javascript 异步编程

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这可能是个比较深的话题。何谓异步？

笼统地说，异步在javascript就是延时执行。严格来说，javascript中的异步编程能力都是由BOM与DOM提供的，如setTimeout，XMLHttpRequest，还有DOM的事件机制，还有HTML5新增加的webwork, postMessage，等等很多。这些东西都有一个共同的特点，就是拥有一个回调函数，实现控制反转。由于控制反转是更深奥的问题，这里不想展开。不过有点可以确认的，回调函数的存在打断了原来的执行流程，让它们自行在适当的时机出现并执行，这是个非常便捷的模式。对比主动式的轮询，你就知它多么节能。在同步编程，代码基本上自上向下执行，在异步编程，一些代码就要写到回调函数中，如果代码之间存在依赖，回调函数套回调函数的情况也不少见，这种套嵌结构对以后的维护来说简直是地狱。还有一种我们不得不面对的情况，try...catch无法捕捉几毫秒之后发生的异常。另外，除了setTimeout外，异步编程基本上由事件机制承担的，它们的回调函数什么时候发生基本上都是未知数，可能由于后台发生系统级错误，无法再发出响应，或者，系统忙碌，一时半刻响应不过来，这两种情况我们也必需提供一个策略，中断这操作，也就是所谓的abort，这些都是异步编程的所要处理的课题。

$.post("/foo.json",
function (dataOfFoo) {//多层套嵌结构的Ajax回调

$.post("/bar.json",
function (dataOfBar) {

$.post("/baz.json",
function (dataOfBaz) {

alert([dataOfFoo, dataOfBar, dataOfBaz]);

});

});
});

function 
throwError(){

throw
new Error('ERROR');
}

try{

setTimeout(throwError, 3000);

} catch(e){

alert(e);//这里的异常无法捕获
}

由于在javascript编程，随时都碰到这样的需求，因此实现相关轻捷的API是重中之重。正如上面所说，它只少要有以下功能，能储存一组回调函数（domReary,多投事件，特效），在特定时刻中执行所有回调函数，如果发生错误能触发相应的处理函数（负向回调），能中止整个操作，从中断处再起操作，如果要求更多，我们还想能从串行转向并行，由并行转入串行。可能有许多概念大家听不懂，是不是？但想弄个好的特效，这些都是必需的。如果玩过后端JS的人，一定听说过node.js，现在基本成为它的代名词了。路由派发，IO操作，都是异步的，事件驱动的，为了实现优雅的异步编程，大牛们忙得焦头烂额，一个个方案被提出来，如do.js. step.js, async.js, flow.js……，不是太鸡肋，就是无法应用于前端。因此我们需要一个适合于前端的方案。

有件事我们必需明白，你想到的，人家都早已研究过了，并且已给出解决方案。十大javascript框架之一，Mochikit，就从Python的Twisted库搞来Deferred，后来又给dojo学去，现在你们又看到，相同的东西又出现在jQuery1.5上了。不过，Mochikit的Deferred还有一个不为人知的分支，由日本大牛cho45搞出来（他同时也搞什么BigInt，跨浏览器Testing，名气紧随amachang、uupaa、edvakf、nanto之后），叫JSDeferred。先说dojo那派系的（包括jQuery）的Deferred，一直处于无敌状态，与Common.js搞出一套规范，什么promises，then，when都是那时制定，jQuer基本全盘接受。另一分支，cho45的JSDeferred，构思非常奇特，没有使用数组来装载回调函数，而是通过setTimeout,image.onload, postMessage等异步机制巧妙地把维护列队地工作道回浏览器自身，虽然有致命缺陷，但其易用性也被日本JS界所首肯，我的Deferred对象就从它的基本上发展过来的。Deferred这东西，我通常称之为异步列队，因为它们的确是需要两组由回调函接构成的队列，非常之形象。

在我们搬出异步列队之前，让我们看看普通的列队是怎么实现延迟的。

var 
Queue = function(){

this.list = []

}

Queue.prototype = {

constructor:Queue,

queue:function(fn) {

this.list.push(fn)

return
this;

},

dequeue:function(){

var
fn = this.list.shift()||function(){};

fn.call(this)

}

}

这样调用它：

var 
q = new Queue;

q.queue(function(){

log(1)

}).queue(function(){

log(2)

}).queue(function(){

log(3)

});

while(q.list.length){

q.dequeune();

}

但这是同步，想异步，我们需要用setTimeout，

var 
el = document.getElementById("test");

var 
q = new Queue();

q.queue(function(){

var
self = this;

el.innerHTML = 1

setTimeout(function(){

self.dequeue()

},1000);

}).queue(function(){

var
self = this;

el.innerHTML = 2

setTimeout(function(){

self.dequeue()

},1000);

}).queue(function(){

var
self = this;

el.innerHTML = 3

setTimeout(function(){

self.dequeue()

},1000);
}).dequeue()
 
<!doctype html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>异步编程 by 司徒正美</title>

    <script>
      var Queue = function(){
        this.list = []
      }
      Queue.prototype = {
        constructor:Queue,
        queue:function(fn) {
          this.list.push(fn)
          return this;
        },
        dequeue:function(){
          var fn = this.list.shift()||function(){};
          fn.call(this)
        }
      }
      window.onload = function(){
        var el = document.getElementById("test");
        var q = new Queue();
        q.queue(function(){
          var self = this;
          el.innerHTML = 1
          setTimeout(function(){
            self.dequeue()
          },1000);
        }).queue(function(){
          var self = this;
          el.innerHTML = 2
          setTimeout(function(){
            self.dequeue()
          },1000);
        }).queue(function(){
          var self = this;
          el.innerHTML = 3
          setTimeout(function(){
            self.dequeue()
          },1000);
        }).dequeue()
      }
    </script>

  </head>
  <body>
    <p id="test"></p>


  </body>
</html>





如大家所见，这样写绝对不友好。我们需要把setTimeout整到Queue类中去，另对queue做一些修改，不要只弹出一个函数进行执行，通常情况下会对列队中的所有回调进行操作的，如domReay，多投事件。



var 
Queue = function(){

this.list = []
}
Queue.prototype = {

constructor:Queue,

queue:function(fn) {

this.list.push(fn)

return
this;

},

wait:function(ms){

this.list.push(ms)

return
this;

},

dequeue:function(){

var
self = this, list = self.list;

var
el = list.shift()||function(){};

if(typeof
el == "number"){

setTimeout(function(){

self.dequeue();

},el);

}else
if(typeof
el == "function") {

el.call(this)

if(list.length)

self.dequeue();

}

}
}


 
<!doctype html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>异步编程 by 司徒正美</title>

    <script>
      var Queue = function(){
        this.list = []
      }
      Queue.prototype = {
        constructor:Queue,
        queue:function(fn) {
          this.list.push(fn)
          return this;
        },
        wait:function(ms){
          this.list.push(ms)
          return this;
        },
        dequeue:function(){
          var self = this, list = self.list;
          var el = list.shift()||function(){};
          if(typeof el == "number"){
            setTimeout(function(){
              self.dequeue();
            },el);
          }else if(typeof el == "function") {
            el.call(this)
            if(list.length)
              self.dequeue();
          }
        }
      }
      window.onload = function(){
        var el = document.getElementById("test");
        var q = new Queue();
        q.queue(function(){
          el.innerHTML = 1
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 2
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 3
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 4
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 5
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 6
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 7
        })
        .dequeue()
      }
    </script>

  </head>
  <body>
    <p id="test"></p>
    <pre>
       var el = document.getElementById("test");
        var q = new Queue();
        q.queue(function(){
          el.innerHTML = 1
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 2
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 3
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 4
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 5
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 6
        })
        .wait(1000)
        .queue(function(){
          el.innerHTML = 7
        })
        .dequeue()
    </pre>

  </body>
</html>

Great，如果我们能自由控制每个回调的间隔，这对于做动画效果说，就变得非常简单了。但这Queue类相对我们最初定下的目标来说，还是差得远。Ajax，多投事件，domReay将统统划归于它的麾下，因此它需要用一些适用性更强的API。用过dojo的人也知，它的Deferred就像DNA的染色体一样，是双线的，可以捕捉不在同一时间线上的异常，而且这些列队不能像卫生筷那样用完一次就废了，这样就无法支撑多投事件的实现了。想要实现这些功能，就需要一个很复杂的东西，我将在第二部分隆重介绍我的异步列队，看它是如何优雅地解决这些问题。