Node.js中常用的异步编程方法

为什么会出现异步(多线程能力的Node.js)

Node.js 有一个主线程负责执行 JavaScript 代码。
I/O 操作（文件读写、网络请求等）被【委托给系统底层】。

事件循环 (Event Loop)

JavaScript 代码是在一个主线程中顺序执行的，这个主线程运行着事件循环机制。
执行一些异步I/O操作时为了不阻塞主线程，这些任务被提交到了libuv的线程池中由后台线程执行。当异步操作完成，它将产生一个事件或回调函数。事件循环监听这些事件或回调函数，然后将它们推入回调队列中，等待主线程空闲时处理。

看看下面这个段代码的输出结果

js 复制代码

const fs = require('fs');

console.log('Start');

//宏任务
setTimeout(() => {
  console.log('Timeout');
}, 0);
//异步回调
fs.readFile(__filename, () => {
  console.log('Read File');
});
//宏任务
setImmediate(() => {
  console.log('Immediate');
});
//微任务
process.nextTick(() => {
  console.log('Next Tick');
});

console.log('End');

得到的输出结果如下：

js 复制代码

Start
End
Next Tick
Timeout
Immediate
Read File

常用的异步编程机制

在 Node.js 中，异步编程有多种实现方式，包括回调函数、Promise、事件监听 和 async/await。

回调函数

回调函数在特定条件满足时（如事件触发、异步操作完成）被调用的，即在某个操作完成后被调用的函数。它是异步编程的核心。

js 复制代码

const fs = require('fs'); 
fs.readFile('file.txt', 'utf8',(err, data) => {
if (err) { 
console.error(err); 
return;
}
console.log(data);
});

优点：

简单易懂，容易上手。
可以处理简单的异步操作。

缺点：

回调地狱：当有多个异步操作需要依次执行时，代码会变得混乱和难以维护。
错误处理困难：如果一个回调函数中发生错误，很难捕获和处理这个错误。

Promise

Promise 对象表示一个异步操作的最终完成结果或失败结果， Node.js 也有基于Promise 的fs/promises模块。

以下为使用fs/promises执行读取文件的操作示例：

js 复制代码

const fs = require('fs').promises;

fs.readFile('file.txt', 'utf8')
  .then(data => {
    console.log(data);
  })
  .catch(err => {
    console.error(err);
  });

优点：

可以避免多层嵌套的回调函数，使代码更加清晰和易于维。
可以通过链式调用.then()和.catch()方法来处理复杂的异步流程。

缺点：

无法取消promise，一旦新建他就会立即执行，无法中途取消。
如果不设置回调函数，promise内部抛出的错误，不会反应到外部。
当处于pending状态时，无法得知目前的状态是刚刚开始还是即将完成。

async/await

async/await基于Promise的语法糖。

async关键字用于定义一个异步函数，这类函数始终会返回一个 Promise 对象。而await关键字则只能在async函数内部使用，它的作用是等待一个 Promise 对象的状态变为 fulfilled 或 rejected，并暂停async函数的执行，直到所等待的 Promise 被解决。

async/await它允许我们以同步的方式编写异步代码，同时保留异步操作的非阻塞特性。

看看示例：

js 复制代码

const fs = require('fs').promises;

async function readFile() {
  try {
    const data = await fs.readFile('file.txt', 'utf8');
    console.log(data);
  } catch (err) {
    console.error(err);
  }
}

readFile();

优点：

消除回调地狱，扁平化代码结构。
错误处理使用try/catch 比Promise 的链式调用可读性高。

缺点：

只能用于异步函数中，不能用于普通函数中。
不能处理所有类型的异步操作，例如定时器和事件。
可能会导致性能问题，因为它会创建额外的 Promise 对象和执行上下文。

发布订阅模式

多线程机制（Web Worker/worker_threads ）使用的postMeassage/onmessage。
使用Node.js内置的events模块，如下HTTP请求 server on('request') 事件监听。

js 复制代码

const EventEmitter = require(&#34;events&#34;);

class MyEmitter extends EventEmitter {}

const myEmitter = new MyEmitter();

myEmitter.on(&#34;event&#34;, () => {
  console.log(&#34;an event occurred!&#34;);
});
myEmitter.emit(&#34;event&#34;);

const http = require(&#34;http&#34;);

const server = http.createServer((req, res) => {
  res.end(&#34;hello!!! this is YK!!!&#34;);
});
server.on(&#34;request&#34;, (req, res) => {
  console.log(req.url);
});

server.listen(3000);