异步编程带来的问题在客户端javascript中并不明显，但随着服务器端javascript越来越广的被使用，大量的异步io操作使得该问题变得明显。许多不同的方法都可以解决这个问题，本文讨论了一些方法，但并不深入。大家需要根据自己的情况选择一个适于自己的方法。
笔者在之前的一片博客中简单的讨论了python和javascript的异同，其实作为一种编程语言javascript的异步编程是一个非常值得讨论的有趣话题。
javascript 异步编程简介
回调函数和异步执行
所谓的异步指的是函数的调用并不直接返回执行的结果，而往往是通过回调函数异步的执行。
我们先看看回调函数是什么：
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)；
回调函数，其实就是调用用户提供的函数，该函数往往是以参数的形式提供的。回调函数并不一定是异步执行的。比如上述的例子中，回调函数是被同步执行的。大部分语言都支持回调，c++可用通过函数指针或者回调对象，java一般也是使用回调对象。
在javascript中有很多通过回调函数来执行的异步调用，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直接返回，匿名函数会在1000毫秒（不一定能保证是1000毫秒）后异步触发并执行，完成打印控制台的操作。也就是
说在异步操作的情境下，函数直接返回，把控制权交给回调函数，回调函数会在以后的某一个时间片被调度执行。那么为什么需要异步呢？为什么不能直接在当前函
数中完成操作呢？这就需要了解javascript的线程模型了。
javascript线程模型和事件驱动
javascript
最初是被设计成在浏览器中辅助提供html的交互功能。在浏览器中都包含一个javascript引擎，javscript程序就运行在这个引擎之中，并
且只有一个线程。单线程能都带来很多优点，程序员们可以很开心的不用去考虑诸如资源同步，死锁等多线程阻塞式编程所需要面对的恼人的问题。但是很多人会
问，既然javascript是单线程的，那它又如何能够异步的执行呢？
这 就需要了解到javascript在浏览器中的事件驱动（event driven）机制。事件驱动一般通过事件循环（event
loop）和事件队列（event
queue）来实现的。假定浏览器中有一个专门用于事件调度的实例（该实例可以是一个线程，我们可以称之为事件分发线程event dispatch
thread），该实例的工作就是一个不结束的循环，从事件队列中取出事件，处理所有很事件关联的回调函数（event
handler）。注意回调函数是在javascript的主线程中运行的，而非事件分发线程中，以保证事件处理不会发生阻塞。
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
}
}
通过事件驱动机制，我们可以想象javascript的编程模型就是响应一系列的事件，执行对应的回调函数。很多ui框架都采用这样的模型（例如java swing）。
那为什要异步呢，同步不是很好么？
异步的主要目的是处理非阻塞，在和html交互的过程中，会需要一些io操作（典型的就是ajax请求，脚本文件加载），如果这些操作是同步的，就会阻塞其它操作，用户的体验就是页面失去了响应。
综上所述javascript通过事件驱动机制，在单线程模型下，以异步回调函数的形式来实现非阻塞的io操作。
javascript异步编程带来的挑战
javascript的单线程模型有很多好处，但同时也带来了很多挑战。
代码可读性
想象一下，如果某个操作需要经过多个非阻塞的io操作，每一个结果都是通过回调，程序有可能会看上去像这个样子。
operation1(function(err, result) {
operation2(function(err, result) {
operation3(function(err, result) {
operation4(function(err, result) {
operation5(function(err, result) {
// do something useful
})
})
})
})
})
我们称之为意大利面条式（spaghetti）的代码。这样的代码很难维护。这样的情况更多的会发生在server side的情况下。
流程控制
异步带来的另一个问题是流程控制，举个例子，我要访问三个网站的内容，当三个网站的内容都得到后，合并处理，然后发给后台。代码可以这样写：
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
}
}});
上述代码通过检查result的长度的方式来决定是否所有的请求都处理完成，这是一个很丑陋方法，也很不可靠。
异常和错误处理
通过上一个例子，我们还可以看出，为了使程序更健壮，我们还需要加入异常处理。 在异步的方式下，异常处理分布在不同的回调函数中，我们无法在调用的时候通过try…catch的方式来处理异常， 所以很难做到有效，清楚。
更好的javascript异步编程方式
“这是最好的时代，也是最糟糕的时代”
为了解决javascript异步编程带来的问题，很多的开发者做出了不同程度的努力，提供了很多不同的解决方案。然而面对如此众多的方案应该如何选择呢？我们这就来看看都有哪些可供选择的方案吧。
promise
promise 对 象曾经以多种形式存在于很多语言中。这个词最先由c++工程师用在xanadu 项目中，xanadu 项目是web
应用项目的先驱。随后promise 被用在e编程语言中，这又激发了python 开发人员的灵感，将它实现成了twisted
框架的deferred 对象。
2007 年，promise 赶上了javascript 大潮，那时dojo
框架刚从twisted框架汲取灵感，新增了一个叫做dojo.deferred 的对象。也就在那个时候，相对成熟的dojo
框架与初出茅庐的jquery 框架激烈地争夺着人气和名望。2009 年，kris zyp 有感于dojo.deferred
的影响力提出了commonjs 之promises/a 规范。同年，node.js 首次亮相。
编程的概念中，future，promise，和delay表示同一个概念。promise翻译成中文是“承诺”，也就是说给你一个东西，我保证未来能够
做到，但现在什么都没有。它用来表示异步操作返回的一个对象，该对象是用来获取未来的执行结果的一个代理，初始值不确定。许多语言都有对promise的
支持。
promise的核心是它的then方法，我们可以使用这个方法从异步操作中得到返回值，或者是异常。then有两个可选参数（有的实现是三个），分别处理成功和失败的情景。
var promise = dosomethingaync()
promise.then(onfulfilled, onrejected)
异
步调用dosomethingaync返回一个promise对象promise，调用promise的then方法来处理成功和失败。这看上去似乎并没
有很大的改进。仍然需要回调。但是和以前的区别在于，首先异步操作有了返回值，虽然该值只是一个对未来的承诺；其次通过使用then，程序员可以有效的控
制流程异常处理，决定如何使用这个来自未来的值。
对于嵌套的异步操作，有了promise的支持，可以写成这样的链式操作：
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()可以解决需要并发的执行若干个异步操作，等所有操作完成后进行处理。
var p1 = async1();
var p2 = async2();
var p3 = async3();
promise.all([p1,p2,p3]).then(function(){
// do something when all three asychronized operation finished
对于异常处理，
doa()
.then(dob)
.then(null,function(error){
// error handling here
})
如果doa失败，它的promise会被拒绝，处理链上的下一个onrejected会被调用，在这个例子中就是匿名函数function（error）{}。比起原始的回调方式，不需要在每一步都对异常进行处理。这生了不少事。
<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>
如果你有选择困难综合症，面对这么多的开源库不知道如何决断，先不要急，这还只是一部分，还有一些库没有或者不完全采用promise的概念
non-promise
下面列出了其它的一些开源的库，也可以帮助解决javascript中异步编程所遇到的诸多问题，它们的解决方案各不相同，我这里就不一一介绍了。大家有兴趣可以去看看或者试用一下。
<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
其实，为了解决javascript异步编程带来的问题，不一定非要使用promise或者其它的开源库，这些库提供了很好的模式，但是你也可以通过有针对性的设计来解决。
比如，对于层层回调的模式，可以利用消息机制来改写，假定你的系统中已经实现了消息机制，你的code可以写成这样：
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');
})();
这样我们就把嵌套的异步调用，改写成了顺序执行的事件处理。
下一代javscript对异步编程的增强
ecmascript6
nodejs的开发版v0.11已经可以支持es6的一些新的特性，使用node –harmony命令来运行对es6的支持。
co、thunk、koa
co是一个异步流程简化的工具，它利用generator把一层层嵌套的调用变成同步的写法。
通过co可以把异步的fs.readfile当成同步一样调用，只需要把异步函数fs.readfile用闭包的方式封装。
利用thunk可以进一步简化为如下的code, 这里thunk的作用就是用闭包封装异步函数，返回一个生成函数的函数，供生成器来调用。
利用co可以串行或者并行的执行异步调用。
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)];
总结
步编程带来的问题在客户端javascript中并不明显，但随着服务器端javascript越来越广的被使用，大量的异步io操作使得该问题变得明
显。许多不同的方法都可以解决这个问题，本文讨论了一些方法，但并不深入。大家需要根据自己的情况选择一个适于自己的方法。
同时，随着es6的定义，javascript的语法变得越来越丰富，更多的功能带来了很多便利，然而原本简洁，单一目的的javascript变得复杂，也要承担更多的任务。javascript何去何从，让我们拭目以待。
来源：51cto