Асинхронность в Node.js

Асинхронность представляет возможность одновременно выполнять сразу несколько задач. Асинхронность играет большую роль в Node.js.

Например, допустим в файле приложения app.js у нас расположен следующий код:

function displaySync(data) {
    console.log(data);
}

console.log('Начало работы программы');

displaySync('Обработка данных...');

console.log('Завершение работы программы');

Это стандартный синхронный код, все вызовы здесь выполняются последовательно, что мы можем увидеть, если мы запустим приложение:

Для рассмотрения асинхронности изменим код файла app.js следующим образом:

function display(data, callback) {
    // с помощью случайного числа определяем ошибку
    var randInt = Math.random() * (10 - 1) + 1;
    var err =
        randInt > 5
            ? new Error(
                  'Ошибка выполнения. randInt больше 5'
              )
            : null;

    setTimeout(function () {
        callback(err, data);
    }, 0);
}

console.log('Начало работы программы');

display('Обработка данных...', function (err, data) {
    if (err) throw err;
    console.log(data);
});

console.log('Завершение работы программы');

В начале также определяется функция display, но теперь кроме данных в качестве второго параметра она принимает функцию обратного вызова, которая и обрабатывает данные.

Эта функция callback принимает два параметра - информацию об ошибке и собственно данные. Это общая модель функций обратного вызова, которые передаются в асинхронные методы - первым идет параметр, представляющий ошибку, а второй - данные.

Для имитации ошибки используется случайное число: если оно больше 5, то создаем объект ошибки - объект Error, иначе же он равен null.

И последний важный момент - выполнение функции обратного вызова в функции setTimeout(). Это глобальная функция, которая принимает в качестве первого параметра функцию обратного вызова, а в качестве второго - промежуток, через который функция обратного вызова будет выполняться. Для нашей задачи вполне подойдет промежуток в 0 миллисекунд.

При вызове функции display в нее передается функция, которая в случае отсутствия ошибок просто выводит данные на консоль:

display('Обработка данных...', function (err, data) {
    if (err) throw err;
    console.log(data);
});

Теперь если мы запустим приложение, то увидим, следующую картину:

Несмотря на то, что в setTimeout передается промежуток 0, фактическое выполнение функции display завершается после всех остальных функций, которые определены в программе. В итоге выполнение на функции display не блокируется, а идет дальше. И это особенно актуально, если в приложении идет какая-либо функция ввода-вывода, например, чтения файла или взаимодействия с базой данных, выполнение которой может занять продолжительное время. То общее выполнение приложение не блокируется, а идет дальше.

Почему так происходит? Потому что все колбеки или функции обратного вызова в асинхронных функциях (в качестве таковой здесь используется функция setTimeout) помещаются в специальную очередь, и начинают выполняться после того, как все остальные синхронные вызовы в приложении завершат свою работу. Собственно поэтому выполнение колбека из функции setTimeout в примере выше происходит после выполнения вызова console.log("Завершение работы программы");. И стоит подчеркнуть, что в очередь колбеков переходит не функция, которая передается в display, а функция, которая передается в setTimeout.

Рассмотрим пример с двумя асинхронными вызовами:

function displaySync(callback) {
    callback();
}

console.log('Начало работы программы');

setTimeout(function () {
    console.log('timeout 500');
}, 500);

setTimeout(function () {
    console.log('timeout 100');
}, 100);

displaySync(function () {
    console.log('without timeout');
});
console.log('Завершение работы программы');

Результат выполнения:

Несмотря на то, что в функцию display передается колбек, но эта функция с колбеком будет выполняться синхронно.

А колбеки из функций setTimeout будут выполняться только после всех остальных вызовов приложения.

Комментарии