JavaScript異步與回調(diào)

　　一、前言

　　首先我們要記住的是異步和并行有著本質(zhì)的區(qū)別。

　　并行，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一般指并行計(jì)算，就是說(shuō)同一時(shí)刻有多條指令同時(shí)被執(zhí)行，這些指令可能執(zhí)行于同一CPU的多核上，或者多個(gè)CPU上,或者多個(gè)物理主機(jī)甚至多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。

　　同步，一般指按照預(yù)定的順序依次執(zhí)行任務(wù)，只有當(dāng)上一個(gè)任務(wù)完成后，才開(kāi)始執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。

　　異步，與同步相對(duì)應(yīng)，異步指的是讓CPU暫時(shí)擱置當(dāng)前任務(wù),先處理下一個(gè)任務(wù),當(dāng)收到上個(gè)任務(wù)的回調(diào)通知后，再返回上個(gè)任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行，整個(gè)過(guò)程無(wú)需第二個(gè)線程參與。

　　文字表述很讓人很費(fèi)解，現(xiàn)在就用圖片形式來(lái)表達(dá)并行、同步和異步更為直觀，假設(shè)現(xiàn)在有A、B兩個(gè)任務(wù)需要處理，使用并行、同步和異步的處理方式會(huì)分別采用如下圖所示的執(zhí)行方式：

　　二、異步函數(shù)

　　JavaScript為我們提供了許多異步的函數(shù)，這些函數(shù)允許我們方便的執(zhí)行異步任務(wù)，也就是說(shuō)，我們現(xiàn)在開(kāi)始執(zhí)行一個(gè)任務(wù)（函數(shù)），但任務(wù)會(huì)在稍后完成，具體完成時(shí)間并不清楚。

　　例如，setTimeout函數(shù)就是一個(gè)非常典型的異步函數(shù)，此外，fs.readFile、fs.writeFile同樣也是異步函數(shù)。

　　我們可以自己定義一個(gè)異步任務(wù)的案例，例如自定義一個(gè)文件復(fù)制函數(shù)copyFile(from,to)：

　　const fs = require('fs')
　　function copyFile(from, to) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　})
　　})
　　}

　　函數(shù)copyFile首先從參數(shù)from讀取文件數(shù)據(jù)，隨后將數(shù)據(jù)寫入?yún)?shù)to指向的文件。

　　下面展示的就是調(diào)用copyFile：

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')//復(fù)制文件

　　現(xiàn)在要注意這個(gè)節(jié)點(diǎn)，copyFile(...)后面還有其他代碼，那么程序不會(huì)等待copyFile執(zhí)行結(jié)束，而是直接向下執(zhí)行，文件復(fù)制任務(wù)何時(shí)結(jié)束，程序并不關(guān)心。

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')
　　//下面的代碼不會(huì)等待上面的代碼執(zhí)行結(jié)束
　　...

　　到目前為止是正常的，可后面，如果我們?cè)赾opyFile(...)函數(shù)后，直接訪問(wèn)文件./to.txt中的內(nèi)容會(huì)發(fā)生什么呢？

　　這將不會(huì)讀到復(fù)制過(guò)來(lái)的內(nèi)容，就行這樣：

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')
　　fs.readFile('./to.txt',(err,data)=>{
　　...
　　})

　　如果在執(zhí)行程序之前，./to.txt文件還沒(méi)有創(chuàng)建，將得到如下錯(cuò)誤：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　finished

　　Copy finished

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　錯(cuò)誤：ENOENT: no such file or directory, open 'E:\Code\Node\demos\03-callback\to.txt'

　　Copy finished

　　即使./to.txt存在，也無(wú)法讀取其中復(fù)制的內(nèi)容。

　　造成這種現(xiàn)象的原因是：copyFile(...)是異步執(zhí)行的，程序執(zhí)行到copyFile(...)函數(shù)后，并不會(huì)等待其復(fù)制完畢，而是直接向下執(zhí)行，從而導(dǎo)致出現(xiàn)文件./to.txt不存在的錯(cuò)誤，或者文件內(nèi)容為空錯(cuò)誤（如果提前創(chuàng)建文件）。

　　三、回調(diào)函數(shù)

　　異步函數(shù)無(wú)法確定結(jié)束時(shí)間，例如readFile(from,to)函數(shù)的執(zhí)行結(jié)束時(shí)間大概率取決于文件from的大小。

　　那么，問(wèn)題在于我們?nèi)绾尾拍軠?zhǔn)確的定位copyFile執(zhí)行結(jié)束，從而讀取to文件中的內(nèi)容呢？

　　這就需要使用回調(diào)函數(shù)，我們可以修改copyFile函數(shù)如下：

　　function copyFile(from, to, callback) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　callback()//當(dāng)復(fù)制操作完成后調(diào)用回調(diào)函數(shù)
　　})
　　})
　　}

　　這樣，我們?nèi)绻枰谖募?fù)制完成后，立即執(zhí)行一些操作，就可以把這些操作寫入回調(diào)函數(shù)中：

　　function copyFile(from, to, callback) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　callback()//當(dāng)復(fù)制操作完成后調(diào)用回調(diào)函數(shù)
　　})
　　})
　　}
　　copyFile('./from.txt', './to.txt', function () {
　　//傳入一個(gè)回調(diào)函數(shù)，讀取“to.txt”文件中的內(nèi)容并輸出
　　fs.readFile('./to.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log(data.toString())
　　})
　　})

　　如果，你已經(jīng)準(zhǔn)備好了./from.txt文件，那么以上代碼就可以直接運(yùn)行：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　Copy finished

　　加入社區(qū)“仙宗”，和我一起修仙吧

　　社區(qū)地址：http://t.csdn.cn/EKf1h

　　這種編程方式被稱為“基于回調(diào)”的異步編程風(fēng)格，異步執(zhí)行的函數(shù)應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)回調(diào)參數(shù)用于在任務(wù)結(jié)束后調(diào)用。

　　這種風(fēng)格在JavaScript編程中普遍存在，例如文件讀取函數(shù)fs.readFile、fs.writeFile都是異步函數(shù)。

　　四、回調(diào)的回調(diào)

　　回調(diào)函數(shù)可以準(zhǔn)確的在異步工作完成后處理后繼事宜，如果我們需要依次執(zhí)行多個(gè)異步操作，就需要嵌套回調(diào)函數(shù)。

　　案例場(chǎng)景：依次讀取文件A和文件B

　　代碼實(shí)現(xiàn)：

　　fs.readFile('./A.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('讀取文件A：' + data.toString())
　　fs.readFile('./B.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log("讀取文件B：" + data.toString())
　　})
　　})

　　執(zhí)行效果：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　讀取文件A：仙宗無(wú)限好，只是缺了佬

　　讀取文件B：要想入仙宗，鏈接不能少

　　http://t.csdn.cn/H1faI

　　通過(guò)回調(diào)的方式，就可以在讀取文件A之后，緊接著讀取文件B。

　　如果我們還想在文件B之后，繼續(xù)讀取文件C呢？這就需要繼續(xù)嵌套回調(diào)：　

　fs.readFile('./A.txt', (err, data) => {//第一次回調(diào)
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('讀取文件A：' + data.toString())
　　fs.readFile('./B.txt', (err, data) => {//第二次回調(diào)
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log("讀取文件B：" + data.toString())
　　fs.readFile('./C.txt',(err,data)=>{//第三次回調(diào)
　　...
　　})
　　})
　　})

　　現(xiàn)在我們總結(jié)下，如果我們想要依次執(zhí)行多個(gè)異步操作，需要多層嵌套回調(diào)，這在層數(shù)較少時(shí)是行之有效的，但是當(dāng)嵌套次數(shù)過(guò)多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。

　　回調(diào)的約定

　　實(shí)際上，fs.readFile中的回調(diào)函數(shù)的樣式并非個(gè)例，而是JavaScript中的普遍約定。我們?nèi)蘸髸?huì)自定義大量的回調(diào)函數(shù)，也需要遵守這種約定，形成良好的編碼習(xí)慣。

　　約定是：

　　callback的第一個(gè)參數(shù)是為 error 而保留的。一旦出現(xiàn) error，callback(err)就會(huì)被調(diào)用。

　　第二個(gè)以及后面的參數(shù)用于接收異步操作的成功結(jié)果。此時(shí)callback(null, result1, result2,...)就會(huì)被調(diào)用。

　　基于以上約定，一個(gè)回調(diào)函數(shù)擁有錯(cuò)誤處理和結(jié)果接收兩個(gè)功能，例如fs.readFile('...',(err,data)=>{})的回調(diào)函數(shù)就遵循了這種約定。

　　五、回調(diào)地獄

　　如果我們不深究的話，基于回調(diào)的異步方法處理似乎是相當(dāng)完美的處理方式。問(wèn)題在于，如果我們有一個(gè)接一個(gè) 的異步行為，那么代碼就會(huì)變成這樣：

　　fs.readFile('./a.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//讀取結(jié)果操作
　　fs.readFile('./b.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//讀取結(jié)果操作
　　fs.readFile('./c.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//讀取結(jié)果操作
　　fs.readFile('./d.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　...
　　})
　　})
　　})
　　})

　　以上代碼的執(zhí)行內(nèi)容是：

　　讀取文件a.txt，如果沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤的話；

　　讀取文件b.txt，如果沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤的話；

　　讀取文件c.txt，如果沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤的話；

　　讀取文件d.txt，…

　　隨著調(diào)用的增加，代碼嵌套層級(jí)越來(lái)越深，包含越來(lái)越多的條件語(yǔ)句，從而形成不斷向右縮進(jìn)的混亂代碼，難以閱讀和維護(hù)。

　　我們稱這種不斷向右增長(zhǎng)（向右縮進(jìn)）的現(xiàn)象為“回調(diào)地獄”或者“末日金字塔”！

　　fs.readFile('a.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('b.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('c.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('d.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('e.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('f.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('g.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('h.txt',(err,data)=>{
　　...
　　/*
　　通往地獄的大門
　　===>
　　*/
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})

　　上面看起來(lái)很規(guī)整，但并不是實(shí)用，主要是由于在通常業(yè)務(wù)邏輯中會(huì)有大量的條件語(yǔ)句、數(shù)據(jù)處理操作等代碼，從而打亂當(dāng)前美好的秩序，讓代碼變的難以維護(hù)。

　　現(xiàn)在我們就找到了最優(yōu)解，Promise。

　　六、總結(jié)

　　其實(shí)這篇文章講的幾乎是異步和回調(diào)的基本概念，二者是JavaScript的核心內(nèi)容，要大家投入更多精力去解決。

　　異步、并行、同步的基本概念；

　　使用回調(diào)函數(shù)處理異步任務(wù)；

　　回調(diào)函數(shù)的嵌套和約定；

　　回調(diào)地獄的基本概念；

　　本篇文章講到這里，歡迎繼續(xù)關(guān)注更多精彩內(nèi)容！