如何制作非阻塞的javascript代码？

Question

如何进行简单的非阻塞 Javascript 函数调用？例如：

  //begin the program
  console.log('begin');
  nonBlockingIncrement(10000000);
  console.log('do more stuff'); 

  //define the slow function; this would normally be a server call
  function nonBlockingIncrement(n){
    var i=0;
    while(i<n){
      i++;
    }
    console.log('0 incremented to '+i);
  }

输出

"beginPage" 
"0 incremented to 10000000"
"do more stuff"

如何形成这个简单的循环来异步执行并通过回调函数输出结果？这个想法是不阻止“做更多的事情”：

"beginPage" 
"do more stuff"
"0 incremented to 10000000"

我尝试过遵循有关回调和延续的教程，但它们似乎都依赖于外部库或函数。他们都没有在真空中回答这个问题：如何将 Javascript 代码编写为非阻塞的！？

---

^{在问之前我已经非常努力地寻找这个答案；请不要以为我没有看。我发现的所有内容都是 Node.js 特定的（[1]、[2]、[3]、[4]、[5]）或其他特定于其他函数或库的内容（[6]、[7]、[8]、 [9]、[10]、[11])，尤其是 JQuery 和 setTimeout()。请帮助我使用 Javascript 编写非阻塞代码，而不是像 JQuery 和 Node 这样的 Javascript 编写的工具。 请在将其标记为重复之前重新阅读该问题。}

Answer 1

为了让你的循环不阻塞，你必须把它分成几个部分，让 JS 事件处理循环在继续下一个部分之前消耗用户事件。

实现这一点的最简单方法是做一定量的工作，然后使用setTimeout(..., 0) 将下一块工作排队。至关重要的是，这种排队允许 JS 事件循环在继续下一项工作之前处理同时排队的任何事件：

function yieldingLoop(count, chunksize, callback, finished) {
    var i = 0;
    (function chunk() {
        var end = Math.min(i + chunksize, count);
        for ( ; i < end; ++i) {
            callback.call(null, i);
        }
        if (i < count) {
            setTimeout(chunk, 0);
        } else {
            finished.call(null);
        }
    })();
}

有用法：

yieldingLoop(1000000, 1000, function(i) {
    // use i here
}, function() {
    // loop done here
});

参见http://jsfiddle.net/alnitak/x3bwjjo6/ 的演示，其中callback 函数只是将一个变量设置为当前迭代计数，一个单独的基于setTimeout 的循环轮询该变量的当前值并使用其值更新页面。

Answer 2

带有回调的 SetTimeout 是要走的路。不过，请了解您的函数范围与 C# 或其他多线程环境中的不同。

Javascript 不会等待函数的回调完成。

如果你说：

function doThisThing(theseArgs) {
    setTimeout(function (theseArgs) { doThatOtherThing(theseArgs); }, 1000);
    alert('hello world');
}

您的警报将在您传递的函数之前触发。

不同之处在于警报阻止了线程，但您的回调没有。

Answer 3

据我所知，一般有两种方法可以做到这一点。一种是使用setTimeout（或requestAnimationFrame，如果您在支持环境中这样做）。 @Alnitak 在另一个答案中展示了如何做到这一点。另一种方法是使用 web worker 在一个单独的线程中完成你的阻塞逻辑，这样主 UI 线程就不会被阻塞。

使用requestAnimationFrame 或setTimeout：

//begin the program
console.log('begin');
nonBlockingIncrement(100, function (currentI, done) {
  if (done) {
    console.log('0 incremented to ' + currentI);
  }
});
console.log('do more stuff'); 

//define the slow function; this would normally be a server call
function nonBlockingIncrement(n, callback){
  var i = 0;
  
  function loop () {
    if (i < n) {
      i++;
      callback(i, false);
      (window.requestAnimationFrame || window.setTimeout)(loop);
    }
    else {
      callback(i, true);
    }
  }
  
  loop();
}

使用网络工作者：

/***** Your worker.js *****/
this.addEventListener('message', function (e) {
  var i = 0;

  while (i < e.data.target) {
    i++;
  }

  this.postMessage({
    done: true,
    currentI: i,
    caller: e.data.caller
  });
});



/***** Your main program *****/
//begin the program
console.log('begin');
nonBlockingIncrement(100, function (currentI, done) {
  if (done) {
    console.log('0 incremented to ' + currentI);
  }
});
console.log('do more stuff'); 

// Create web worker and callback register
var worker = new Worker('./worker.js'),
    callbacks = {};

worker.addEventListener('message', function (e) {
  callbacks[e.data.caller](e.data.currentI, e.data.done);
});

//define the slow function; this would normally be a server call
function nonBlockingIncrement(n, callback){
  const caller = 'nonBlockingIncrement';
  
  callbacks[caller] = callback;
  
  worker.postMessage({
    target: n,
    caller: caller
  });
}

您无法运行 web worker 解决方案，因为它需要一个单独的 worker.js 文件来托管 worker 逻辑。

Answer 4

不能同时执行两个循环，记住JS是单线程的。

所以，这样做永远行不通

function loopTest() {
    var test = 0
    for (var i; i<=100000000000, i++) {
        test +=1
    }
    return test
}

setTimeout(()=>{
    //This will block everything, so the second won't start until this loop ends
    console.log(loopTest()) 
}, 1)

setTimeout(()=>{
    console.log(loopTest())
}, 1)

如果你想实现多线程，你必须使用 Web Workers，但它们必须有一个单独的 js 文件，你只能将对象传递给它们。

但是，我已经设法通过生成 Blob 文件来使用 Web Workers，而无需分隔文件，并且我也可以向它们传递回调函数。

//A fileless Web Worker
class ChildProcess {
     //@param {any} ags, Any kind of arguments that will be used in the callback, functions too
    constructor(...ags) {
        this.args = ags.map(a => (typeof a == 'function') ? {type:'fn', fn:a.toString()} : a)
    }

    //@param {function} cb, To be executed, the params must be the same number of passed in the constructor 
    async exec(cb) {
        var wk_string = this.worker.toString();
        wk_string = wk_string.substring(wk_string.indexOf('{') + 1, wk_string.lastIndexOf('}'));            
        var wk_link = window.URL.createObjectURL( new Blob([ wk_string ]) );
        var wk = new Worker(wk_link);

        wk.postMessage({ callback: cb.toString(), args: this.args });
 
        var resultado = await new Promise((next, error) => {
            wk.onmessage = e => (e.data && e.data.error) ? error(e.data.error) : next(e.data);
            wk.onerror = e => error(e.message);
        })

        wk.terminate(); window.URL.revokeObjectURL(wk_link);
        return resultado
    }

    worker() {
        onmessage = async function (e) {
            try {                
                var cb = new Function(`return ${e.data.callback}`)();
                var args = e.data.args.map(p => (p.type == 'fn') ? new Function(`return ${p.fn}`)() : p);

                try {
                    var result = await cb.apply(this, args); //If it is a promise or async function
                    return postMessage(result)

                } catch (e) { throw new Error(`CallbackError: ${e}`) }
            } catch (e) { postMessage({error: e.message}) }
        }
    }
}

setInterval(()=>{console.log('Not blocked code ' + Math.random())}, 1000)

console.log("starting blocking synchronous code in Worker")
console.time("\nblocked");

var proc = new ChildProcess(blockCpu, 43434234);

proc.exec(function(block, num) {
    //This will block for 10 sec, but 
    block(10000) //This blockCpu function is defined below
    return `\n\nbla bla ${num}\n` //Captured in the resolved promise
}).then(function (result){
    console.timeEnd("\nblocked")
    console.log("End of blocking code", result)
})
.catch(function(error) { console.log(error) })

//random blocking function
function blockCpu(ms) {
    var now = new Date().getTime();
    var result = 0
    while(true) {
        result += Math.random() * Math.random();
        if (new Date().getTime() > now +ms)
            return;
    }   
}

Answer 5

对于非常长的任务，应该首选 Web-Worker，但是对于足够小的任务（

现在，由于async/await 语法，这可以以更简洁的方式重写。
此外，与其等待setTimeout()（在node-js 中延迟到至少1ms，在第5 次递归调用后延迟到4ms），不如使用MessageChannel。

所以这给了我们

const waitForNextTask = () => {
  const { port1, port2 } = waitForNextTask.channel ??= new MessageChannel();
  return new Promise( (res) => {
    port1.addEventListener("message", () => res(), { once: true } );
    port1.start();
    port2.postMessage("");
  } );
};

async function doSomethingSlow() {
  const chunk_size = 10000;
  // do something slow, like counting from 0 to Infinity
  for (let i = 0; i < Infinity; i++ ) {
    // we've done a full chunk, let the event-loop loop
    if( i % chunk_size === 0 ) {
      log.textContent = i; // just for demo, to check we're really doing something
      await waitForNextTask();
    }
  }
  console.log("Ah! Did it!");
}

console.log("starting my slow computation");
doSomethingSlow();
console.log("started my slow computation");
setTimeout(() => console.log("my slow computation is probably still running"), 5000);

<pre id="log"></pre>

Answer 6

如果您使用的是 jQuery，我创建了 Alnitak's answer 的延迟实现

function deferredEach (arr, batchSize) {

    var deferred = $.Deferred();

    var index = 0;
    function chunk () {
        var lastIndex = Math.min(index + batchSize, arr.length);

        for(;index<lastIndex;index++){
            deferred.notify(index, arr[index]);
        }

        if (index >= arr.length) {
            deferred.resolve();
        } else {
            setTimeout(chunk, 0);
        }
    };

    setTimeout(chunk, 0);

    return deferred.promise();

}

然后你就可以使用返回的 promise 来管理进度和完成回调：

var testArray =["Banana", "Orange", "Apple", "Mango"];
deferredEach(testArray, 2).progress(function(index, item){
    alert(item);
}).done(function(){
    alert("Done!");
})

Answer 7

使用 ECMA 异步函数很容易编写非阻塞异步代码，即使它执行 CPU 密集型操作。让我们在一个典型的学术任务上执行此操作 - 斐波那契计算以获得令人难以置信的巨大价值。 您所需要的只是插入一个允许不时到达事件循环的操作。使用这种方法，您将永远不会冻结用户界面或 I/O。

基本实现：

const fibAsync = async (n) => {
  let lastTimeCalled = Date.now();

  let a = 1n,
    b = 1n,
    sum,
    i = n - 2;
  while (i-- > 0) {
    sum = a + b;
    a = b;
    b = sum;
    if (Date.now() - lastTimeCalled > 15) { // Do we need to poll the eventloop?
      lastTimeCalled = Date.now();
      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 0)); // do that
    }
  }
  return b;
};

现在我们可以使用它了 (Live Demo)：

let ticks = 0;

console.warn("Calulation started");

fibAsync(100000)
  .then((v) => console.log(`Ticks: ${ticks}\nResult: ${v}`), console.warn)
  .finally(() => {
    clearTimeout(timer);
  });

const timer = setInterval(
  () => console.log("timer tick - eventloop is not freezed", ticks++),
  0
);

我们可以看到，定时器运行正常，说明事件循环没有阻塞。

我将这些帮助程序的改进实现发布为antifreeze2 npm 包。它在内部使用setImmediate，因此要获得最大性能，您需要为没有本机支持的环境导入 setImmediate polyfill。

Live Demo

import { antifreeze, isNeeded } from "antifreeze2";

const fibAsync = async (n) => {
  let a = 1n,
    b = 1n,
    sum,
    i = n - 2;
  while (i-- > 0) {
    sum = a + b;
    a = b;
    b = sum;
    if (isNeeded()) {
      await antifreeze();
    }
  }
  return b;
};