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javascript中的异步编程(非AJAX)

JavaScript中的异步编程(非AJAX)

基础概念

JavaScript异步编程是指在单线程环境下,通过非阻塞方式执行耗时操作(如I/O、定时器等)的技术。由于JS是单线程语言,异步编程可以避免阻塞主线程,提高程序响应能力。

主要优势

  1. 非阻塞执行:主线程不会被长时间任务阻塞
  2. 提高性能:充分利用CPU资源,避免等待
  3. 更好的用户体验:保持UI响应流畅
  4. 高效处理I/O密集型任务:如文件操作、网络请求等

异步编程类型

1. 回调函数(Callbacks)

最基础的异步模式,将函数作为参数传递给异步操作。

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function fetchData(callback) {
    setTimeout(() => {
        callback('Data received');
    }, 1000);
}

fetchData((data) => {
    console.log(data); // 1秒后输出"Data received"
});

2. Promise

ES6引入的异步解决方案,解决了回调地狱问题。

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function fetchData() {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            resolve('Data received');
            // 或 reject(new Error('Failed'));
        }, 1000);
    });
}

fetchData()
    .then(data => console.log(data))
    .catch(error => console.error(error));

3. async/await

ES2017引入的语法糖,使异步代码看起来像同步代码。

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async function getData() {
    try {
        const data = await fetchData();
        console.log(data);
    } catch (error) {
        console.error(error);
    }
}

getData();

4. 事件监听(Event Emitters)

常用于处理多个异步事件。

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const EventEmitter = require('events');
const emitter = new EventEmitter();

emitter.on('data', (data) => {
    console.log('Received:', data);
});

setTimeout(() => {
    emitter.emit('data', 'Some data');
}, 1000);

5. Generator函数

ES6引入,可以暂停和恢复函数执行。

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function* asyncGenerator() {
    const result = yield new Promise(resolve => 
        setTimeout(() => resolve('Done'), 1000)
    );
    console.log(result);
}

const gen = asyncGenerator();
gen.next().value.then(val => gen.next(val));

常见应用场景

  1. 定时操作setTimeout, setInterval
  2. 文件系统操作:Node.js中的fs模块
  3. 数据库操作:查询数据库
  4. 子进程操作:执行外部命令
  5. Web Workers:后台线程处理
  6. 流操作:处理大文件或数据流

常见问题与解决方案

1. 回调地狱(Callback Hell)

问题:多层嵌套回调导致代码难以维护。

解决方案

  • 使用Promise链式调用
  • 使用async/await
  • 模块化代码,拆分回调函数

2. 错误处理困难

问题:异步错误难以捕获,特别是多层嵌套时。

解决方案

  • Promise的.catch()方法
  • async/await中的try-catch
  • 全局错误处理(如Node.js的process.on('unhandledRejection'))

3. 并发控制

问题:多个异步操作同时执行可能导致资源竞争或过载。

解决方案

  • Promise.all(并行执行)
  • Promise.allSettled(不中断执行)
  • 使用第三方库如async的控制流函数

4. 内存泄漏

问题:未清理的定时器、事件监听器等导致内存无法释放。

解决方案

  • 及时清除定时器(clearTimeout, clearInterval)
  • 移除事件监听器
  • 使用WeakMap/WeakSet存储引用

性能优化技巧

  1. 批量处理:合并多个异步操作为一个
  2. 延迟加载:按需执行异步操作
  3. 缓存结果:避免重复执行相同异步操作
  4. 节流防抖:控制高频异步事件触发频率

现代JavaScript中的异步模式

1. Top-level await

在模块顶层直接使用await(ES2022)

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// 模块中
const data = await fetchData();
console.log(data);

2. Promise组合器

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// 等待所有完成(可能有的失败)
Promise.allSettled([promise1, promise2])
    .then(results => {
        // 处理所有结果
    });

// 竞速模式
Promise.race([promise1, promise2])
    .then(firstResult => {
        // 处理第一个完成的结果
    });

3. AbortController

取消异步操作

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const controller = new AbortController();
const signal = controller.signal;

fetch(url, { signal })
    .then(response => response.json())
    .catch(err => {
        if (err.name === 'AbortError') {
            console.log('Fetch aborted');
        }
    });

// 取消请求
controller.abort();

JavaScript的异步编程是处理非阻塞操作的核心机制,理解各种异步模式及其适用场景对于开发高效、可维护的应用程序至关重要。

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