同步和异步编程有啥区别（在node.js中）

Posted 2023-02-22

【中文标题】同步和异步编程有啥区别（在node.js中）

【英文标题】：What is the difference between synchronous and asynchronous programming (in node.js)同步和异步编程有什么区别（在node.js中）

【发布时间】：2013-04-26 12:38:00

【问题描述】：

我一直在阅读nodebeginner 我遇到了以下两段代码。

第一个：

    var result = database.query("SELECT * FROM hugetable");
    console.log("Hello World");

第二个：

    database.query("SELECT * FROM hugetable", function(rows) 
       var result = rows;
    );
    console.log("Hello World");

我明白他们应该做什么，他们查询数据库以检索查询的答案。然后console.log('Hello world')。

第一个应该是同步代码。 第二个是异步代码。

这两部分的区别对我来说很模糊。输出会是什么？

谷歌搜索异步编程对我也没有帮助。

【问题讨论】：

Stage 你没有用谷歌找到任何东西，这是一个相当大的主题。在同步编程中，每一步都在前一步执行完毕后执行。在异步中，即使第 1 步未完成，也会执行第 2 步。您在第二个示例中定义的函数称为回调函数，一旦返回数据库的结果就会运行，这可能是在运行 console.log 之后。

@Bartdude 有很多关于异步编程的内容，但没有简单解释它是什么以及它在实践中的含义。

@GabrielLlamas 为什么要避免使用同步函数？

@CharlieParker 因为它们阻塞了事件循环，您将失去异步事件 I/O 模型的所有好处。因为这是一种不好的做法。这样想：如果你不使用异步函数，为什么要使用 Node.js？

@GabrielLlamas，如果我正在执行一个 INSERT 查询并且我想使用database.query() 之后最后插入的 ID，那么我应该将它称为同步，对吗？或者应该是什么方法？ （这个问题我很久了）

【参考方案1】：

不同的是，在第一个例子中，程序会在第一行阻塞。下一行 (console.log) 将不得不等待。

在第二个示例中，console.log 将在处理查询时执行。也就是说，查询将在后台处理，而您的程序正在做其他事情，一旦查询数据准备好，您将对其进行任何处理。

所以，简而言之：第一个示例会阻塞，而第二个不会。

以下两个例子的输出：

// Example 1 - Synchronous (blocks)
var result = database.query("SELECT * FROM hugetable");
console.log("Query finished");
console.log("Next line");


// Example 2 - Asynchronous (doesn't block) 
database.query("SELECT * FROM hugetable", function(result) 
    console.log("Query finished");
);
console.log("Next line");

应该是：

Query finishedNext line Next lineQuery finished

注意 虽然 Node 本身是单线程，但也有一些任务可以并行运行。例如，文件系统操作发生在不同的进程中。

这就是 Node 可以执行异步操作的原因：一个线程执行文件系统操作，而 Node 主线程继续执行您的 javascript 代码。在像 Node 这样的事件驱动服务器中，文件系统线程通知主 Node 线程某些事件，例如完成、失败或进度，以及与该事件相关的任何数据（例如数据库查询的结果或错误消息）并且主节点线程决定如何处理该数据。

您可以在此处阅读更多信息：How the single threaded non blocking IO model works in Node.js

【讨论】：

所以基本上，当我执行第一段代码时，它会做这样的事情：request query.; 5 seconds later when the request is done; console.log;当第二个执行时：request query; console.log; work on the query;

@JohnGalt sql 在不同的线程上运行。但这当然取决于您使用的 sql 驱动程序的实现。驱动程序应该产生一个新线程，连接到 mysql 并运行查询。完成后，将结果发布到event queue，Node 将调用回调。

异步示例不能输出与#1 相同的内容吗？例如，database.query 完成得如此之快，以至于当我们到达 console.log 时，任务已经完成。

@TheBronx 如果示例 2 中的 console.log("Next line"); 在匿名函数内部，那么就在 console.log("query finished"); 之后，这意味着在“查询完成”之后将打印“下一行”对吗？因此，如果我以嵌套方式拥有所有内容，那么所有内容都将以同步方式运行，因此我无需担心使用某些函数的同步版本。我的理解正确吗？

简答：是的@Abdul，你是对的。 长答案：嵌套函数（回调）是按顺序做事的方式，“一个接一个”。但这在技术上并不是“同步的”。匿名函数仍然在“阻塞操作完成时”执行，或者换句话说，“异步”执行。 Node.js 可以在阻塞操作发生时执行其他功能。函数保持异步，只是你正在链接它们。同步函数会阻塞执行，这是关键。

【参考方案2】：

主要区别在于异步编程，否则您不会停止执行。您可以在发出“请求”时继续执行其他代码。

【参考方案3】：

在同步的情况下，console.log 命令在 SQL 查询执行完成之前不会执行。

在异步情况下，console.log 命令将被直接执行。查询的结果将在之后的某个时间由“回调”函数存储。

【讨论】：

但是实际上是同时被调用的吗？让我困惑的是，在异步代码中，实际代码是同时并行运行的吗？

这取决于处理器（是多核吗？）和操作系统。见en.wikipedia.org/wiki/Multithreading_(software)#Multithreading

【参考方案4】：

如果您在两个示例中添加一行，这将变得更加清晰：

var result = database.query("SELECT * FROM hugetable");
console.log(result.length);
console.log("Hello World");

第二个：

database.query("SELECT * FROM hugetable", function(rows) 
   var result = rows;
   console.log(result.length);
);
console.log("Hello World");

尝试运行这些，您会注意到第一个（同步）示例 result.length 将在“Hello World”行之前打印出来。 在第二个（异步）示例中，result.length 将（很可能）在“Hello World”行之后打印。

这是因为在第二个示例中，database.query 在后台异步运行，脚本直接以“Hello World”继续运行。 console.log(result.length) 仅在数据库查询完成时执行。

【讨论】：

您说：result.length 将（最有可能）在“Hello World”行之后打印。 ....为什么这只是“最有可能”？我认为它总是在 console.log 输出之后打印。感谢您的澄清:)

@humanityANDpeace：这就是异步访问的全部意义所在：您不知道什么时候完成。也许它是一个快得离谱的数据库，并且数据库查询甚至在 Javascript 到达“Hello World”行之前就返回了......

【参考方案5】：

这两种方式的区别如下：

同步方式： 它等待每个操作完成，然后才执行下一个操作。 对于您的查询： console.log() 命令在 & 之前不会执行，除非查询已完成执行以从数据库中获取所有结果。

异步方式： 它从不等待每个操作完成，而是仅在第一个 GO 中执行所有操作。一旦结果可用，将处理每个操作的结果。 对于您的查询： console.log() 命令将在 Database.Query() 方法之后不久执行。数据库查询在后台运行并在完成检索数据后加载结果。

用例

如果您的操作没有像从数据库中查询大量数据那样做繁重的工作，那么请继续使用同步方式，否则使用异步方式。

在异步方式中，您可以向用户显示一些进度指示器，而在后台您可以继续进行繁重的工作。这是 GUI 应用程序的理想方案。

【讨论】：

这是否意味着 db.query(cmd, callback) 正在同时运行（如在线程中）？它们是否同时运行？

在他的第二个示例中，查询是否有可能完成得如此之快以至于它在console.log 之前首先调用回调？

@Fahmi 理论上是的，实际上几乎不可能

【参考方案6】：

该函数使第二个异步。

第一个强制程序等待每一行完成它运行，然后下一个可以继续。第二个允许每条线一次一起（并且独立地）运行。

允许异步或并发的语言和框架（js、node.js）非常适合需要实时传输的事物（例如聊天、股票应用程序）。

【参考方案7】：

首先，我意识到我回答这个问题迟了。

在讨论同步和异步之前，让我们先简单看看程序是如何运行的。

在同步情况下，每个语句完成在下一个语句运行之前。在这种情况下，程序完全按照语句的顺序进行评估。

这就是 异步 在 JavaScript 中的工作方式。 JavaScript 引擎有两部分，一部分查看代码并将操作排入队列，另一部分处理队列。队列处理发生在一个线程中，这就是为什么一次只能发生一个操作。

当看到异步操作（如第二个数据库查询）时，会解析代码并将操作放入队列中，但在这种情况下，会注册一个回调以在此操作完成时运行。队列中可能已经有许多操作。队列前面的操作被处理并从队列中删除。一旦处理了数据库查询的操作，请求就会被发送到数据库，完成后回调将在完成时执行。此时，已“处理”该操作的队列处理器继续进行下一个操作 - 在这种情况下

    console.log("Hello World"); 

数据库查询仍在处理中，但 console.log 操作位于队列的最前面并得到处理。这是一个同步操作，立即执行，立即产生输出“Hello World”。一段时间后，数据库操作完成，只有在查询中注册的回调被调用和处理，将变量结果的值设置为行。

一个异步操作可能会导致另一个异步操作，第二个操作将被放入队列中，当它到达队列的前面时，它将被处理。调用使用异步操作注册的回调是 JavaScript 运行时在操作完成后返回操作结果的方式。

了解哪个 JavaScript 操作是异步的一个简单方法是注意它是否需要回调 - 回调是第一个操作完成时将执行的代码。在问题的两个例子中，我们可以看到只有第二种情况有回调，所以是两者的异步操作。情况并非总是如此，因为处理异步操作结果的方式不同。

要了解更多信息，请阅读承诺。 Promise 是处理异步操作结果的另一种方式。 Promise 的好处是编码风格更像是同步代码。

许多库，如 node 'fs'，为某些操作提供同步和异步样式。在操作不需要很长时间并且不经常使用的情况下（例如读取配置文件的情况），同步样式操作将导致代码更易于阅读。

【参考方案8】：

同步编程

C、C#、Java 等编程语言是同步编程，所以无论你写什么，都会按照你写的顺序执行。

-GET DATA FROM SQL.
//Suppose fetching data take 500 msec

-PERFORM SOME OTHER FUNCTION.
//Performing some function other will take 100 msec, but execution of other 
//task start only when fetching of sql data done (i.e some other function 
//can execute only after first in process job finishes).

-TOTAL TIME OF EXECUTION IS ALWAYS GREATER THAN (500 + 100 + processing time) 
msec

异步

NodeJs 提供了异步特性，它本质上是非阻塞的，假设在任何需要时间的 I/O 任务（获取、写入、读取）中，nodejs 不会保持空闲并等待任务完成，它将开始执行队列中的下一个任务，并且每当该任务完成时，它将使用回调通知。 以下示例将有所帮助：

//Nodejs uses callback pattern to describe functions.
//Please read callback pattern to understand this example

//Suppose following function (I/O involved) took 500 msec
function timeConsumingFunction(params, callback)
  //GET DATA FROM SQL
  getDataFromSql(params, function(error, results)
    if(error)
      callback(error);
    
    else
      callback(null, results);
    
  )


//Suppose following function is non-blocking and took 100 msec
function someOtherTask()
  //some other task
  console.log('Some Task 1');
  console.log('Some Task 2');


console.log('Execution Start');

//Start With this function
timeConsumingFunction(params, function(error, results)
    if(error)
      console.log('Error')
    
    else
      console.log('Successfull'); 
    
  )

//As (suppose) timeConsumingFunction took 500 msec, 
//As NodeJs is non-blocking, rather than remain idle for 500 msec, it will start 
//execute following function immediately
someOtherTask();

简而言之，输出如下：

Execution Start
//Roughly after 105 msec (5 msec it'll take in processing)
Some Task 1
Some Task 2
//Roughly After 510 msec
Error/Successful //depends on success and failure of DB function execution

区别很明显，同步肯定需要超过 600（500 + 100 + 处理时间）毫秒，异步可以节省时间。

【参考方案9】：

同步函数是阻塞的，而异步函数不是。在同步函数中，语句在下一条语句运行之前完成。在这种情况下，程序会完全按照语句的顺序进行评估，如果其中一个语句花费了很长时间，程序的执行就会暂停。

异步函数通常接受回调作为参数，并在调用异步函数后立即在下一行继续执行。回调仅在异步操作完成且调用堆栈为空时调用。诸如从 Web 服务器加载数据或查询数据库之类的繁重操作应异步完成，以便主线程可以继续执行其他操作而不是阻塞，直到完成该长时间操作（在浏览器的情况下，UI 将冻结） .

Github 原贴：Link

【参考方案10】：

JS中的异步编程：

同步

停止执行进一步的代码，直到完成为止。 因为它停止了进一步的执行，所以同步代码被称为“阻塞”。阻塞是指不会执行其他代码。

异步

this 的执行延迟到事件循环，这是 JS 虚拟机中的一个构造，它执行异步函数（在同步函数堆栈为空之后）。 异步代码称为非阻塞，因为它不会阻止进一步的代码运行。

例子：

// This function is synchronous
function log(arg) 
    console.log(arg)


log(1);

// This function is asynchronous
setTimeout(() => 
    console.log(2)
, 0);

log(3)

示例记录 1、3、2。 最后记录了 2，因为它在堆栈为空后执行的异步函数中。