Node.js異步編程有哪些及怎么實(shí)現(xiàn)

今天小編給大家分享一下Node.js異步編程有哪些及怎么實(shí)現(xiàn)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí)，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來(lái)了解一下吧。

Node.js 的非阻塞 I/O

• I/O 即 Input/Output，一個(gè)系統(tǒng)的輸入和輸出。

• 阻塞 I/O 和非阻塞 I/O 的區(qū)別就在于系統(tǒng)接收輸入再到輸出期間，能不能接收其他輸入。

以點(diǎn)菜吃飯為例子：去飯?zhí)命c(diǎn)菜吃飯需要排隊(duì)等待，在這個(gè)過(guò)程中，阿姨每次只能接待一個(gè)人，“點(diǎn)菜-阿姨抖勺裝菜-把飯菜給到你”這個(gè)過(guò)程中阿姨并不能接收其他人的點(diǎn)菜，這個(gè)就是阻塞 I/O；而去餐館點(diǎn)菜吃飯，去到餐館就可以跟服務(wù)員你要吃番茄炒蛋，服務(wù)員記下來(lái)之后交給后廚，這時(shí)候來(lái)了另一桌人就把服務(wù)員招呼過(guò)去說(shuō)想吃小龍蝦，也就是說(shuō)，在把菜給你上上來(lái)之前服務(wù)員接收了其他人的點(diǎn)菜，那這個(gè)就是非阻塞型 I/O。

理解非阻塞 I/O 的要點(diǎn)在于

• 確定一個(gè)進(jìn)行 Input/Output 的系統(tǒng)。

• 思考在 I/O 過(guò)程中，能不能進(jìn)行其他 I/O。

那在點(diǎn)菜吃飯這個(gè)例子中，一個(gè)進(jìn)行 Input/Output 的系統(tǒng)就是點(diǎn)餐-后廚（阿姨）處理-上菜這樣一個(gè)能讓你吃上飯的系統(tǒng)；點(diǎn)餐就是 Input，上菜就是 Output，在這個(gè)例子中判斷兩者是非阻塞型還是阻塞型的關(guān)鍵就在于在點(diǎn)菜上菜這個(gè)過(guò)程中能不能接受其它的點(diǎn)菜上菜。就好比你點(diǎn)了個(gè)佛跳墻，等上菜可能就要好久了，然后來(lái)的人都是點(diǎn)一些簡(jiǎn)單的菜品，一分鐘炒一份炒粉的那種，可能就是來(lái)來(lái)回回幾波人之后都還沒(méi)能給你上菜。

而 Node.js 它是用來(lái)操縱計(jì)算機(jī)的，一些如讀取文件之類的操作是非常耗時(shí)的，要是不能進(jìn)行其它的 I/O，那么處理效率就很會(huì)很低了，這也是 Node.js 是非阻塞型 I/O 的一個(gè)原因。

Node.js 的事件循環(huán)

Node.js 啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)初始化由 libuv 提供的事件循環(huán)，每次的事件循環(huán)都包含6個(gè)階段，這6個(gè)階段會(huì)在每一次的事件循環(huán)當(dāng)中按照下圖當(dāng)中的順序反復(fù)執(zhí)行，如下圖：

• timers 階段：這個(gè)階段執(zhí)行 timer（setTimeout、setInterval）的回調(diào)

• I/O callbacks 階段 ：處理一些上一輪循環(huán)中的少數(shù)未執(zhí)行的 I/O 回調(diào)

• idle，prepare 階段 ：僅 Node 內(nèi)部使用

• poll 階段 ：獲取新的 I/O 事件, 適當(dāng)?shù)臈l件下 Node 將阻塞在這里

• check 階段 ：執(zhí)行 setImmediate() 的回調(diào)

• close callbacks 階段：執(zhí)行 socket 的 close 事件回調(diào)

每個(gè)階段都有一個(gè)先入先出的（FIFO）的用于執(zhí)行回調(diào)的隊(duì)列，事件循環(huán)運(yùn)行到每個(gè)階段，都會(huì)從對(duì)應(yīng)的回調(diào)隊(duì)列中取出回調(diào)函數(shù)去執(zhí)行，直到隊(duì)列當(dāng)中的內(nèi)容耗盡，或者執(zhí)行的回調(diào)數(shù)量達(dá)到了最大。

然后事件循環(huán)就會(huì)進(jìn)入下一個(gè)階段，然后又從下一個(gè)階段對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中取出回調(diào)函數(shù)執(zhí)行，這樣反復(fù)直到事件循環(huán)的最后一個(gè)階段。而事件循環(huán)也會(huì)一個(gè)一個(gè)按照循環(huán)執(zhí)行，直到進(jìn)程結(jié)束。

事件循環(huán)當(dāng)中的6個(gè)宏隊(duì)列和微隊(duì)列的關(guān)系如下：微隊(duì)列（microtask）在事件循環(huán)的各個(gè)階段之間執(zhí)行，或者說(shuō)在事件循環(huán)的各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的宏隊(duì)列（macrotask）之間執(zhí)行。

這里有一個(gè)特別容易混淆的版本改變：

• 如果是 Node10 及其之前版本：宏隊(duì)列當(dāng)中的有幾個(gè)宏任務(wù)，是要等到宏隊(duì)列當(dāng)中的所有宏任務(wù)全部執(zhí)行完畢才會(huì)去執(zhí)行微隊(duì)列當(dāng)中的微任務(wù)

• 如果是 Node11 及之后版本：一旦執(zhí)行一個(gè)階段里對(duì)應(yīng)宏隊(duì)列當(dāng)中的一個(gè)宏任務(wù)(setTimeout，setInterval 和 setImmediate 三者其中之一，不包括I/O)就立刻執(zhí)行微任務(wù)隊(duì)列，執(zhí)行完微隊(duì)列當(dāng)中的所有微任務(wù)再回到剛才的宏隊(duì)列執(zhí)行下一個(gè)宏任務(wù)。這就跟瀏覽器端運(yùn)行一致了。

Node.js 異步編程 - callback

• 回調(diào)函數(shù)格式規(guī)范

• error-first callback

• node-style callback

• 第一個(gè)參數(shù)是 error，后面的參數(shù)才是結(jié)果。

// 第一個(gè)參數(shù)是錯(cuò)誤捕獲
interview(function (err, res) {
  if (err) {
    console.log('cry')
    return;
  }
  console.log('smile')
})
function interview(callback) {
  setTimeout(() => {
    if (Math.random() > 0.2) {
      callback(null, 'success')
    } else {
      callback(new Error('fail'))
    }
  }, 500)
}

異步流程控制：回調(diào)地獄、異步并發(fā)等問(wèn)題

• npm：async.js；可以通過(guò) async.js 來(lái)控制異步流程

• thunk：一種編程方式

Node.js 異步編程 – Promise

• 可以通過(guò)字面意思理解，Promise 是承諾的意思；當(dāng)前事件循環(huán)得不到的結(jié)果，但未來(lái)的事件循環(huán)會(huì)給到你結(jié)果

• 它是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)一旦確定為 resolved 或 rejected 就不會(huì)改變

• pending：初始狀態(tài)，還沒(méi)得到結(jié)果的狀態(tài)

• fulfilled / resolved：成功狀態(tài)

• rejected：失敗狀態(tài)

鏈?zhǔn)秸{(diào)用：.then 和 .catch

• resolved 狀態(tài)的 Promise 會(huì)回調(diào)后面的第一個(gè) .then

• rejected 狀態(tài)的 Promise 會(huì)回調(diào)后面的第一個(gè) .catch

• 任何一個(gè) rejected 狀態(tài)且后面沒(méi)有 .catch 的 Promise，都會(huì)造成瀏覽器/ Node 環(huán)境的全局錯(cuò)誤

// promise的狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及通過(guò)then獲取內(nèi)容
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(function () {
    resolve(3);
    // reject(new Error(4))
  }, 500)
})

promise.then(function (result) {
  console.log(result)
}).catch(function (err) {
  console.log(err)
})

setTimeout(() => {
  console.log(promise)
}, 800)

執(zhí)行 then 和 catch 會(huì)返回一個(gè)新 Promise，該 Promise 最終狀態(tài)根據(jù) then 和 catch 的回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果決定

• 如果回調(diào)函數(shù)最終是 throw，該 Promise 是 rejected 狀態(tài)

• 如果回調(diào)函數(shù)最終是 return，該 Promise 是 resolved 狀態(tài)

• 但如果回調(diào)函數(shù)最終 return 了一個(gè) Promise ，該 Promise 會(huì)和回調(diào)函數(shù) return 的 Promise 狀態(tài)保持一致

Node.js 異步編程 – async/await

• async function 是 Promise 的語(yǔ)法糖封裝

• 異步編程的終極方案 – 以同步的方式寫異步

• await 關(guān)鍵字可以“暫?！?nbsp;async function 的執(zhí)行

• await 關(guān)鍵字可以以同步的寫法獲取 Promise 的執(zhí)行結(jié)果

• try-catch 可以獲取 await 所得到的錯(cuò)誤

(async function () {
  await findJob()
  console.log('trip')
})()

async function findJob() {
  try {
    // 進(jìn)行三輪面試
    await interview(1);
    await interview(2);
    await interview(3);
    console.log('smile')
  } catch (e) {
    console.log('cry at ' + e.round)
  }
}

// 進(jìn)行第round輪面試
function interview(round) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (Math.random() < 0.2) {
        const error = new Error('failed');
        error.round = round;
        reject(error);
      } else {
        resolve('success');
      }
    }, 500)
  })
}

這是一個(gè)穿越事件循環(huán)存在的 function。

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