nodejs中異步編程的原理是什么

nodejs中異步編程的原理是什么？很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

同步異步和阻塞非阻塞

在討論nodejs的異步編程之前，讓我們來討論一個(gè)比較容易混淆的概念，那就是同步，異步，阻塞和非阻塞。

所謂阻塞和非阻塞是指進(jìn)程或者線程在進(jìn)行操作或者數(shù)據(jù)讀寫的時(shí)候，是否需要等待，在等待的過程中能否進(jìn)行其他的操作。

如果需要等待，并且等待過程中線程或進(jìn)程無法進(jìn)行其他操作，只能傻傻的等待，那么我們就說這個(gè)操作是阻塞的。

反之，如果進(jìn)程或者線程在進(jìn)行操作或者數(shù)據(jù)讀寫的過程中，還可以進(jìn)行其他的操作，那么我們就說這個(gè)操作是非阻塞的。

同步和異步，是指訪問數(shù)據(jù)的方式，同步是指需要主動讀取數(shù)據(jù)，這個(gè)讀取過程可能是阻塞或者是非阻塞的。而異步是指并不需要主動去讀取數(shù)據(jù)，是被動的通知。

很明顯，javascript中的回調(diào)是一個(gè)被動的通知，我們可以稱之為異步調(diào)用。

javascript中的回調(diào)

javascript中的回調(diào)是異步編程的一個(gè)非常典型的例子：

document.getElementById('button').addEventListener('click', () => {
 console.log('button clicked!');
})

上面的代碼中，我們?yōu)閎utton添加了一個(gè)click事件監(jiān)聽器，如果監(jiān)聽到了click事件，則會出發(fā)回調(diào)函數(shù)，輸出相應(yīng)的信息。

回調(diào)函數(shù)就是一個(gè)普通的函數(shù)，只不過它被作為參數(shù)傳遞給了addEventListener，并且只有事件觸發(fā)的時(shí)候才會被調(diào)用。

上篇文章我們講到的setTimeout和setInterval實(shí)際上都是異步的回調(diào)函數(shù)。

回調(diào)函數(shù)的錯誤處理

在nodejs中怎么處理回調(diào)的錯誤信息呢？nodejs采用了一個(gè)非常巧妙的辦法，在nodejs中，任何回調(diào)函數(shù)中的第一個(gè)參數(shù)為錯誤對象，我們可以通過判斷這個(gè)錯誤對象的存在與否，來進(jìn)行相應(yīng)的錯誤處理。

fs.readFile('/文件.json', (err, data) => {
 if (err !== null) {
 //處理錯誤
 console.log(err)
 return
 }

 //沒有錯誤，則處理數(shù)據(jù)。
 console.log(data)
})

回調(diào)地獄

javascript的回調(diào)雖然非常的優(yōu)秀，它有效的解決了同步處理的問題。但是遺憾的是，如果我們需要依賴回調(diào)函數(shù)的返回值來進(jìn)行下一步的操作的時(shí)候，就會陷入這個(gè)回調(diào)地獄。

叫回調(diào)地獄有點(diǎn)夸張了，但是也是從一方面反映了回調(diào)函數(shù)所存在的問題。

fs.readFile('/a.json', (err, data) => {
 if (err !== null) {
 fs.readFile('/b.json',(err,data) =>{
  //callback inside callback
 })
 }
})

怎么解決呢？

別怕ES6引入了Promise，ES2017引入了Async/Await都可以解決這個(gè)問題。

ES6中的Promise

什么是Promise

Promise 是異步編程的一種解決方案，比傳統(tǒng)的解決方案“回調(diào)函數(shù)和事件”更合理和更強(qiáng)大。

所謂Promise，簡單說就是一個(gè)容器，里面保存著某個(gè)未來才會結(jié)束的事件（通常是一個(gè)異步操作）的結(jié)果。

從語法上說，Promise 是一個(gè)對象，從它可以獲取異步操作的消息。

Promise的特點(diǎn)

Promise有兩個(gè)特點(diǎn)：

1、對象的狀態(tài)不受外界影響。

Promise對象代表一個(gè)異步操作，有三種狀態(tài)：Pending（進(jìn)行中）、Resolved（已完成，又稱 Fulfilled）和Rejected（已失敗）。

只有異步操作的結(jié)果，可以決定當(dāng)前是哪一種狀態(tài)，任何其他操作都無法改變這個(gè)狀態(tài)。

2、一旦狀態(tài)改變，就不會再變，任何時(shí)候都可以得到這個(gè)結(jié)果。

Promise對象的狀態(tài)改變，只有兩種可能：從Pending變?yōu)镽esolved和從Pending變?yōu)镽ejected。

這與事件（Event）完全不同，事件的特點(diǎn)是，如果你錯過了它，再去監(jiān)聽，是得不到結(jié)果的。

Promise的優(yōu)點(diǎn)

1. Promise將異步操作以同步操作的流程表達(dá)出來，避免了層層嵌套的回調(diào)函數(shù)。

2. Promise對象提供統(tǒng)一的接口，使得控制異步操作更加容易。

Promise的缺點(diǎn)

1. 無法取消Promise，一旦新建它就會立即執(zhí)行，無法中途取消。

2. 如果不設(shè)置回調(diào)函數(shù)，Promise內(nèi)部拋出的錯誤，不會反應(yīng)到外部。

3. 當(dāng)處于Pending狀態(tài)時(shí)，無法得知目前進(jìn)展到哪一個(gè)階段（剛剛開始還是即將完成）。

Promise的用法

Promise對象是一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，用來生成Promise實(shí)例：

var promise = new Promise(function(resolve, reject) { 
// ... some code 
if (/* 異步操作成功 */){ 
resolve(value); 
} else { reject(error); } 
}
);

promise可以接then操作，then操作可以接兩個(gè)function參數(shù)，第一個(gè)function的參數(shù)就是構(gòu)建Promise的時(shí)候resolve的value，第二個(gè)function的參數(shù)就是構(gòu)建Promise的reject的error。

promise.then(function(value) { 
// success 
}, function(error) { 
// failure }
);

我們看一個(gè)具體的例子：

function timeout(ms){
 return new Promise(((resolve, reject) => {
  setTimeout(resolve,ms,'done');
 }))
}

timeout(100).then(value => console.log(value));

Promise中調(diào)用了一個(gè)setTimeout方法，并會定時(shí)觸發(fā)resolve方法，并傳入?yún)?shù)done。

最后程序輸出done。

Promise的執(zhí)行順序

Promise一經(jīng)創(chuàng)建就會立馬執(zhí)行。但是Promise.then中的方法，則會等到一個(gè)調(diào)用周期過后再次調(diào)用，我們看下面的例子：

let promise = new Promise(((resolve, reject) => {
 console.log('Step1');
 resolve();
}));

promise.then(() => {
 console.log('Step3');
});

console.log('Step2');

輸出

Step1
Step2
Step3

async和await

Promise當(dāng)然很好，我們將回調(diào)地獄轉(zhuǎn)換成了鏈?zhǔn)秸{(diào)用。我們用then來將多個(gè)Promise連接起來，前一個(gè)promise resolve的結(jié)果是下一個(gè)promise中then的參數(shù)。

鏈?zhǔn)秸{(diào)用有什么缺點(diǎn)呢？

比如我們從一個(gè)promise中，resolve了一個(gè)值，我們需要根據(jù)這個(gè)值來進(jìn)行一些業(yè)務(wù)邏輯的處理。

假如這個(gè)業(yè)務(wù)邏輯很長，我們就需要在下一個(gè)then中寫很長的業(yè)務(wù)邏輯代碼。這樣讓我們的代碼看起來非常的冗余。

那么有沒有什么辦法可以直接返回promise中resolve的結(jié)果呢？

答案就是await。

當(dāng)promise前面加上await的時(shí)候，調(diào)用的代碼就會停止直到 promise 被解決或被拒絕。

注意await一定要放在async函數(shù)中，我們來看一個(gè)async和await的例子：

const logAsync = () => {
 return new Promise(resolve => {
 setTimeout(() => resolve('小馬哥'), 5000)
 })
}

上面我們定義了一個(gè)logAsync函數(shù)，該函數(shù)返回一個(gè)Promise，因?yàn)樵揚(yáng)romise內(nèi)部使用了setTimeout來resolve，所以我們可以將其看成是異步的。

要是使用await得到resolve的值，我們需要將其放在一個(gè)async的函數(shù)中：

const doSomething = async () => {
 const resolveValue = await logAsync();
 console.log(resolveValue);
}

async的執(zhí)行順序

await實(shí)際上是去等待promise的resolve結(jié)果我們把上面的例子結(jié)合起來：

const logAsync = () => {
 return new Promise(resolve => {
  setTimeout(() => resolve('小馬哥'), 1000)
 })
}

const doSomething = async () => {
 const resolveValue = await logAsync();
 console.log(resolveValue);
}

console.log('before')
doSomething();
console.log('after')

上面的例子輸出：

before
after
小馬哥

可以看到，aysnc是異步執(zhí)行的，并且它的順序是在當(dāng)前這個(gè)周期之后。

async的特點(diǎn)

async會讓所有后面接的函數(shù)都變成Promise，即使后面的函數(shù)沒有顯示的返回Promise。

const asyncReturn = async () => {
 return 'async return'
}

asyncReturn().then(console.log)

因?yàn)橹挥蠵romise才能在后面接then，我們可以看出async將一個(gè)普通的函數(shù)封裝成了一個(gè)Promise：

const asyncReturn = async () => {
 return Promise.resolve('async return')
}

asyncReturn().then(console.log)

總結(jié)

promise避免了回調(diào)地獄，它將callback inside callback改寫成了then的鏈?zhǔn)秸{(diào)用形式。

但是鏈?zhǔn)秸{(diào)用并不方便閱讀和調(diào)試。于是出現(xiàn)了async和await。

async和await將鏈?zhǔn)秸{(diào)用改成了類似程序順序執(zhí)行的語法，從而更加方便理解和調(diào)試。

我們來看一個(gè)對比，先看下使用Promise的情況：

const getUserInfo = () => {
 return fetch('/users.json') // 獲取用戶列表
 .then(response => response.json()) // 解析 JSON
 .then(users => users[0]) // 選擇第一個(gè)用戶
 .then(user => fetch(`/users/${user.name}`)) // 獲取用戶數(shù)據(jù)
 .then(userResponse => userResponse.json()) // 解析 JSON
}

getUserInfo()

將其改寫成async和await：

const getUserInfo = async () => {
 const response = await fetch('/users.json') // 獲取用戶列表
 const users = await response.json() // 解析 JSON
 const user = users[0] // 選擇第一個(gè)用戶
 const userResponse = await fetch(`/users/${user.name}`) // 獲取用戶數(shù)據(jù)
 const userData = await userResponse.json() // 解析 JSON
 return userData
}

getUserInfo()

看完上述內(nèi)容是否對您有幫助呢？如果還想對相關(guān)知識有進(jìn)一步的了解或閱讀更多相關(guān)文章，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝您對億速云的支持。