Node.js中怎么實現異步編程

Node.js中怎么實現異步編程，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

 其實對大部分的開發者來說，異步編程與一般自然語言的線性思維會有所沖突。所以大部分開發者不能適應直接面向事件驅動進行編程，Node.js是首個將異步編程帶到應用層面的平臺，Node.js無時無刻不透露出異步的信息。

在接觸Node的過程中，很多人只是很粗略的接觸了幾個回調函數之后就放棄了，確實Node使用異步編程，容易陷入回調地獄，但是Node異步編程的難題其實已經基本解決，可以通過事件發布/訂閱模式，或者通過Promise/Defferred模式，其實都可以完美的去解決回調陷阱的問題。

其實大部分開發人員都習慣線性思維去思考問題，所以同步編程一直很流行。但是單線程同步模型中，CPU與I/O操作無法重疊進行，所以性能問題也就擺在了開發人員的面前。在大多數語言中，提高性能的方式一般使用多線程的方式解決，但是多線程中線程切換耗費的開銷，以及鎖以及線程同步等問題，所以多線程會給開發人員業務邏輯帶來麻煩。而Node直接采用異步編程，可以使CPU與I/O操作并行不用相互等待，可以讓資源等到更好的利用。

異步IO與非阻塞IO的區別

非阻塞IO是由于完整的I/O沒有完成，立即返回的并不是我們執行的最終數據，而僅僅是返回當前的調用狀態，為了獲得完整數據需要進行輪詢重復調用I/O操作確認是否完成。異步I/O可實現不等待數據讀取完成，執行I/O操作后后立刻返回，數據寫入緩存，由底層完成監聽操作，并返回成功或失敗的信息給應用。

異步編程優點

Node.js最大的優點莫過于基于事件驅動的非阻塞I/O模型，非阻塞I/O可以使CPU與I/O操作不用相互等待，可以讓資源可以得到更好的利用。Node.js為了解決編程模型中阻塞I/O的性能問題，采用單線程異步模型，所以Node.js更適合I/O密集型問題，因為Node.js面向驅動進行編程，所以需要面對海量請求，當海量請求同時作用在單線程上時，就需要防止任何一個會過度消耗時間片的請求。所以只要合理利用Node.js的異步模型，加上V8引擎的高性能，就可以充分發揮CPU與I/O并行的優勢。

異步編程的難點

Node.js借助異步I/O模型以及V8引擎，突破了單線程的性能瓶頸，讓JavaScript在后端體現了實用價值。但是也由于異步編程會給開發者帶來一些難點。

(1)函數嵌套過深

在前端JavScript中，DOM事件綁定一般較少存在多重事件綁定的情況。一般為不同的DOM元素綁定不同的事件。

但是對于Node.js而言，多個異步調用的場景比比皆是。

其實對于最后的結果來說這樣的函數嵌套結構是沒有任何問題的，但是這樣并沒有利用好Node.js異步I/O帶來的并行優勢。而且函數嵌套過深，對于開發人員的后期維護也會造成困難。

(2)阻塞代碼

在JavaScript中，并沒有類似Java的sleep()這樣的線程沉睡功能，可以進行延時操作的只有setInterval()和setTimeout()這兩個函數。那么如果我們需要在JavaScript中實現延遲1s要怎么做呢？其實大部分開發者可能會這么去進行實現：

但是請記住Node.js是單線程模型，所以在執行的時候CPU資源會全部為了這段代碼進行服務。從而導致其他請求全部被視而不見。所以我們可以采用setTimeout改寫一下代碼效果會更好：

但是這里有一個問題，如果我把后面的時間設成0，是不是意味著馬上執行代碼呢？這個問題大家可以思考一下，對答案感興趣的可以直接在公眾號發消息，我會及時回復。

(3)多線程編程

因為Node.js是單線程模型，對于多核CPU服務端而言，其實Node.js單進程是沒有充分利用好多核CPU的，所以瀏覽器可以將JavaScript與UI渲染分離，就可以更好的去利用多核CPU為大量計算做服務。但是這種開發模式開發者要面臨跨線程的編程，對于JavaScript一直走的單線程編程路線來說會增加一定的難度。

(4)異常處理

我們在使用Java進行異常處理其實是非常方便的，可以直接通過try/catch/finally語句進行異常捕獲以及異常處理。

但是在異步編程中這種常用的異常處理并不一定適用，因為前面有講過異步編程時異步I/O提交請求后馬上返回，因為異常一般不會發生在此階段，這時候你對這段代碼執行try/catch操作進行異常捕獲其實不會發揮作用，因為try/catch只能捕獲當次事件內發生的異常，對事件執行結束返回的回調函數callback中拋出的異常其實是無能為力的，所以在Node.js中，將異常作為回調函數callback的第一個參數傳回，如果為空時，則表示回調函數沒有拋出任何異常。

上述代碼中，執行checkLogin如果出現異常，則回調函數的第一個參數err則不為空，我們就可以根據這個err參數對異常進行處理。

異步編程解決方案

(1)事件發布/訂閱模式

(2)Promise/Deferred模式

(3)流程控制庫

由于這三種方案涉及知識點較雜，這篇文章暫時不對這三種方案作具體介紹，下一篇文章會對這三種方案作具體介紹。

異步并發控制

在Node.js中，我們可以很輕易的利用異步發起并行調用，但是如果并發量過大，我們的服務器會承受不住，比如如果是對文件系統進行大量并發調用，操作系統的文件描述符數量會在瞬間被用光。所以對于異步編程來說并發很容易實現，但是也要有一定的過載保護。這里主要講一種過載解決方案：async.

async提供了一個方法parallelLimit()用于處理異步調用的限制。

parallelLimit()方法有一個用于限制并發數量的參數，使得任務只能同時并發一定數量，而不能無限量同時并發。上面的代碼，我們并發數設置為1，所以只能同時并發一個任務。

但是parallelLimit()有一個缺點：無法動態的添加并行任務。但是async提供了queue()方法可以動態添加并行任務，這對于遍歷文件目錄等操作是非常高效的。但是queue()接收的參數是固定的，丟失了parallelLimit()的多樣性。

看完上述內容是否對您有幫助呢？如果還想對相關知識有進一步的了解或閱讀更多相關文章，請關注億速云行業資訊頻道，感謝您對億速云的支持。