MDN（https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/EventLoop）

3.异步编程

关于异步编程的方式，常用的定时器、ajax、Promise、Generator、async/await，详细介绍如下：

3.1.定时器

3.1.1.setTimeout与setInterval

这里拿setTimeout来举例

简单的时钟

(function(){
            var div = document.createElement('div'),timer;
            document.body.appendChild(div);
            //同步代码,5s后执行异步代码块显示时钟
            //doSomething()
            setTimeout(function(){
                execFn();    
            },5000);
            function timeChange(callback){
                div.innerHTML = '当前时间：'+getCurrentTime();    
                if(new Date().getSeconds() %5 === 0){
                    //当前秒数是5的倍数关闭定时器
                    clearTimeout(timer);
                    //doSomething...
                    console.log(timer);
                    timer = setTimeout(execFn,100);
                }else{
                    clearTimeout(timer);
                    execFn();
                }
            }
            function execFn(){
                timer1 = window.setTimeout(timeChange,1000);
            }
            function getCurrentTime(){
                var d = new Date();
                return d.getFullYear()+'-'+(d.getMonth()+1)+'-'+d.getDate()+' '+d.getHours()+':'+d.getMinutes()+':'+d.getSeconds()+' 星期'+getWeek();
            }
            function getWeek(){
                var d = new Date();
                var week;
                switch(d.getDay()){
                    case(4):week='四';break;
                    //省略
                    default:week='*';break;
                }
                return week;
            }
        })();

正常的逻辑代码肯定要复杂的多，但是利用setTimeou编写异步代码的逻辑大致上是这么处理的。

看下面的例子

大家是否有疑问，为啥不是先输出2再输出1

setTimeout与setInterval执行的间隔时间为4~5ms

下面看setInterval代码

计数count输出为252,所以执行的间隔时间约为4ms

3.1.2.requestAnimationFrame

看看caniuser支持的情况

看这趋势除了opera外其他浏览器以后都支持requestAnimationFrame方法

平时业务中也看到公司同事封装了requestAnimationFrame方法。如果碰到某些版本的浏览器不支持此方法，则需要重写，requestAnimationFrame其实与防抖节流实现的原理有些相似，请看代码

var vendors = ['webkit', 'moz'];
for (var i = 0; i < vendors.length && !window.requestAnimationFrame; ++i) {
    var vp = vendors[i];
    window.requestAnimationFrame = window[vp+'RequestAnimationFrame'];
}
if(!window.requestAnimationFrame){
    var lastTime = 0;
    window.requestAnimationFrame = function(callback){
        var now = new Date().getTime();
        var nextTime = Math.max(lastTime + 16, now);//浏览器渲染的间隔时间大约16ms
        return window.setTimeout(function(){
            lastTime = nextTime;
            callback();
        },nextTime - now);
    };
}

有兴趣的同学可以看看这位大神的杰作

https://codepen.io/caryforchristine/pen/oMQMQz

3.2.Ajax

直接看一个简单的ajax异步处理代码 

(function(){
            var xmlhttp = window.XMLHttpRequest ? new XMLHttpRequest() : new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
            var url = "authorInfo.json";
            xmlhttp.onreadystatechange = function(){
                if(xmlhttp.readyState==4){
                    if(xmlhttp.status==200){
                        console.log(xmlhttp.response);
                        //异步获取数据后再doSomething
                    }
                }
            }
            xmlhttp.open('GET',url,true);
            xmlhttp.send(null);
        })();

chrome打印日志

3.3.Promise

Promise 是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。它由社区最早提出和实现，ES6 将其写进了语言标准，统一了用法，原生提供了Promise对象

简单的读取文件实例

var fs = require('fs')
var read = function (filename){
    var promise = new Promise(function(resolve, reject){
        fs.readFile(filename, 'utf8', function(err, data){
            if (err){
                reject(err);
            }
            resolve(data);
        })
    });
    return promise;
}
read('authorInfo.json')
.then(function(data){
    console.log(data);
    return read('not_exist_file');
})
.then(function(data){
    console.log(data);
})
.catch(function(err){
    console.log("error caught: " + err);
})
.then(function(data){
    console.log("completed");
})

用node运行结果如下：

Promise构造函数接受一个函数作为参数，该函数的两个参数分别是resolve和reject（函数）

当状态由pending变成resolved执行resolve(),变成rejected则执行reject(),当promise实例生成时可以用then指定回调

then(function success(){},function fail(){})，此方法还是会返回一个新的promise对象，所以可以进行链式调用

有关Promise包括下文要提到的Generator请看阮老师博客

3.4.Generator

本人在第一次接触Generator的时候觉得特神奇，毕竟之前从来没有想过函数会断点执行（在下描述不准确，勿喷），也就是说函数执行一部分可以停下来处理另外的代码块，然后再回到暂停处继续执行。

执行 Generator 函数会返回一个遍历器对象，也就是说，Generator 函数除了状态机，还是一个遍历器对象生成函数。返回的遍历器对象，可以依次遍历 Generator 函数内部的每一个状态。

由此可见Generator返回的是一个遍历器对象，可以用for of（ES6新特性，主要是针对具有Symbol.iterator属性的对象，包括数组，set，map，类数组等等）进行遍历，

Generator语法 function* name(){},一般*和函数名中间有个空格，函数体内可通过yield关键字修饰，需要注意的是，yield后面的表达式，只有当调用next方法、内部指针指向该语句时才会执行。大家是否会觉得Generator要手动执行next方法过于麻烦呢，接下来介绍当前js对异步的终极解决方案

3.5. async/await

async和await是ES 7中的新语法，新到连ES 6都不支持。

可以利用babel转换

在线转换地址：https://babeljs.io/  ，也可以自己安装babel-cli进行转换

const fs = require('fs');
const utils = require('util');
const readFile = utils.promisify(fs.readFile);
async function readJsonFile() {
    try {
        const file1 = await readFile('zh_cn.json');
        const file2 = await readFile('authorInfo.json');
        console.log(file1.toString(),file2.toString());
    } catch (e) {
        console.log('出错啦');
    }

}
readJsonFile();

 

可以看到异步依次读取两个文件，如果利用Generator的话需要手动执行next，async/await实现了自动化

 

写的不周到或者有错误的地方欢迎各位大神及时指出。

欢迎纠错~