JavaScript異步與回調

　　一、前言

　　首先我們要記住的是異步和并行有著本質的區別。

　　并行，簡單來說是一般指并行計算，就是說同一時刻有多條指令同時被執行，這些指令可能執行于同一CPU的多核上，或者多個CPU上,或者多個物理主機甚至多個網絡中。

　　同步，一般指按照預定的順序依次執行任務，只有當上一個任務完成后，才開始執行下一個任務。

　　異步，與同步相對應，異步指的是讓CPU暫時擱置當前任務,先處理下一個任務,當收到上個任務的回調通知后，再返回上個任務繼續執行，整個過程無需第二個線程參與。

　　文字表述很讓人很費解，現在就用圖片形式來表達并行、同步和異步更為直觀，假設現在有A、B兩個任務需要處理，使用并行、同步和異步的處理方式會分別采用如下圖所示的執行方式：

　　二、異步函數

　　JavaScript為我們提供了許多異步的函數，這些函數允許我們方便的執行異步任務，也就是說，我們現在開始執行一個任務（函數），但任務會在稍后完成，具體完成時間并不清楚。

　　例如，setTimeout函數就是一個非常典型的異步函數，此外，fs.readFile、fs.writeFile同樣也是異步函數。

　　我們可以自己定義一個異步任務的案例，例如自定義一個文件復制函數copyFile(from,to)：

　　const fs = require('fs')
　　function copyFile(from, to) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　})
　　})
　　}

　　函數copyFile首先從參數from讀取文件數據，隨后將數據寫入參數to指向的文件。

　　下面展示的就是調用copyFile：

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')//復制文件

　　現在要注意這個節點，copyFile(...)后面還有其他代碼，那么程序不會等待copyFile執行結束，而是直接向下執行，文件復制任務何時結束，程序并不關心。

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')
　　//下面的代碼不會等待上面的代碼執行結束
　　...

　　到目前為止是正常的，可后面，如果我們在copyFile(...)函數后，直接訪問文件./to.txt中的內容會發生什么呢？

　　這將不會讀到復制過來的內容，就行這樣：

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')
　　fs.readFile('./to.txt',(err,data)=>{
　　...
　　})

　　如果在執行程序之前，./to.txt文件還沒有創建，將得到如下錯誤：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　finished

　　Copy finished

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　錯誤：ENOENT: no such file or directory, open 'E:\Code\Node\demos\03-callback\to.txt'

　　Copy finished

　　即使./to.txt存在，也無法讀取其中復制的內容。

　　造成這種現象的原因是：copyFile(...)是異步執行的，程序執行到copyFile(...)函數后，并不會等待其復制完畢，而是直接向下執行，從而導致出現文件./to.txt不存在的錯誤，或者文件內容為空錯誤（如果提前創建文件）。

　　三、回調函數

　　異步函數無法確定結束時間，例如readFile(from,to)函數的執行結束時間大概率取決于文件from的大小。

　　那么，問題在于我們如何才能準確的定位copyFile執行結束，從而讀取to文件中的內容呢？

　　這就需要使用回調函數，我們可以修改copyFile函數如下：

　　function copyFile(from, to, callback) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　callback()//當復制操作完成后調用回調函數
　　})
　　})
　　}

　　這樣，我們如果需要在文件復制完成后，立即執行一些操作，就可以把這些操作寫入回調函數中：

　　function copyFile(from, to, callback) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　callback()//當復制操作完成后調用回調函數
　　})
　　})
　　}
　　copyFile('./from.txt', './to.txt', function () {
　　//傳入一個回調函數，讀取“to.txt”文件中的內容并輸出
　　fs.readFile('./to.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log(data.toString())
　　})
　　})

　　如果，你已經準備好了./from.txt文件，那么以上代碼就可以直接運行：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　Copy finished

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　　這種編程方式被稱為“基于回調”的異步編程風格，異步執行的函數應當提供一個回調參數用于在任務結束后調用。

　　這種風格在JavaScript編程中普遍存在，例如文件讀取函數fs.readFile、fs.writeFile都是異步函數。

　　四、回調的回調

　　回調函數可以準確的在異步工作完成后處理后繼事宜，如果我們需要依次執行多個異步操作，就需要嵌套回調函數。

　　案例場景：依次讀取文件A和文件B

　　代碼實現：

　　fs.readFile('./A.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('讀取文件A：' + data.toString())
　　fs.readFile('./B.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log("讀取文件B：" + data.toString())
　　})
　　})

　　執行效果：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　讀取文件A：仙宗無限好，只是缺了佬

　　讀取文件B：要想入仙宗，鏈接不能少

　　http://t.csdn.cn/H1faI

　　通過回調的方式，就可以在讀取文件A之后，緊接著讀取文件B。

　　如果我們還想在文件B之后，繼續讀取文件C呢？這就需要繼續嵌套回調：　

　fs.readFile('./A.txt', (err, data) => {//第一次回調
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('讀取文件A：' + data.toString())
　　fs.readFile('./B.txt', (err, data) => {//第二次回調
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log("讀取文件B：" + data.toString())
　　fs.readFile('./C.txt',(err,data)=>{//第三次回調
　　...
　　})
　　})
　　})

　　現在我們總結下，如果我們想要依次執行多個異步操作，需要多層嵌套回調，這在層數較少時是行之有效的，但是當嵌套次數過多時，會出現一些問題。

　　回調的約定

　　實際上，fs.readFile中的回調函數的樣式并非個例，而是JavaScript中的普遍約定。我們日后會自定義大量的回調函數，也需要遵守這種約定，形成良好的編碼習慣。

　　約定是：

　　callback的第一個參數是為 error 而保留的。一旦出現 error，callback(err)就會被調用。

　　第二個以及后面的參數用于接收異步操作的成功結果。此時callback(null, result1, result2,...)就會被調用。

　　基于以上約定，一個回調函數擁有錯誤處理和結果接收兩個功能，例如fs.readFile('...',(err,data)=>{})的回調函數就遵循了這種約定。

　　五、回調地獄

　　如果我們不深究的話，基于回調的異步方法處理似乎是相當完美的處理方式。問題在于，如果我們有一個接一個 的異步行為，那么代碼就會變成這樣：

　　fs.readFile('./a.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//讀取結果操作
　　fs.readFile('./b.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//讀取結果操作
　　fs.readFile('./c.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//讀取結果操作
　　fs.readFile('./d.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　...
　　})
　　})
　　})
　　})

　　以上代碼的執行內容是：

　　讀取文件a.txt，如果沒有發生錯誤的話；

　　讀取文件b.txt，如果沒有發生錯誤的話；

　　讀取文件c.txt，如果沒有發生錯誤的話；

　　讀取文件d.txt，…

　　隨著調用的增加，代碼嵌套層級越來越深，包含越來越多的條件語句，從而形成不斷向右縮進的混亂代碼，難以閱讀和維護。

　　我們稱這種不斷向右增長（向右縮進）的現象為“回調地獄”或者“末日金字塔”！

　　fs.readFile('a.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('b.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('c.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('d.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('e.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('f.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('g.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('h.txt',(err,data)=>{
　　...
　　/*
　　通往地獄的大門
　　===>
　　*/
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})

　　上面看起來很規整，但并不是實用，主要是由于在通常業務邏輯中會有大量的條件語句、數據處理操作等代碼，從而打亂當前美好的秩序，讓代碼變的難以維護。

　　現在我們就找到了最優解，Promise。

　　六、總結

　　其實這篇文章講的幾乎是異步和回調的基本概念，二者是JavaScript的核心內容，要大家投入更多精力去解決。

　　異步、并行、同步的基本概念；

　　使用回調函數處理異步任務；

　　回調函數的嵌套和約定；

　　回調地獄的基本概念；

　　本篇文章講到這里，歡迎繼續關注更多精彩內容！