異步程式設計帶來的問題在用戶端javascript中并不明顯，但随着伺服器端javascript越來越廣的被使用，大量的異步io操作使得該問題變得明顯。許多不同的方法都可以解決這個問題，本文讨論了一些方法，但并不深入。大家需要根據自己的情況選擇一個适于自己的方法。
筆者在之前的一片部落格中簡單的讨論了python和javascript的異同，其實作為一種程式設計語言javascript的異步程式設計是一個非常值得讨論的有趣話題。
javascript 異步程式設計簡介
回調函數和異步執行
所謂的異步指的是函數的調用并不直接傳回執行的結果，而往往是通過回調函數異步的執行。
我們先看看回調函數是什麼：
var fn = function(callback) {
// do something here
...
callback.apply(this, para);
}；
var mycallback = function(parameter) {
// do someting in customer callback
// call the fn with callback as parameter
fn(mycallback)；
回調函數，其實就是調用使用者提供的函數，該函數往往是以參數的形式提供的。回調函數并不一定是異步執行的。比如上述的例子中，回調函數是被同步執行的。大部分語言都支援回調，c++可用通過函數指針或者回調對象，java一般也是使用回調對象。
在javascript中有很多通過回調函數來執行的異步調用，例如settimeout（）或者setinterval（）。
settimeout(function(){
console.log("this will be exectued after 1 second!");
},1000);
在
以上的例子中，settimeout直接傳回，匿名函數會在1000毫秒（不一定能保證是1000毫秒）後異步觸發并執行，完成列印控制台的操作。也就是
說在異步操作的情境下，函數直接傳回，把控制權交給回調函數，回調函數會在以後的某一個時間片被排程執行。那麼為什麼需要異步呢？為什麼不能直接在目前函
數中完成操作呢？這就需要了解javascript的線程模型了。
javascript線程模型和事件驅動
javascript
最初是被設計成在浏覽器中輔助提供html的互動功能。在浏覽器中都包含一個javascript引擎，javscript程式就運作在這個引擎之中，并
且隻有一個線程。單線程能都帶來很多優點，程式員們可以很開心的不用去考慮諸如資源同步，死鎖等多線程阻塞式程式設計所需要面對的惱人的問題。但是很多人會
問，既然javascript是單線程的，那它又如何能夠異步的執行呢？
這 就需要了解到javascript在浏覽器中的事件驅動（event driven）機制。事件驅動一般通過事件循環（event
loop）和事件隊列（event
queue）來實作的。假定浏覽器中有一個專門用于事件排程的執行個體（該執行個體可以是一個線程，我們可以稱之為事件分發線程event dispatch
thread），該執行個體的工作就是一個不結束的循環，從事件隊列中取出事件，處理所有很事件關聯的回調函數（event
handler）。注意回調函數是在javascript的主線程中運作的，而非事件分發線程中，以保證事件處理不會發生阻塞。
event loop code:
while(true) {
var event = eventqueue.pop();
if(event && event.handler) {
event.handler.execute(); // execute the callback in javascript thread
} else {
sleep(); //sleep some time to release the cpu do other stuff
}
}
通過事件驅動機制，我們可以想象javascript的程式設計模型就是響應一系列的事件，執行對應的回調函數。很多ui架構都采用這樣的模型（例如java swing）。
那為什要異步呢，同步不是很好麼？
異步的主要目的是處理非阻塞，在和html互動的過程中，會需要一些io操作（典型的就是ajax請求，腳本檔案加載），如果這些操作是同步的，就會阻塞其它操作，使用者的體驗就是頁面失去了響應。
綜上所述javascript通過事件驅動機制，在單線程模型下，以異步回調函數的形式來實作非阻塞的io操作。
javascript異步程式設計帶來的挑戰
javascript的單線程模型有很多好處，但同時也帶來了很多挑戰。
代碼可讀性
想象一下，如果某個操作需要經過多個非阻塞的io操作，每一個結果都是通過回調，程式有可能會看上去像這個樣子。
operation1(function(err, result) {
operation2(function(err, result) {
operation3(function(err, result) {
operation4(function(err, result) {
operation5(function(err, result) {
// do something useful
})
})
})
})
})
我們稱之為意大利面條式（spaghetti）的代碼。這樣的代碼很難維護。這樣的情況更多的會發生在server side的情況下。
流程控制
異步帶來的另一個問題是流程控制，舉個例子，我要通路三個網站的内容，當三個網站的内容都得到後，合并處理，然後發給背景。代碼可以這樣寫：
var urls = ['url1','url2','url3'];
var result = [];
for (var i = 0, len = urls.length(); i < len; i++ ) {
$.ajax({
url: urls[i],
context: document.body,
success: function(){
//do something on success
result.push("one of the request done successfully");
if (result.length === urls.length()) {
//do something when all the request is completed successfully
}
}});
上述代碼通過檢查result的長度的方式來決定是否所有的請求都處理完成，這是一個很醜陋方法，也很不可靠。
異常和錯誤處理
通過上一個例子，我們還可以看出，為了使程式更健壯，我們還需要加入異常處理。 在異步的方式下，異常處理分布在不同的回調函數中，我們無法在調用的時候通過try…catch的方式來處理異常， 是以很難做到有效，清楚。
更好的javascript異步程式設計方式
“這是最好的時代，也是最糟糕的時代”
為了解決javascript異步程式設計帶來的問題，很多的開發者做出了不同程度的努力，提供了很多不同的解決方案。然而面對如此衆多的方案應該如何選擇呢？我們這就來看看都有哪些可供選擇的方案吧。
promise
promise 對 象曾經以多種形式存在于很多語言中。這個詞最先由c++工程師用在xanadu 項目中，xanadu 項目是web
應用項目的先驅。随後promise 被用在e程式設計語言中，這又激發了python 開發人員的靈感，将它實作成了twisted
架構的deferred 對象。
2007 年，promise 趕上了javascript 大潮，那時dojo
架構剛從twisted架構汲取靈感，新增了一個叫做dojo.deferred 的對象。也就在那個時候，相對成熟的dojo
架構與初出茅廬的jquery 架構激烈地争奪着人氣和名望。2009 年，kris zyp 有感于dojo.deferred
的影響力提出了commonjs 之promises/a 規範。同年，node.js 首次亮相。
程式設計的概念中，future，promise，和delay表示同一個概念。promise翻譯成中文是“承諾”，也就是說給你一個東西，我保證未來能夠
做到，但現在什麼都沒有。它用來表示異步操作傳回的一個對象，該對象是用來擷取未來的執行結果的一個代理，初始值不确定。許多語言都有對promise的
支援。
promise的核心是它的then方法，我們可以使用這個方法從異步操作中得到傳回值，或者是異常。then有兩個可選參數（有的實作是三個），分别處理成功和失敗的情景。
var promise = dosomethingaync()
promise.then(onfulfilled, onrejected)
異
步調用dosomethingaync傳回一個promise對象promise，調用promise的then方法來處理成功和失敗。這看上去似乎并沒
有很大的改進。仍然需要回調。但是和以前的差別在于，首先異步操作有了傳回值，雖然該值隻是一個對未來的承諾；其次通過使用then，程式員可以有效的控
制流程異常處理，決定如何使用這個來自未來的值。
對于嵌套的異步操作，有了promise的支援，可以寫成這樣的鍊式操作：
operation1().then(function (result1) {
return operation2(result1)
}).then(function (result2) {
return operation3(result2);
}).then(function (result3) {
return operation4(result3);
}).then(function (result4) {
return operation5(result4)
}).then(function (result5) {
//and so on
});
promise提供更便捷的流程控制，例如promise.all()可以解決需要并發的執行若幹個異步操作，等所有操作完成後進行處理。
var p1 = async1();
var p2 = async2();
var p3 = async3();
promise.all([p1,p2,p3]).then(function(){
// do something when all three asychronized operation finished
對于異常處理，
doa()
.then(dob)
.then(null,function(error){
// error handling here
})
如果doa失敗，它的promise會被拒絕，處理鍊上的下一個onrejected會被調用，在這個例子中就是匿名函數function（error）{}。比起原始的回調方式，不需要在每一步都對異常進行處理。這生了不少事。
<a target="_blank" href="http://documentup.com/kriskowal/q">q</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/tildeio/rsvp.js">rsvp.js</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/cujojs/when">when.js</a>
<a target="_blank" href="http://mochi.github.io/mochikit/doc/html/mochikit/async.html">mochikit.async</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/futuresjs">futurejs</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/kriszyp/node-promise">node-promise</a>
<a target="_blank" href="http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/apps/br211867.aspx">winjs</a>
如果你有選擇困難綜合症，面對這麼多的開源庫不知道如何決斷，先不要急，這還隻是一部分，還有一些庫沒有或者不完全采用promise的概念
non-promise
下面列出了其它的一些開源的庫，也可以幫助解決javascript中異步程式設計所遇到的諸多問題，它們的解決方案各不相同，我這裡就不一一介紹了。大家有興趣可以去看看或者試用一下。
<a target="_blank" href="https://github.com/laverdet/node-fibers">node-fibers</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/sage/streamlinejs">streamlinejs</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/creationix/step">step</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/willconant/flow-js">flow-js</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/caolan/async">async</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/fjakobs/async.js">async.js</a>
<a target="_blank" href="https://github.com/isaacs/slide-flow-control">slide-flow-control</a>
non-3rd party
其實，為了解決javascript異步程式設計帶來的問題，不一定非要使用promise或者其它的開源庫，這些庫提供了很好的模式，但是你也可以通過有針對性的設計來解決。
比如，對于層層回調的模式，可以利用消息機制來改寫，假定你的系統中已經實作了消息機制，你的code可以寫成這樣：
var co = require('co');
var fs = require('fs');
var stat = function(path) {
return function(cb){
fs.stat(path,cb);
}
};
var readfile = function(filename) {
fs.readfile(filename,cb);
co(function *() {
var stat = yield stat('./readme.md');
var content = yield readfile('./readme.md');
})();
這樣我們就把嵌套的異步調用，改寫成了順序執行的事件處理。
下一代javscript對異步程式設計的增強
ecmascript6
nodejs的開發版v0.11已經可以支援es6的一些新的特性，使用node –harmony指令來運作對es6的支援。
co、thunk、koa
co是一個異步流程簡化的工具，它利用generator把一層層嵌套的調用變成同步的寫法。
通過co可以把異步的fs.readfile當成同步一樣調用，隻需要把異步函數fs.readfile用閉包的方式封裝。
利用thunk可以進一步簡化為如下的code, 這裡thunk的作用就是用閉包封裝異步函數，傳回一個生成函數的函數，供生成器來調用。
利用co可以串行或者并行的執行異步調用。
var thunkify = require('thunkify');
var stat = thunkify(fs.stat);
var readfile = thunkify(fs.readfile);
串行
var a = yield request(a);
var b = yield request(b);
并行
var res = yield [request(a), request(b)];
總結
步程式設計帶來的問題在用戶端javascript中并不明顯，但随着伺服器端javascript越來越廣的被使用，大量的異步io操作使得該問題變得明
顯。許多不同的方法都可以解決這個問題，本文讨論了一些方法，但并不深入。大家需要根據自己的情況選擇一個适于自己的方法。
同時，随着es6的定義，javascript的文法變得越來越豐富，更多的功能帶來了很多便利，然而原本簡潔，單一目的的javascript變得複雜，也要承擔更多的任務。javascript何去何從，讓我們拭目以待。
來源：51cto