JavaScript 中的异步原理

来源：极链科技

作者：周哲

所谓“异步” ，简单说就是一个任务分成两段，先执行第一段，然后转而执行其他任务，等做好了准备，再回过头执行第二段。比如，有一个任务是读取文件进行处理，异步的执行过程就是下面这样。

常见的浏览器无响应（假死），往往就是因为某一段 JAVA 代码长时间运行（比如死循环），导致整个页面卡在这个地方，其他任务无法执行。

为了解决这个问题，Java 语言将任务的执行模式分成两种：同步（ Synchronous ）和异步（ Asynchronous ）。

异步编程原理

Java 引擎负责解析，执行 Java 代码，但它并不能单独运行，通常都得有一个宿主环境，一般如浏览器或 Node 服务器，前文说到的单线程是指在这些宿主环境创建单一线程，提供一种机制，调用 Java 引擎完成多个 Java 代码块的调度，这种机制就称为事件循环（ Event Loop ）。

关于事件循环流程分解如下：

1. 宿主环境为Java 创建线程时，会创建堆 (heap) 和栈 (stack) ，堆内存储 Java 对象，栈内存储执行上下文；
2. 栈内执行上下文的同步任务按序执行，执行完即退栈，而当异步任务执行时，该异步任务进入等待状态（不入栈），同时通知线程：当触发该事件时（或该异步操作响应返回时），需向消息队列插入一个事件消息；
3. 当事件触发或响应返回时，线程向消息队列插入该事件消息（包含事件及回调）；
4. 当栈内同步任务执行完毕后，线程从消息队列取出一个事件消息，其对应异步任务（函数）入栈，执行回调函数，如果未绑定回调，这个消息会被丢弃，执行完任务后退栈；
5. 当线程空闲（即执行栈清空）时继续拉取消息队列下一轮消息（next tick ，事件循环流转一次称为一次 tick ）。

很多的队列先后按顺序执行任务就形成了 Event

异步编程实现

1 ：回调函数

优点：简单、容易理解和部署。

缺点：不利于代码的阅读和维护，各个部分之间高度耦合（ Coupling ），流程会很混乱。

2 ： Promise 对象

一个 promise 可能有三种状态：等待（ pending ）、已完成（ fulfilled ）、已拒绝（ rejected ） ;

resolve ，接受一个成功值，传递给绑定的 fulfilled 回调函数中。主要工作是将当前状态变为 fulfilled 状态，同时调用绑定的 fulfilled 回调函数。

reject ，接受一个失败信息，传递给绑定的 rejected 回调函数中。主要工作是将当前状态变为 rejected 状态，同时调用绑定的 rejected 回调函数。

then 方法返回一个 Promise 。它有两个参数，分别为 Promise 在成功和失败情况下的回调函数。

语法：

概括来说 promise 是对异步的执行结果的描述对象。

3 ： Generator

Generator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案 ，允许函数的暂停和恢复。

异步任务的封装：

整个过程类似于，浏览器遇到标识符 * 之后，就明白这个函数是生成器函数，一旦遇到 yield 标识符，就会将以后的函数放入此异步函数之内，待异步返回结果后再进行执行。

更深一步，从内存上来讲：

普通函数在被调用时，JS 引擎会创建一个栈帧，在里面准备好局部变量、函数参数、临时值、代码执行的位置（也就是说这个函数的第一行对应到代码区里的第几行机器码），在当前栈帧里设置好返回位置，然后将新帧压入栈顶。待函数执行结束后，这个栈帧将被弹出栈然后销毁，返回值会被传给上一个栈帧。

当执行到 yield 语句时， Generator 的栈帧同样会被弹出栈外，但 Generator 在这里耍了个花招 —— 它在堆里保存了栈帧的引用（或拷贝）！这样当 it.next 方法被调用时， JS 引擎便不会重新创建一个栈帧，而是把堆里的栈帧直接入栈。因为栈帧里保存了函数执行所需的全部上下文以及当前执行的位置，所以当这一切都被恢复如初之时，就好像程序从原本暂停的地方继续向前执行了。

而因为每次 yield 和 it.next 都对应一次出栈和入栈，所以可以直接利用已有的栈机制，实现值的传出和传入。