异步javascript的原理和实现

作者：互联网出处：控件中国网 2014-11-05 19:06:12 阅读：1

因为工作的需要，我要在网页端编写一段脚本，把数据通过网页批量提交到系统中去。所以我就想到了Greasemonkey插件，于是就开始动手写，发现问题解决得很顺利。但是在对脚本进行总结和整理的时候，我习惯性地问了自己一个问题：能不能再简单点？

我的答案当然是“能”。

首先回顾我的数据批量提交的需求：我有一批用户数据要插入到系统中，但是因为系统库表结构不是行列式的，所以无法转化为sql语句插入。要插入的数据有接近200条，就是傻呵呵地手工录入到系统，估计也要1天的时间。作为程序员，当然不会干这么傻的事情，我一定要用程序来解决。这个编程的过程耗费了我1天的时间。相比手工录入，我额外收入是这篇博文，绝对的合算！

编程平台选择没花费时间，直接选定基于Greasemonkey写自己的脚本，浏览器当然是firefox了。脚本的工作过程：

在脚本中预先存放要插入的数据
模拟鼠标点击，打开页面中的输入窗口
将数据录入到输入窗口，并模拟点击“提交”按钮，将数据提交到系统中。
依次循环，直到所有数据都处理完毕。
这里的技术难点在于：

打开输入窗口，需要等待不定期的时间，视网络情况而定。
提交数据到后台，需要等待处理完毕之后才可以循环下一个数据。
如果我是菜鸟的话，我当然直接写一个类似这样的应用逻辑：

   1: for(var i = 0; i < dataArray.length; ++i)
   2: {
   3:      clickButtonForInputWindow();
   4:      waitInputWindow();
   5:      enterInputData(dataArray[i]);
   6:      clickSubmitButton();
   7:      waitInputWindowClose();
   8: }
实际上这样写所有浏览器都会陷入一片白屏，并在若干分钟之后提示“没有响应”而被强行终止掉。原因就是浏览器在调用javascript的时候，主界面是停止响应的，因为cpu交给js执行了，没有时间去处理界面消息。

为了满足“不锁死”的要求，我们可以把脚本修改成这样：

   1: for(var i = 0; i < dataArray.length; ++i)
   2: {
   3:      setTimeout(clickButtonForInputWindow);
   4:      …
   5:      setTimeout(waitInputWindowClose);
   6: }
实际上setTimeout和setInterval是浏览器唯一可以支持异步的操作。如何更优雅地使用这两个函数来实现异步操作呢？目前简单的答案是老赵的Wind.js。虽然我没有用过这个函数库，但是光是$await调用，就是符合我一贯对简洁的要求的。但是对于我这样的单个文件的脚本来说，去网上下载一个外部js库，明显不如有一段支持异步操作的代码拷贝过来的快和爽。

所以我决定另辟蹊径，做一个不要编译而且易用性还可以更能够Copy&Paste的异步函数库。

说异步之前，我们一起回忆一下同步操作的几种结构类型：

顺序：就是语句的先后顺序执行
判断：就是判断语句
循环：严格来说应该是跳转（goto），但大多数现代语言都取消了goto。循环其实应该是复合结构，是if和goto的组合体。
异步操作的难点在两个地方：

异步的判断：异步情况下的判断基本都是检测条件十分满足，然后执行某些动作。
异步的顺序：顺序中的每一步操作之后都要交回控制权，等待在下一个时间片中继续执行下一步。难点是如何保持顺序性。尤其在两个顺序动作中间夹杂一个异步的循环的时候。
异步的循环：每次循环之后都交回控制权到浏览器，如此循环，直到运行结束。
最简单的实现当然就是异步循环了，我的实现代码如下：

   1: function asyncWhile(fn, interval)
   2: {
   3:      if( fn == null || (typeof(fn) != "string" && typeof(fn) != "function") )
   4:          return;
   5:      var wrapper = function()
   6:      {
   7:          if( (typeof(fn) == "function" ? fn() : eval(fn) ) !== false )
   8:              setTimeout(wrapper, interval == null? 1: interval);
   9:      }
10:      wrapper();
11: }
核心内容就是：如果fn函数返回值不是false，就继续下一个setTimeout的登记调用。
实际上，“等待并执行”逻辑，根本上就是一个异步循环问题。这种情况的实现方法示例如下：

   1: asyncWhile(function(){
   2:      if( xxxCondition == false )
   3:          return true; // 表示继续循环
   4:      else
   5:          doSomeThing();
   6:      return false; // 表示不需要继续循环了
   7: });
对于非等待并执行的逻辑，简单一个 setTimeout 就可以了。

异步容易，实现异步中的顺序才叫难度呢。最早的起因是我要实现3步，但是第二部是一个异步的100多次的循环。也就是说，我要实现的3步操作，其实是103次的顺序异步操作。为了一个如何在浏览器中实现可响应的等待，找破了脑袋，只找到一个firefox中的实现，还要申请特权调用。

最后想出了一个简单的方法，就是引入了“执行链（Execution Chain）”的概念，同一个执行链的所有登记函数是顺序的，不同执行链之间没有任何关系。另外，不提供互斥（mutex）等概念，如果要同步，自行在代码中检查。

在同一个执行链中，保存一个执行令牌，只有令牌和函数序号匹配，才允许执行，这样就保证了异步执行的顺序性。

   1:      function asyncSeq(funcArray, chainName, abortWhenError)
   2:      {
   3:          if( typeof(funcArray) == "function" )
   4:              return asyncSeq([funcArray], chainName, abortWhenError);
   5:
   6:          if( funcArray == null || funcArray.length == 0 )
   7:              return;
   8:
   9:          if( chainName == null ) chainName = "__default_seq_chain__";
10:          var tInfos = asyncSeq.chainInfos = asyncSeq.chainInfos || {};
11:          var tInfo = tInfos[chainName] = tInfos[chainName] || {count : 0, currentIndex : -1, abort : false};
12:
13:          for(var i = 0; i < funcArray.length; ++i)
14:          {
15:              asyncWhile(function(item, tIndex){
16:                  return function(){
17:                      if( tInfo.abort )
18:                          return false;
19:                      if( tInfo.currentIndex < tIndex )
20:                          return true;
21:                      else if( tInfo.currentIndex == tIndex )
22:                      {
23:                          try{
24:                              item();
25:                          }
26:                          catch(e){
27:                              if( abortWhenError ) tInfo.abort = true;
28:                          }
29:                          finally{
30:                              tInfo.currentIndex ++;
31:                          }
32:                      }
33:                      else
34:                      {
35:                          if( abortWhenError ) tInfo.abort = true;
36:                      }
37:                      return false;
38:                  };
39:              }(funcArray[i], tInfo.count ++));
40:          }
41:
42:          setTimeout(function(){
43:        if( tInfo.count > 0 && tInfo.currentIndex == -1 )
44:                  tInfo.currentIndex = 0;
45:          },20); // 为了调试的原因，加了延迟启动
46:      }
由此，一个支持Copy&Paste的异步js函数库就完成了。具体的使用例子如下：

   1:      function testAsync()
   2:      {
   3:          asyncSeq([function(){println("aSyncSeq -0 ");}
   4:              , function(){println("aSyncSeq -1 ");}
   5:              , function(){println("aSyncSeq -2 ");}
   6:              , function(){println("aSyncSeq -3 ");}
   7:              , function(){println("aSyncSeq -4 ");}
   8:              , function(){println("aSyncSeq -5 ");}
   9:              , function(){println("aSyncSeq -6 ");}
10:              , function(){println("aSyncSeq -7 ");}
11:              , function(){println("aSyncSeq -8 ");}
12:              , function(){println("aSyncSeq -9 ");}
13:              , function(){println("aSyncSeq -10 ");}
14:              , function(){println("aSyncSeq -11 ");}
15:              , function(){println("aSyncSeq -12 ");}
16:              , function(){println("aSyncSeq -13 ");}
17:              , function(){println("aSyncSeq -14 ");}
18:              , function(){println("aSyncSeq -15 ");}
19:              , function(){println("aSyncSeq -16 ");}
20:              , function(){println("aSyncSeq -17 ");}
21:              , function(){println("aSyncSeq -18 ");}
22:              , function(){println("aSyncSeq -19 ");}
23:              , function(){println("aSyncSeq -20 ");}
24:              , function(){println("aSyncSeq -21 ");}
25:              , function(){println("aSyncSeq -22 ");}
26:              , function(){println("aSyncSeq -23 ");}
27:              , function(){println("aSyncSeq -24 ");}
28:              , function(){println("aSyncSeq -25 ");}
29:              , function(){println("aSyncSeq -26 ");}
30:              , function(){println("aSyncSeq -27 ");}
31:              , function(){println("aSyncSeq -28 ");}
32:              , function(){println("aSyncSeq -29 ");}
33:          ]);
34:
35:          asyncSeq([function(){println("aSyncSeq test-chain -a0 ");}
36:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a1 ");}
37:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a2 ");}
38:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a3 ");}
39:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a4 ");}
40:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a5 ");}
41:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a6 ");}
42:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a7 ");}
43:              , function(){println("aSyncSeq test-chain -a8 ");}
44:          ], "test-chain");
45:
46:          asyncSeq([function(){println("aSyncSeq -a0 ");}
47:              , function(){println("aSyncSeq -a1 ");}
48:              , function(){println("aSyncSeq -a2 ");}
49:              , function(){println("aSyncSeq -a3 ");}
50:              , function(){println("aSyncSeq -a4 ");}
51:              , function(){println("aSyncSeq -a5 ");}
52:              , function(){println("aSyncSeq -a6 ");}
53:              , function(){println("aSyncSeq -a7 ");}
54:              , function(){println("aSyncSeq -a8 ");}
55:          ]);
56:      }
57:
58:      var textArea = null;
59:
60:      function println(text)
61:      {
62:          if( textArea == null )
63:          {
64:              textArea = document.getElementById("text");
65:              textArea.value = "";
66:          }
67:
68:          textArea.value = textArea.value + text + "\r\n";
69:      }
最后，要向大家说一声抱歉，很多只想拿代码的朋友恐怕要失望了，如果你真的不知道怎么处理这些多余的行号，你可以学习一下正则表达式的替换，推荐用UltraEdit。

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