Javascript での非同期プログラミングの 4 つの方法の紹介

JavaScript言語の実行環境は「シングルスレッド」であることはご存知かと思います。

いわゆる「シングルスレッド」とは、一度に 1 つのタスクのみを完了できることを意味します。複数のタスクがある場合は、それらをキューに入れる必要があり、前のタスクが完了したら、次のタスクが実行されます。

このモードの利点は、実装が比較的簡単で、実行環境が比較的シンプルであることです。欠点は、1 つのタスクに時間がかかると、後続のタスクをキューに入れる必要があり、実行が遅れることです。プログラム全体。一般的なブラウザの応答不能 (サスペンドデス) は、特定の Javascript コードが長時間実行される (無限ループなど) ことが原因で発生することが多く、その結果、ページ全体がその場所でスタックし、他のタスクが実行できなくなります。

この問題を解決するために、JavaScript言語ではタスクの実行モードを同期(Synchronous)と非同期(Asynchronous)の2種類に分けています。

「同期モード」は、前の段落のモードです。後者のタスクは、前のタスクの終了を待ってから実行されます。プログラムの実行順序は、「非同期モード」と同じです。タスクには 1 つ以上のコールバック関数 (callback) があり、前のタスクが終了した後、次のタスクが実行されるのではなく、前のタスクが終了する前にコールバック関数が実行されるため、プログラムの実行順序が異なります。タスクの順序と矛盾しており、非同期です。

「非同期モード」は非常に重要です。ブラウザー側では、ブラウザーが応答しなくなることを避けるために、長時間実行される操作を非同期で実行する必要があります。その最良の例は Ajax 操作です。サーバー側では、実行環境がシングルスレッドであるため、すべての http リクエストの同期実行が許可されると、サーバーのパフォーマンスが急激に低下し、すぐに応答が失われます。

この記事では、「非同期モード」プログラミングの 4 つの方法をまとめています。これらを理解すると、より合理的な構造で、パフォーマンスが向上し、メンテナンスが容易な Javascript プログラムを作成できるようになります。

1. コールバック関数

これは、非同期プログラミングの最も基本的な方法です。

2 つの関数 f1 と f2 があり、後者は前者の実行結果を待つとします。

f1();f2();

f1 に時間がかかる場合は、f1 を書き換えて、f1 のコールバック関数として f2 を記述することを検討できます。

function f1(callback){　　　
    setTimeout(function () {　　　　　　// f1的任务代码　　　　　　
    callback();
　　　　}, 1000);
　　}

実行コードは次のようになります:

　　f1(f2);

このようにして、F1 はプログラムの実行をブロックしません。これは、プログラムのメイン ロジックを最初に実行して時間を省略するのと同じです。 -消費操作の実行を遅らせます。

コールバック関数の利点は、シンプルで理解しやすく、デプロイしやすいことです。欠点は、コードの読み取りと保守が難しく、プロセスが複雑になることです。 、各タスクに指定できるコールバック関数は 1 つだけです。

2. イベント監視

もう 1 つの考え方は、イベント駆動型モデルを使用することです。タスクの実行は、コードの順序ではなく、イベントが発生するかどうかによって決まります。
f1とf2を例に挙げてみましょう。まず、イベントを f1 にバインドします (ここでは jQuery を使用します)。

f1.on('done', f2);

上記のコード行は、done イベントが f1 で発生すると、f2 が実行されることを意味します。次に、f1 を書き換えます:

　function f1(){　　　　
    　setTimeout(function () {　　　　　　// f1的任务代码　　　　　　
    　f1.trigger('done');
　　　　}, 1000);
　　}

f1.trigger(‘done’) は、実行が完了した後、done イベントが直ちにトリガーされて f2 の実行を開始することを意味します。
このメソッドの利点は、比較的理解しやすく、複数のイベントをバインドでき、各イベントで複数のコールバック関数を指定でき、「分離」できるため、モジュール化が容易であることです。欠点は、プログラム全体をイベント駆動型にする必要があり、実行プロセスが非常に不明確になることです。

3. パブリッシュ/サブスクライブ

前のセクションの「イベント」は「シグナル」として理解できます。

「シグナル センター」があると仮定します。特定のタスクが実行されると、シグナル センターにシグナルが「発行」され、他のタスクがいつ自分で実行を開始できるかを知ることができます。 。これは「パブリッシュ/サブスクライブ パターン」と呼ばれ、「オブザーバー パターン」とも呼ばれます。

このパターンの実装は多数あります。以下に示すのは、jQuery のプラグインである Ben Alman の Tiny Pub/Sub です。

まず、f2 は「Signal Center」jQuery への「done」シグナルをサブスクライブします。

　jQuery.subscribe("done", f2);

その後、f1 は次のように書き換えられます:

　　function f1(){　　　　
    　　setTimeout(function () {　　　　　　// f1的任务代码　　　　　　
    　　jQuery.publish("done");
　　　　}, 1000);
　　}

jQuery.publish("done") は、f1 の実行が完了した後、"done" シグナルが "シグナル センター" jQuery に解放され、それによってトリガーされることを意味します。 f2の実行。

また、f2の実行完了後に購読を解除することもできます。

　jQuery.unsubscribe("done", f2);

この方法の性質は「イベントリスニング」に似ていますが、後者よりも明らかに優れています。なぜなら、「メッセージ センター」を見て、存在するシグナルの数と各シグナルの加入者数を確認することで、プログラムの動作を監視できるからです。

4. Promises オブジェクト

Promises オブジェクトは、非同期プログラミング用の統一インターフェイスを提供するために CommonJS ワーキング グループによって提案された仕様です。

簡単に言えば、各非同期タスクが Promise オブジェクトを返し、そのオブジェクトにはコールバック関数を指定できる then メソッドがあるという考え方です。たとえば、f1 のコールバック関数 f2 は次のように記述できます:

f1().then(f2);

f1要进行如下改写（这里使用的是jQuery的实现）：

　　function f1(){　　　　
　　    var dfd = $.Deferred();
　　　　setTimeout(function () {　　　　　　// f1的任务代码　　　　　　
　　　　dfd.resolve();
　　　　}, 500);
　　　　return dfd.promise;
　　}

这样写的优点在于，回调函数变成了链式写法，程序的流程可以看得很清楚，而且有一整套的配套方法，可以实现许多强大的功能。

比如，指定多个回调函数：

f1().then(f2).then(f3);

再比如，指定发生错误时的回调函数：

　f1().then(f2).fail(f3);

而且，它还有一个前面三种方法都没有的好处：如果一个任务已经完成，再添加回调函数，该回调函数会立即执行。所以，你不用担心是否错过了某个事件或信号。这种方法的缺点就是编写和理解，都相对比较难。

你可能知道，Javascript语言的执行环境是”单线程”（single thread）。

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，以此类推。

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。

为了解决这个问题，Javascript语言将任务的执行模式分成两种：同步（Synchronous）和异步（Asynchronous）。

“同步模式”就是上一段的模式，后一个任务等待前一个任务结束，然后再执行，程序的执行顺序与任务的排列顺序是一致的、同步的；”异步模式”则完全不同，每一个任务有一个或多个回调函数（callback），前一个任务结束后，不是执行后一个任务，而是执行回调函数，后一个任务则是不等前一个任务结束就执行，所以程序的执行顺序与任务的排列顺序是不一致的、异步的。

“异步模式”非常重要。在浏览器端，耗时很长的操作都应该异步执行，避免浏览器失去响应，最好的例子就是Ajax操作。在服务器端，”异步模式”甚至是唯一的模式，因为执行环境是单线程的，如果允许同步执行所有http请求，服务器性能会急剧下降，很快就会失去响应。

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