前置知识:
为什么JavaScript是单线程的
其实,JavaScript的单线程,与它的用途是有很大关系,我们都知道,JavaScript作为浏览器的脚本语言,主要用来实现与用户的交互,利用JavaScript,我们可以实现对DOM的各种各样的操作,如果JavaScript是多线程的话,一个线程在一个DOM节点中增加内容,另一个线程要删除这个DOM节点,那么这个DOM节点究竟是要增加内容还是删除呢?这会带来很复杂的同步问题,因此,JavaScript是单线程的
单线程模型
所谓单线程,是指在JS引擎中负责解释和执行JavaScript代码的线程只有一个
在同一个时间只能做一件事,单线程意味着,如果在同个时间有多个任务的话,这些任务就需要进行排队,前一个任务执行完,才会执行下一个任务,举例:
// 同步代码
function fun1() {
console.log(1);
}
function fun2() {
console.log(2);
}
fun1();
fun2();
// 输出
1
2
因为代码是从上到下依次执行,执行完fun1(),才继续执行fun2(),但是如果fun1()中的代码执行的是读取文件或者ajax操作,文件的读取和数据的获取都需要一定时间,难道我们需要完全等到fun1()执行完才能继续执行fun2()么?为了解决这个问题,后面我们会介绍同步和异步的概念
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)
即任务的执行模式分成两种:同步(Synchronous)和异步(Asynchronous)
同步 & 异步
同步:
同步任务是指在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能继续执行下一个任务
当我们打开网站时,网站的渲染过程,比如元素的渲染,其实就是一个同步任务
异步:
异步任务是指不进入主线程,而进入任务队列的任务,只有任务队列通知主线程,某个异步任务可以执行了,该任务才会进入主线程
常见的异步程序:如 定时器、网络请求
js的同步和异步问题通常是指ajax的回调,如果是同步调用,程序在发出ajax调用后就会暂停,直到远程服务器产生回应后才会继续运行。而如果是异步调用,程序发出ajax调用后不会暂停,而是立即执行后面的代码,服务器返回信息后会自动触发回调函数进行处理。相比较而言,异步调用的性能最佳,程序不会出现卡顿的现象,而同步调用则通常用于需要立即获得结果并实时处理的情况。
异步机制
那么,JavaScript中的异步是怎么实现的呢?那要需要说下回调和事件循环这两个概念
回调:
首先要先说下任务队列,我们在前面也介绍了,异步任务是不会进入主线程,而是会先进入任务队列,任务队列其实是一个先进先出的数据结构,也是一个事件队列,比如说文件读取操作,因为这是一个异步任务,因此该任务会被添加到任务队列中,等到IO完成后,就会在任务队列中添加一个事件,表示异步任务完成啦,可以进入执行栈啦~但是这时候呀,主线程不一定有空,当主线程处理完其它任务有空时,才会读取任务队列,读取里面有哪些事件,排在前面的事件会被优先进行处理,如果该任务指定了回调函数,那么主线程在处理该事件时,就会执行回调函数中的代码,也就是执行异步任务啦
事件循环:
单线程从从任务队列中读取任务是不断循环的,每次栈被清空后,都会在任务队列中读取新的任务,如果没有任务,就会等到,直到有新的任务,这就叫做任务循环,因为每个任务都是由一个事件触发的,因此也叫作事件循环
总的来说,JavaScript的异步机制包括以下几个步骤
- 所有同步任务都在主线程上执行,行成一个执行栈
- 主线程之外,还存在一个任务队列,只要异步任务有了结果,就会在任务队列中放置一个事件
- 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取任务队列,看看里面还有哪些事件,那些对应的异步任 务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行
- 主线程不断的重复上面的第三步
异步编程/异步操作的方式
背景:异步程序无法即刻获取到返回值,无法使用return,因为return是同步的,那么通过什么手段拿到异步程序的返回值?传入一个函数(回调),当异步任务完成时调用这个函数(即回 调 )
举例:我想喝奶茶,发布一个喝奶茶的任务,但是奶茶不能直接喝到,需要等它做出来后才能喝到,即喝奶茶这个任务是异步任务
//获取奶茶的方法
function getTea(fn){
setTimeout(()=>{
fn('奶茶')
},500)
}
//调用获取奶茶的方法
getTea(function(data){
console.log(data)
})
//获取奶茶的方法
function getTea(fn){
setTimeout(()=>{
fn('奶茶')
},500)
}
//获取火锅的方法
function getHotpot(fn){
setTimeout(()=>{
fn('火锅')
},1000)
}
//调用获取火锅再获取奶茶的方法
//默认按时间来讲应该是先获取到奶茶再获取火锅,但按指定顺序获取的话,需要在回调中嵌套回调
getTea(function(data){
console.log(data)
getHotpot(function(data){ //多重嵌套容易出现回调地狱
console.log(data)
})
})
总结逻辑:为了获取异步任务的数据,需要使用回调,使用回调的时候如果需要按指定顺序返回数据,需要嵌套回调,嵌套回调则容易出现回调地狱
回调
回调函数是异步操作最基本的方法
function 摇骰子(){
setTimeout(()=>{
return parseInt(Math.random()*6) + 1
},1000)
}
注意在这个代码里,
摇骰子()没有写return ,即 return undefined,
箭头函数里有return, 返回真正的结果,所以这是一个异步函数
const n = 摇骰子()
console.log(n)// n是Undefined
异步函数的结果只能在异步函数中获取,无法在同步函数中获取,故n是underfined
那么我们应该怎么去拿到setTimeout的结果呢?
可以用回调
function callback(x) {
console.log(x)
}
摇骰子(callback){
setTimeout(()=>{
callback(parseInt(Math.random()*6) + 1)
},1000)
}
我们可以把callback函数简化成箭头函数
摇骰子(x=>{
console.log(x)
}) //最保障的写法:剪头函数,写明参数
// 由于这里函数的形参和实参个数是一样的,所以还可以省略为
摇骰子(console.log) //log函数没有被我们调用,而是被“别人”调用 → 回调
但是如果参数个数不一样,就不能这么简化,
举例:(著名面试题)
const array = ['1', '2', '3'].map(parseInt)
得到的结果是 [1, NaN, NaN]
这里错误的原因就是因为 忽略了Map函数和parseInt函数参数不同
const array = ['1', '2', '3'].map(parseInt)
这种写法等价于
['1', '2', '3'].map((currentValue, index, array) => {
parseInt(currentValue, index, array)
// parseInt('1', 0) 把'1'换成0进制,那就是1
// parseInt('2', 1) 把'2'换成1进制,1进制里没有2,所以是NaN
// parseInt('3', 2) 把'3'换成2进制,2进制里没有3,所以是NaN
})
最保障的写法还是使用箭头函,标明参数
总结:
异步任务不能在同步函数中拿到结果,
于是我们传一个回调给异步任务,
异步任务完成时调用回调,
调用时把回调函数的结果作为异步函数的参数
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。