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  • 【计算机网络】同步和异步
    2021-04-07 11:48:18

    在计算机网络中,“同步”的意思很广泛,没有统一的定义。

    例如,协议的三个要素之一就是“同步”。在网络通信编程的“同步”,则主要指函数调用者需等待函数执行完后才能进入下一步。“异步”可简单地理解为“非同步”。

    在数据通信中,同步通信与异步通信区别较大。

    同步通信的通信双方必须先建立通信,即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接受连接的同步比特流。

    主要有两种同步方式:

    • 全网同步:即用一个非常精确的时钟对全网所有结点上的时钟进行同步;
    • 准同步:即各结点的时钟之间允许有微小的误差,然后采用其他措施实现同步传输。

    异步通信在发送字符时,所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的,但接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符,因此必须在每个字符开始和接受的地方加上标志,即开始位、停止位,以便使接收端能够正确地每个字符接受下来。

    异步通信也可以用帧作为发送的单位,这时帧的首部和尾部必须设有一些特殊的比特组合,使得接收端能够找出一帧的开始(指帧定界)。

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    首先要先了解下js单线程 一、为什么js是单线程? 其实,JavaScript的单线程,与它的用途是有很大关系,我们都知道,JavaScript作为浏览器的脚本语言,主要用来实现与用户的交互,...二、同步任务和异步任务 (1)为什么

    首先要先了解下js单线程

    一、为什么js是单线程?

    其实,JavaScript的单线程,与它的用途是有很大关系,我们都知道,JavaScript作为浏览器的脚本语言,主要用来实现与用户的交互,利用JavaScript,我们可以实现对DOM的各种各样的操作,如果JavaScript是多线程的话,一个线程在一个DOM节点中增加内容,另一个线程要删除这个DOM节点,那么这个DOM节点究竟是要增加内容还是删除呢?这会带来很复杂的同步问题,因此,JavaScript是单线程的

    二、同步任务和异步任务

    (1)为什么会有同步和异步?

    因为JavaScript的单线程,因此同个时间只能处理同个任务,所有任务都需要排队,前一个任务执行完,才能继续执行下一个任务,但是,如果前一个任务的执行时间很长,比如文件的读取操作或ajax操作,后一个任务就不得不等着,拿ajax来说,当用户向后台获取大量的数据时,不得不等到所有数据都获取完毕才能进行下一步操作,用户只能在那里干等着,严重影响用户体验。
    因此,JavaScript在设计的时候,就已经考虑到这个问题,主线程可以完全不用等待文件的读取完毕或ajax的加载成功,可以先挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务,等到文件的读取或ajax有了结果后,再回过头执行挂起的任务,因此,任务就可以分为同步任务和异步任务。
    其实同步和异步,
    无论如何,做事情的时候都是只有一条流水线(单线程),
    同步和异步的差别就在于这条流水线上各个流程的执行顺序不同。

    (2) 同步任务

    同步任务是指在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能继续执行下一个任务,当我们打开网站时,网站的渲染过程,比如元素的渲染,其实就是一个同步任务。

    (3) 异步任务

    异步任务是指不进入主线程,而进入任务队列的任务,只有任务队列通知主线程,某个异步任务可以执行了,该任务才会进入主线程,当我们打开网站时,像图片的加载,音乐的加载,其实就是一个异步任务

     <script>
          setTimeout(function(){
             console.log(3);
            },5000)
          console.log(1);
          console.log(2);
     </script>
    

    执行顺序是这样的,先输出1和2等待5秒后输出3
    在这里插入图片描述
    上述代码具体的执行过程是:

    1. 先执行执行栈中的同步任务
    2. 遇到异步任务(回调函数)就放入任务队列中
    3. 一旦执行栈中的同步任务执行完毕,系统就会按次序读取任务队列中的异步任务,被读取的异步任务结束等待状态,进入执行栈开始执行。
    在这里插入图片描述

    (4) 异步机制

    那么,JavaScript中的异步是怎么实现的呢?那要需要说下回调和事件循环这两个概念啦

    首先要先说下任务队列,前面也介绍了,异步任务是不会进入主线程,而是会先进入任务队列,任务队列其实是一个先进先出的数据结构,也是一个事件队列,比如说文件读取操作,因为这是一个异步任务,因此该任务会被添加到任务队列中,等到IO完成后,就会在任务队列中添加一个事件,表示异步任务完成啦,可以进入执行栈啦~ 但是这时候,主线程不一定有空,当主线程处理完其它任务有空时,就会读取任务队列,读取里面有哪些事件,排在前面的事件会被优先进行处理,如果该任务指定了回调函数,那么主线程在处理该事件时,就会执行回调函数中的代码,也就是执行异步任务啦

    单线程从任务队列中读取任务是不断循环的,每次执行栈被清空后,都会在任务队列中读取新的任务,如果没有任务,就会等待,直到有新的任务,这就叫做任务循环,因为每个任务都是由一个事件触发的,因此也叫做事件循环

    总的来说,JavaScript的异步机制包括以下几个步骤

    1. 所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈。
    2. 主线程之外,还存在一个任务队列,只要异步任务有了结果,就会在任务队列中放置一个事件
    3. 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕(此时JS引擎空闲),系统就会读取任务队列,将可运行的异步任务添加到可执行栈中,开始执行。
    4. 主线程不断的重复上面的第三步

    三、js常见的异步操作(个人理解需要耗时很长的操作)

    1) setTimeout (setInterval)
    2)AJAX
    3)事件绑定(如:.on,.bind,.listen,.addEventListener,.observe)
    4)观察者模式(例如:websocket中就有发布和订阅之类的操作)
    5)promise 是一个异步操作,但是它是一个异步操作的解决方案,即保存着异步操作的结果,可以把异步函数以同步函数的形式写出来(Promise的成功|失败的回调(.then()/.catch())
    6)async/await — 使用generator的语法糖,可以理解为是generator的一种改进
    7)generator函数 — 使用promise的语法糖,可以理解为是promise的另一种拓展

    三、 异步转同步的方式

    为了解决异步编程,出现了三种类似的用于解决异步操作的方案。(个人理解这种方式为了解决异步操作的,都是异步操作变成同步;需要取到上个方法返回的值,才能继续正常往下执行,见下方回调函数具体需求的描述)

    1)回调函数(回调函数就是将一个函数当作另一个主函数的参数来使用的函数。)

    这是异步编程最基本的方法

    需求:
    假定有两个函数 test1 和 test2,后者等待前者的执行结果。
    如果test1()是一个比较耗时的任务,就会把test1放入任务队列中,先执行test2的代码,这样test2需要的变量会报错undfind;所以可以考虑改写test1(),把test2()写成test1()的回调函数
    改写如下:

    function test1(callback){ //(主函数)
       console.log('执行了test1');  //主函数任务代码
      setTimeout(function () {
       callback();
      }, 1000);
    }
    function test2(){//回调函数
       console.log('执行了test2');
    }
    
    test1(test2); // 执行
    

    在这里插入图片描述
    解读:
    回调函数是传统的一种异步编程解决方案,其原理就是将一个函数当作参数传递到另一个主函数中,当主函数执行完自身的内容之后,在运行传递进来的回调函数。

    采用这种方式,我们把同步操作变成了异步操作,test1()不会堵塞程序运行,相当于先执行主程序的主要逻辑,将耗时的操作推迟执行。

    优点:简单,容易理解和部署,缺点是不利于代码的阅读和维护,各个部分之间高度耦合,流程会很混乱
    缺点:一个任务只能有一个回调函数

    2)promise

    已经知道setTimeout是一种异步操作了,因此这里的例子可以将每一个setTimeout拟作一次接口请求

    需求:
    存在两个函数a(), b(), 需要在a() 函数所有内容执行完毕之后,再执行b()函数;但是a()函数又存在异步操作(获取数据);
    如果按顺序执行a(),b(),就会导致b()先执行,出现数据内容不存在的情况(a是异步的)(可能想表达的是b函数依赖a函数的某些数据吧);
    因此使用promise来处理

    自我理解:

    因为a()函数里有异步操作,就会放入任务队列,等同步操作执行完毕再从任务队列进入主线程执行;
    现在想按照 a() =>b() 顺序执行;所以需要promise,通过resolve获取成功的值之后,结果作为.then的返回值,再去调用b()

    先不用.then()处理异步任务
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    用.then() 处理异步任务
    在这里插入图片描述
    这样就达成了理想的效果,先执行a()函数,然后执行b()函数。
    在这里插入图片描述
    3)async-await的基础用法

    3.1 async 函数和普通函数一样执行,是generator的语法糖。
    3.2 async函数的返回值是Promise 对象,所以可以用.then方法指定下一步的操作,return语句返回的值,会成为then方法回调函数的参数

     async function test() {
        return 'hello world'
    }
    test().then(result => {
        console.log(result);
    })
    

    3.3 基本使用示例:多个异步操作完成后才会进行后续操作

    在这里插入图片描述

    await后面的函数建议 返回 Promise对象(即return new Promise((resolve,reject)=>{})) 并且主动调用resolve()才能够进行后续的then或者是后续的await操作,倘若是执行了reject(reject的参数会被catch方法的回调函数接收到)或者throw抛出错误之类的就会导致当前执行中断。

    注意1:await命令后面的Promise对象,运行结果可能是rejected,所以最好把await命令放在try…catch代码块中。
    注意2:多个await命令后面的异步操作,如果不存在先后关联,最好让它们同时触发。不然会增加耗时;
    这样做的好处就是,如果两个await直接运行则需要2秒的时间才会运行后续的内容,
    但是像这样处理一下,两个就会同时开始,即只需要1秒就可以运行后续的内容了。
    在这里插入图片描述

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  • 同步和异步

    万次阅读 多人点赞 2018-07-01 22:50:18
    同步和异步通常用来形容方法的调用方式。同步方法表明调用一旦开始,调用者必须等待方法执行完成,才能继续执行后续方法。异步方法表明,方法一旦开始,立即返回,调用者无需等待其中方法执行完成,就可以继续执行...
    同步和异步通常用来形容方法的调用方式。

    同步方法表明调用一旦开始,调用者必须等待方法执行完成,才能继续执行后续方法。

    异步方法表明,方法一旦开始,立即返回,调用者无需等待其中方法执行完成,就可以继续执行后续方法。
    通常我们写的方法都是同步方法,方法间执行都是串行化的,在一个线程内运行。

    我们举一个小例子:
    你和朋友去吃饭,你们到达饭店,点了一桌满汉全席。由于你们饿的不行,就在饭店等待厨师做好菜,等菜上桌。你和你的朋友吃完饭,付了钱,舒舒服服的去商场购物了,一次饭局就结束了。这就是同步调用。

    如今,我们正处在互联网时代,当你们饿的时候,就打开饿了么,点了一桌满汉全席,支付了餐费,这时你就完成了点菜。商家接到了你的订单之后,就会马上开始安排(毕竟顾客就是上帝嘛)。现在你们无须默默等待,以免被饿所折磨,于是你们打开了京东,开始了新的购物。当饿了么小哥饭菜送到时,一签单就完事了,并且你们也完成了购物。这就是异步调用。

    我们使用代码表示:
    public static void eatMeal() {
    System.out.println("点了一桌满汉全席,快来吃啊。。。");
    try {
    //模拟等待上菜时间
    Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("饭已吃完,饭局结束。");
    }

    public static void shop() {
    System.out.println("我们可以开始购物了。");
    }


    public static void main(String[] args) {
    eatMeal();
    shop();
    }
    执行结果:按着上下文顺序,依次执行。典型的同步调用方式。


    现在我们修改一下eatMeal()方法,改为异步方式,通常使用线程开启异步。
    另外springboot中可以使用(@EnableAsync和@Async)开启异步模式。



    执行结果:使用异步方式,我们可以把耗时的操作,放在另外一个线程之中, 提高程序性能。


    这个例子不是特别的好。通常在业务需求中,当上下文内容没有关联的时候,上一个操作比较耗时, 我们无需等待上一个执行结束才开始下一个执行,我们就可以使用异步方式,提高响应速度,进而提高程序性能。




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  • js中的同步和异步的个人理解

    万次阅读 多人点赞 2017-06-09 15:09:05
    你应该知道,javascript语言是一门“单线程”的语言,不像java语言,...那么这里说的同步和异步到底是什么呢?其实个人觉得js官方的文档在使用两个词的时候并不准确,包括很多其他词汇,都只是听起来高深,但实际应用好

    你应该知道,javascript语言是一门“单线程”的语言,不像java语言,类继承Thread再来个thread.start就可以开辟一个线程,所以,javascript就像一条流水线,仅仅是一条流水线而已,要么加工,要么包装,不能同时进行多个任务和流程。

    那么这里说的同步异步到底是什么呢?如果你真的不懂,我希望你认真读完这篇文章。其实我个人觉得js官方的文档在使用两个词的时候并不准确,包括很多其他词汇,都只是听起来高深,但实际应用好像跟这些词没半毛钱关系。例如“事件委托”这个词,不知道的人乍一看谁又能说出“事件委托”是什么意思?委托什么事件?怎么个委托,我看不如干脆就叫“事件在外层元素中的捕获”,虽然长一点,一下就能看懂。

    回归正轨,“同步”——一下就让人想到“一起”这个词;“异步”呢,从字面来讲,好像是在不同的(异)的ways上do something,那首先想到的词可能是“一边...一边...”,比如‘小明一边吃雪糕一边写作业’,这完全没毛病,雪糕吃完了,作业也写完了,这就是异步?那就大错特错了!

    其实同步和异步,无论如何,做事情的时候都是只有一条流水线(单线程),同步和异步的差别就在于这条流水线上各个流程的执行顺序不同

    最基础的异步是setTimeout和setInterval函数,很常见,但是很少人有人知道其实这就是异步,因为它们可以控制js的执行顺序。我们也可以简单地理解为:可以改变程序正常执行顺序的操作就可以看成是异步操作。如下代码:

    <script type="text/javascript">
            console.log( "1" );
            setTimeout(function() {
                console.log( "2" )
            }, 0 );
            setTimeout(function() {
                console.log( "3" )
            }, 0 );
            setTimeout(function() {
                console.log( "4" )
            }, 0 );
            console.log( "5" );
    </script>

    输出顺序是什么呢?

    可见,尽管我们设置了setTimeout(function,time)中的等待时间为0,结果其中的function还是后执行。

    火狐浏览器的api文档有这样一句话:Because even though setTimeout was called with a delay of zero, it's placed on a queue and scheduled to run at the next opportunity, not immediately. Currently executing code must complete before functions on the queue are executed, the resulting execution order may not be as expected.

    意思就是:尽管setTimeout的time延迟时间为0,其中的function也会被放入一个队列中,等待下一个机会执行,当前的代码(指不需要加入队列中的程序)必须在该队列的程序完成之前完成,因此结果可能不与预期结果相同。

    这里说到了一个“队列”(即任务队列),该队列放的是什么呢,放的就是setTimeout中的function,这些function依次加入该队列,即该队列中所有function中的程序将会在该队列以外的所有代码执行完毕之后再以此执行,这是为什么呢?因为在执行程序的时候,浏览器会默认setTimeout以及ajax请求这一类的方法都是耗时程序(尽管可能不耗时),将其加入一个队列中,该队列是一个存储耗时程序的队列,在所有不耗时程序执行过后,再来依次执行该队列中的程序。

    又回到了最初的起点——javascript是单线程。单线程就意味着,所有任务需要排队,前一个任务结束,才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长,后一个任务就不得不一直等着。于是就有一个概念——任务队列。如果排队是因为计算量大,CPU忙不过来,倒也算了,但是很多时候CPU是闲着的,因为IO设备(输入输出设备)很慢(比如Ajax操作从网络读取数据),不得不等着结果出来,再往下执行。于是JavaScript语言的设计者意识到,这时主线程完全可以不管IO设备,挂起处于等待中的任务,先运行排在后面的任务。等到IO设备返回了结果,再回过头,把挂起的任务继续执行下去。

    于是,所有任务可以分成两种,一种是同步任务(synchronous),另一种是异步任务(asynchronous)。同步任务指的是,在主线程上排队执行的任务,只有前一个任务执行完毕,才能执行后一个任务;异步任务指的是,不进入主线程、而进入"任务队列"(task queue)的任务,只有等主线程任务执行完毕,"任务队列"开始通知主线程,请求执行任务,该任务才会进入主线程执行。

    具体来说,异步运行机制如下:

    (1)所有同步任务都在主线程上执行,形成一个执行栈(execution context stack)。
    (2)主线程之外,还存在一个"任务队列"(task queue)。只要异步任务有了运行结果,就在"任务队列"之中放置一个事件。
    (3)一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕,系统就会读取"任务队列",看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务,于是结束等待状态,进入执行栈,开始执行。
    (4)主线程不断重复上面的第三步。


    只要主线程空了,就会去读取"任务队列",这就是JavaScript的运行机制。这个过程会不断重复。  

    "任务队列"是一个事件的队列(也可以理解成消息的队列),IO设备完成一项任务,就在"任务队列"中添加一个事件,表示相关的异步任务可以进入"执行栈"了。主线程读取"任务队列",就是读取里面有哪些事件。
    "任务队列"中的事件,除了IO设备的事件以外,还包括一些用户产生的事件(比如鼠标点击、页面滚动等等),比如$(selectot).click(function),这些都是相对耗时的操作。只要指定过这些事件的回调函数,这些事件发生时就会进入"任务队列",等待主线程读取。
    所谓"回调函数"(callback),就是那些会被主线程挂起来的代码,前面说的点击事件$(selectot).click(function)中的function就是一个回调函数。异步任务必须指定回调函数,当主线程开始执行异步任务,就是执行对应的回调函数。例如ajax的success,complete,error也都指定了各自的回调函数,这些函数就会加入“任务队列”中,等待执行。


    本文思想来源:http://www.cnblogs.com/c3gen/p/6170504.html  

    如何实现异步编程请看阮一峰老师的:  http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/12/asynchronous%EF%BC%BFjavascript.html

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