展示JavaScript中异步与回调的基本概念及回调地狱

　　JavaScript异步与回调

　　一、前言

　　首先我们要记住的是异步和并行有着本质的区别。

　　并行，简单来说是一般指并行计算，就是说同一时刻有多条指令同时被执行，这些指令可能执行于同一CPU的多核上，或者多个CPU上,或者多个物理主机甚至多个网络中。

　　同步，一般指按照预定的顺序依次执行任务，只有当上一个任务完成后，才开始执行下一个任务。

　　异步，与同步相对应，异步指的是让CPU暂时搁置当前任务,先处理下一个任务,当收到上个任务的回调通知后，再返回上个任务继续执行，整个过程无需第二个线程参与。

　　文字表述很让人很费解，现在就用图片形式来表达并行、同步和异步更为直观，假设现在有A、B两个任务需要处理，使用并行、同步和异步的处理方式会分别采用如下图所示的执行方式：

　　二、异步函数

　　JavaScript为我们提供了许多异步的函数，这些函数允许我们方便的执行异步任务，也就是说，我们现在开始执行一个任务（函数），但任务会在稍后完成，具体完成时间并不清楚。

　　例如，setTimeout函数就是一个非常典型的异步函数，此外，fs.readFile、fs.writeFile同样也是异步函数。

　　我们可以自己定义一个异步任务的案例，例如自定义一个文件复制函数copyFile(from,to)：

　　const fs = require('fs')
　　function copyFile(from, to) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　})
　　})
　　}

　　函数copyFile首先从参数from读取文件数据，随后将数据写入参数to指向的文件。

　　下面展示的就是调用copyFile：

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')//复制文件

　　现在要注意这个节点，copyFile(...)后面还有其他代码，那么程序不会等待copyFile执行结束，而是直接向下执行，文件复制任务何时结束，程序并不关心。

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')
　　//下面的代码不会等待上面的代码执行结束
　　...

　　到目前为止是正常的，可后面，如果我们在copyFile(...)函数后，直接访问文件./to.txt中的内容会发生什么呢？

　　这将不会读到复制过来的内容，就行这样：

　　copyFile('./from.txt','./to.txt')
　　fs.readFile('./to.txt',(err,data)=>{
　　...
　　})

　　如果在执行程序之前，./to.txt文件还没有创建，将得到如下错误：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　finished

　　Copy finished

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　错误：ENOENT: no such file or directory, open 'E:\Code\Node\demos\03-callback\to.txt'

　　Copy finished

　　即使./to.txt存在，也无法读取其中复制的内容。

　　造成这种现象的原因是：copyFile(...)是异步执行的，程序执行到copyFile(...)函数后，并不会等待其复制完毕，而是直接向下执行，从而导致出现文件./to.txt不存在的错误，或者文件内容为空错误（如果提前创建文件）。

　　三、回调函数

　　异步函数无法确定结束时间，例如readFile(from,to)函数的执行结束时间大概率取决于文件from的大小。

　　那么，问题在于我们如何才能准确的定位copyFile执行结束，从而读取to文件中的内容呢？

　　这就需要使用回调函数，我们可以修改copyFile函数如下：

　　function copyFile(from, to, callback) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　callback()//当复制操作完成后调用回调函数
　　})
　　})
　　}

　　这样，我们如果需要在文件复制完成后，立即执行一些操作，就可以把这些操作写入回调函数中：

　　function copyFile(from, to, callback) {
　　fs.readFile(from, (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　fs.writeFile(to, data, (err) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('Copy finished')
　　callback()//当复制操作完成后调用回调函数
　　})
　　})
　　}
　　copyFile('./from.txt', './to.txt', function () {
　　//传入一个回调函数，读取“to.txt”文件中的内容并输出
　　fs.readFile('./to.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log(data.toString())
　　})
　　})

　　如果，你已经准备好了./from.txt文件，那么以上代码就可以直接运行：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　Copy finished

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　　这种编程方式被称为“基于回调”的异步编程风格，异步执行的函数应当提供一个回调参数用于在任务结束后调用。

　　这种风格在JavaScript编程中普遍存在，例如文件读取函数fs.readFile、fs.writeFile都是异步函数。

　　四、回调的回调

　　回调函数可以准确的在异步工作完成后处理后继事宜，如果我们需要依次执行多个异步操作，就需要嵌套回调函数。

　　案例场景：依次读取文件A和文件B

　　代码实现：

　　fs.readFile('./A.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('读取文件A：' + data.toString())
　　fs.readFile('./B.txt', (err, data) => {
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log("读取文件B：" + data.toString())
　　})
　　})

　　执行效果：

　　PS E:\Code\Node\demos\03-callback> node .\index.js

　　读取文件A：仙宗无限好，只是缺了佬

　　读取文件B：要想入仙宗，链接不能少

　　http://t.csdn.cn/H1faI

　　通过回调的方式，就可以在读取文件A之后，紧接着读取文件B。

　　如果我们还想在文件B之后，继续读取文件C呢？这就需要继续嵌套回调：　

　fs.readFile('./A.txt', (err, data) => {//第一次回调
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log('读取文件A：' + data.toString())
　　fs.readFile('./B.txt', (err, data) => {//第二次回调
　　if (err) {
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　console.log("读取文件B：" + data.toString())
　　fs.readFile('./C.txt',(err,data)=>{//第三次回调
　　...
　　})
　　})
　　})

　　现在我们总结下，如果我们想要依次执行多个异步操作，需要多层嵌套回调，这在层数较少时是行之有效的，但是当嵌套次数过多时，会出现一些问题。

　　回调的约定

　　实际上，fs.readFile中的回调函数的样式并非个例，而是JavaScript中的普遍约定。我们日后会自定义大量的回调函数，也需要遵守这种约定，形成良好的编码习惯。

　　约定是：

　　callback的第一个参数是为 error 而保留的。一旦出现 error，callback(err)就会被调用。

　　第二个以及后面的参数用于接收异步操作的成功结果。此时callback(null, result1, result2,...)就会被调用。

　　基于以上约定，一个回调函数拥有错误处理和结果接收两个功能，例如fs.readFile('...',(err,data)=>{})的回调函数就遵循了这种约定。

　　五、回调地狱

　　如果我们不深究的话，基于回调的异步方法处理似乎是相当完美的处理方式。问题在于，如果我们有一个接一个 的异步行为，那么代码就会变成这样：

　　fs.readFile('./a.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//读取结果操作
　　fs.readFile('./b.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//读取结果操作
　　fs.readFile('./c.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　//读取结果操作
　　fs.readFile('./d.txt',(err,data)=>{
　　if(err){
　　console.log(err.message)
　　return
　　}
　　...
　　})
　　})
　　})
　　})

　　以上代码的执行内容是：

　　读取文件a.txt，如果没有发生错误的话；

　　读取文件b.txt，如果没有发生错误的话；

　　读取文件c.txt，如果没有发生错误的话；

　　读取文件d.txt，…

　　随着调用的增加，代码嵌套层级越来越深，包含越来越多的条件语句，从而形成不断向右缩进的混乱代码，难以阅读和维护。

　　我们称这种不断向右增长（向右缩进）的现象为“回调地狱”或者“末日金字塔”！

　　fs.readFile('a.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('b.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('c.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('d.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('e.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('f.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('g.txt',(err,data)=>{
　　fs.readFile('h.txt',(err,data)=>{
　　...
　　/*
　　通往地狱的大门
　　===>
　　*/
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})
　　})

　　上面看起来很规整，但并不是实用，主要是由于在通常业务逻辑中会有大量的条件语句、数据处理操作等代码，从而打乱当前美好的秩序，让代码变的难以维护。

　　现在我们就找到了最优解，Promise。

　　六、总结

　　其实这篇文章讲的几乎是异步和回调的基本概念，二者是JavaScript的核心内容，要大家投入更多精力去解决。

　　异步、并行、同步的基本概念；

　　使用回调函数处理异步任务；

　　回调函数的嵌套和约定；

　　回调地狱的基本概念；

　　本篇文章讲到这里，欢迎继续关注更多精彩内容！