js中的同步和异步

自从读了研后，走上了学术之路，每天除了看论文就是做实验，最后发现自己还是喜欢开发呀，于是我又重回前端啦~

隔了这么久没学前端，好像很多东西都忘了不少，而且不得不说前端的技术更新是真的快，接下来将会重新拾起前端的一点一滴，首先进入的是js的同步和异步的世界~

一、单线程

（1）单线程的概念

如果大家熟悉java，应该都知道，java是一门多线程语言，我们常常可以利用java的多线程处理各种各样的事，比如说文件上传，下载等，而JavaScript是否也可以支持多线程呢？

答案是否定的，JavaScript是一门单线程的语言，因此，JavaScript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，比如说下面这段代码

// 同步代码
function fun1() {
  console.log(1);
}
function fun2() {
  console.log(2);
}
fun1();
fun2();

// 输出
1
2

很容易可以看出，输出会依次输入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

（2）为什么是单线程

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

二、同步任务和异步任务

（1）为什么会有同步和异步

因为JavaScript的单线程，因此同个时间只能处理同个任务，所有任务都需要排队，前一个任务执行完，才能继续执行下一个任务，但是，如果前一个任务的执行时间很长，比如文件的读取操作或ajax操作，后一个任务就不得不等着，拿ajax来说，当用户向后台获取大量的数据时，不得不等到所有数据都获取完毕才能进行下一步操作，用户只能在那里干等着，严重影响用户体验

因此，JavaScript在设计的时候，就已经考虑到这个问题，主线程可以完全不用等待文件的读取完毕或ajax的加载成功，可以先挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务，等到文件的读取或ajax有了结果后，再回过头执行挂起的任务，因此，任务就可以分为同步任务和异步任务

（2）同步任务

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

（3）异步任务

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，当我们打开网站时，像图片的加载，音乐的加载，其实就是一个异步任务

function fun1() {
  console.log(1);
}
function fun2() {
  console.log(2);
}
function fun3() {
  console.log(3);
}
fun1();
setTimeout(function(){
  fun2();
},0);
fun3();

// 输出
1
3
2

有了异步，就算fun2()里面是文件的读取或ajax这种需要耗时的任务，也不怕fun3()要等到fun2()执行完才能执行啦

（4）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啦

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，就会读取任务队列，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

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

（1）所有同步任务都在主线程上执行，行成一个执行栈
（2）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
（3）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
（4）主线程不断的重复上面的第三步

三、异步编程

那么，怎么才能实现异步编程，写出性能更好的代码呢，下面有几种方式

（1）回调函数

回调函数是实现异步编程最简单的方法啦，回调函数我们在使用ajax时应该用的很多啦，其实在使用ajax时，我们就用到了异步

var req = new XMLHttpRequest();
req.open("GET",url);
req.send(null);
req.onreadystatechange=function(){}

req.send（）方法是 AJAX 向服务器发生数据，它是一个异步任务，而 req.onreadystatechange（）属于事件回调，借由浏览器的HTTP请求线程发起对服务器的请求，在请求得到响应之后触发请求完成事件，将回调函数推入事件队列等待执行

其实像setTimeout，还有我们平时为元素绑定监听事件，和上面说的道理也是一样的

回调函数的优点是简单、容易理解和部署，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），流程会很混乱，而且每个任务只能指定一个回调函数

（2）Promise

一直以来，JavaScript处理异步都是以callback的方式，在前端开发领域callback机制几乎深入人心，近几年随着JavaScript开发模式的逐渐成熟，CommonJS规范顺势而生，其中就包括提出了Promise规范，Promise完全改变了js异步编程的写法，让异步编程变得十分的易于理解，同时Promise也已经纳入了ES6，而且高版本的chrome、firefox浏览器都已经原生实现了Promise，只不过和现如今流行的类Promise类库相比少些API

Promise包括以下几个规范

一个promise可能有三种状态：等待（pending）、已完成（fulfilled）、已拒绝（rejected）
一个promise的状态只可能从“等待”转到“完成”态或者“拒绝”态，不能逆向转换，同时“完成”态和“拒绝”态不能相互转换
promise必须实现then方法（可以说，then就是promise的核心），而且then必须返回一个promise，同一个promise的then可以调用多次，并且回调的执行顺序跟它们被定义时的顺序一致
then方法接受两个参数，第一个参数是成功时的回调，在promise由“等待”态转换到“完成”态时调用，另一个是失败时的回调，在promise由“等待”态转换到“拒绝”态时调用，同时，then可以接受另一个promise传入，也接受一个“类then”的对象或方法，即thenable对象

在使用Promise时，我们需要检测一些浏览器是否支持Promise

if(typeof(Promise)==="function") {
    console.log("支持");
}
else {
    console.log("不支持");
}

我们可以使用new Promise进行Promise的创建

function wait(time) {
    return new Promise(function(resolve,reject) {
        setTimeout(resolve,time);
    });
}

这个时候我们就可以使用Promise处理异步任务啦

wait(1000).then(function(){
    console.log(1);
})

上面这个例子表示1秒后输出1，同样的道理，我们可以使用Promise进行更加复杂的操作，关于更多的操作，就不继续说啦，关于异步的实现，其实还有其它的一些方法，但是因为上面说的这两种方法用的比较多，所以就只说上面这两种了

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