JS异步编程

1.1 什么是异步

异步(async)是相对于同步(sync)而言的，很好理解。

同步就是一件事一件事的执行。只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务。而异步是不用等待前一个任务执行完成也能够执行

比如：

setTimeout(function(){
    console.log(1);
}, 1000);

console.log(2);
// 2 1

setTimeout就是一个异步任务，当JS引擎顺序执行到setTimeout的时候发现他是个异步任务，则会把这个任务挂起，继续执行后面的代码。直到1000ms后，回调函数才会执行，这就是异步，在执行到setTimeout的时候，JS并不会傻呵呵的等着1000ms执行cbFn回调函数，而是继续执行了后面的代码。所以执行结果是：2   1

1.2 为啥要在JS中使用异步

由于javascript是单线程的，只能在JS引擎的主线程上运行的，所以js代码只能一行一行的执行，不能在同一时间执行多个js代码任务，这就导致如果有一段耗时较长的计算，或者是一个ajax请求等IO操作，如果没有异步的存在，就会出现用户长时间等待，并且由于当前任务还未完成，所以这时候所有的其他操作都会无响应。

1.3 那为啥JS不设计成多线程的

这主要跟javascript的历史有关，js最开始只是为了处理一些表单验证和DOM操作而被创造出来的，所以主要为了语言的轻量和简单采用了单线程的模式。多线程模型相比单线程要复杂很多，比如多线程需要处理线程间资源的共享问题，还要解决状态同步等问题。

如果JS是多线程的话，当你要执行往div中插入一个DOM的操作的同时，另一个线程执行了删除这个div的操作，这个时候就会出现很多问题，我们还需要为此增加锁机制等。

好，那么现在我们知道了单线程的JS为了不出现长时间等待的状况，会使用异步来处理。比如当执行一个ajax操作的时候，当js发出请求后，不会傻了吧唧的在那里等着服务器数据返回，而是去继续执行后面的任务，等到服务器数据返回以后再通知js引擎去处理。

那么常见的异步模式有哪些呢？

• 回调函数
• 事件监听
• 发布/订阅模式（又称观察者模式）
• promise

后来ES6中，引入了Generator函数；ES7中，async/await更是将异步编程带入了一个全新的阶段。

这些异步模式我们会在后面详细来说，这里我们有个概念就好。

1.4 JS如何实现异步

具体JS是如何实现异步操作的呢？

答案就是JS的事件循环机制(Event Loop)。

具体来说：

当JS解析执行时，会被引擎分为两类任务，同步任务（synchronous） 和 异步任务（asynchronous）。

对于同步任务来说，会被推到执行栈按顺序去执行这些任务。
对于异步任务来说，当其可以被执行时，会被放到一个 任务队列（task queue） 里等待JS引擎去执行。

当执行栈中的所有同步任务完成后，JS引擎才会去任务队列里查看是否有任务存在，并将任务放到执行栈中去执行，执行完了又会去任务队列里查看是否有已经可以执行的任务。这种循环检查的机制，就叫做事件循环(Event Loop)。

对于任务队列，其实是有更细的分类。其被分为 微任务（microtask）队列 & 宏任务（macrotask）队列

宏任务: setTimeout、setInterval等，会被放在宏任务（macrotask）队列。

微任务: Promise的then、Mutation Observer等，会被放在微任务（microtask）队列。

Event Loop的执行顺序是：

1. 首先执行执行栈里的任务。
2. 执行栈清空后，检查微任务（microtask）队列，将可执行的微任务全部执行。
3. 取宏任务（macrotask）队列中的第一项执行。
4. 回到第二步。

注意： 微任务队列每次全执行，宏任务队列每次只取一项执行。

我们举个例子：

setTimeout(() => {
    console.log('我是第一个宏任务');
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('我是第一个宏任务里的第一个微任务');
    });
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('我是第一个宏任务里的第二个微任务');
    });
}, 0);

setTimeout(() => {
    console.log('我是第二个宏任务');
}, 0);

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('我是第一个微任务');
});

console.log('执行同步任务');

最后的执行结果是：

• // 执行同步任务
• // 我是第一个微任务
• // 我是第一个宏任务
• // 我是第一个宏任务里的第一个微任务
• // 我是第一个宏任务里的第二个微任务
• // 我是第二个宏任务

1.5 JS异步编程模式

这里我们已经知道了JS中异步的运行机制，我们翻回头来详细的了解一下常见的各种异步的编程模式。

• 回调函数
• 事件监听
• 发布/订阅模式
• Promise
• Generator
• async/await

1.5.1 回调函数

回调函数是异步操作最基本的方法。

比如：我有一个异步操作(asyncFn)，和一个同步操作(normalFn)。

function asyncFn() {
    setTimeout(() => {
        console.log('asyncFn');
    }, 0)
}

function normalFn() {
    console.log('normalFn');
}

asyncFn();
normalFn();

// normalFn
// asyncFn

如果按照正常的JS处理机制来说，同步操作一定发生在异步之前。如果我想要将顺序改变，最简单的方式就是使用回调的方式处理。

function asyncFn(callback) {
    setTimeout(() => {
        console.log('asyncFn');
        callback();
    }, 0)
}

function normalFn() {
    console.log('normalFn');
}

asyncFn(normalFn);

// asyncFn
// normalFn

1.5.2 事件监听

另一种思路是采用事件驱动模式。这种思路是说异步任务的执行不取决于代码的顺序，而取决于某个事件是否发生。

比如一个我们注册一个按钮的点击事件或者注册一个自定义事件，然后通过点击或者trigger的方式触发这个事件。

1.5.3 发布/订阅模式（又称观察者模式）

这个重点讲下，发布/订阅模式像是事件监听模式的升级版。

在发布/订阅模式中，你可以想象存在一个消息中心的地方，你可以在那里“注册一条消息”，那么被注册的这条消息可以被感兴趣的若干人“订阅”，一旦未来这条“消息被发布”，则所有订阅了这条消息的人都会得到提醒。

这个就是发布/订阅模式的设计思路。接下来我们一点一点实现一个简单的发布/订阅模式。

首先我们先实现一个消息中心。

// 先实现一个消息中心的构造函数，用来创建一个消息中心
function MessageCenter(){
    var _messages = {}; // 所有注册的消息都存在这里

    this.regist = function(){}; // 用来注册消息的方法
    this.subscribe = function(){};  // 用来订阅消息的方法
    this.fire = function(){};   // 用来发布消息的方法
}

这里一个消息中心的雏形就创建好了，接下来我们只要完善下regist，subscribe和fire这三个方法就好了。

function MessageCenter(){
    var _messages = {};

    // 对于regist方法，它只负责注册消息，就只接收一个注册消息的类型(标识)参数就好了。
    this.regist = function(msgType){
        // 判断是否重复注册
        if(typeof _messages[msgType] === 'undefined'){
            _messages[msgType] = [];    // 数组中会存放订阅者
        }else{
            console.log('这个消息已经注册过了');
        }
    }

    // 对于subscribe方法，需要订阅者和已经注册了的消息进行绑定
    // 由于订阅者得到消息后需要处理消息，所以他是一个个的函数
    this.subscribe = function(msgType, subFn){
        // 判断是否有这个消息
        if(typeof _messages[msgType] !== 'undefined'){
            _messages[msgType].push(subFn);
        }else{
            console.log('这个消息还没注册过，无法订阅')
        }
    }

    // 最后我们实现下fire这个方法，就是去发布某条消息，并通知订阅这条消息的所有订阅者函数
    this.fire = function(msgType, args){    
        // msgType是消息类型或者说是消息标识，而args可以设置这条消息的附加信息

        // 还是发布消息时，判断下有没有这条消息
        if(typeof _messages[msgType] === 'undefined') {
            console.log('没有这条消息，无法发布');
            return false;
        }

        var events = {
            type: msgType,
            args: args || {}
        };

        _messages[msgType].forEach(function(sub){
            sub(events);
        })
    }
}

这样，一个简单的发布/订阅模式就完成了，当然这只是这种模式的其中一种简单实现，还有很多其他的实现方式。
就此我们就可以用他来处理一些异步操作了。

var msgCenter = new MessageCenter();

msgCenter.regist('A');
msgCenter.subscribe('A', subscribeFn);


function subscribeFn(events) {
    console.log(events.type, events.args);
} 

// -----

setTimeout(function(){
    msgCenter.fire('A', 'fire msg');
}, 1000);


// A, fire msg

1.5.4 Promise

promise是es6中新增的方法，主要用来解决多层嵌套回调函数而造成的“回调地狱”

var p = new Promise((resovled,reject) => {
    console.log(1)
    setTimeout(() => {
        console.log(2)
    }, 1000);
    resovled()
})

p.then(() => {
    console.log(3)
}).catch(() => {
    console.log(4)
})

// 执行顺序：1  3   2