浅聊啥是同步和异步

小但
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还记得小学的时候有一种奥数题么？

小明在厨房做饭，煮饭需要15分钟，切菜需要5分钟，炒菜需要10分钟，这一顿饭最少需要多久做完呢？

相信聪明的你一定知道是15分钟，因为你在煮饭的时候可以同时切菜或者炒菜，但是切菜和炒菜不能同时进行。

因此当你在煮饭的时候去切菜或者炒菜，这就是异步任务，因为煮饭的时候你只需要洗好米开好火，在煮的这15分钟你并不关心他的状态，可以去干其他的事情。但是你得切完菜才能炒菜，这就是同步任务，你得完成上一项才能坐下一项，有一个“阻塞”的概念在里面。

当然，你也可以开始煮饭之后就傻站着不干其他活，就像看看这锅饭在煮的过程中会不会爆炸，就站着等煮完饭，这就是“异步阻塞”

很好，相信聪明的你已经大概了解同步和异步的区别了，那么接下来，咱聊聊正经的：

在编程中，同步（synchronous）和异步（asynchronous）是指任务执行的方式和顺序。它们对程序如何管理时间和资源的使用有着深远的影响。下面从 PHP 和 JavaScript 的角度来详细解读同步和异步的含义、它们的区别、以及为什么异步编程会在现代开发中变得越来越重要。

1. 同步与异步的概念

  • 同步（Synchronous） ：同步指的是任务按顺序执行，每个任务的完成必须等待前一个任务执行完毕后才能开始。也就是说，程序执行过程中，只有前一个任务完成了，才能执行下一个任务。阻塞是同步的特点：即在等待某个操作（如文件读取、网络请求等）完成时，程序无法继续执行其他操作。
  • 异步（Asynchronous） ：异步则是指任务执行的顺序不一定是按时间顺序的。一个任务的开始不会阻塞其他任务的执行，而是可以并行或并发执行。异步任务完成时，通常会通过回调函数、Promise 或其他机制通知程序，告知任务完成。非阻塞是异步的特点：即使某个任务还在执行，程序也可以继续执行后续的任务。

2. PHP中的同步与异步

PHP 传统上是同步的。当一个请求到达 PHP 脚本时，它会按顺序执行代码，直到任务完成并返回响应。PHP 适用于处理短时任务和快速响应，但在面对高延迟或长时间执行的任务时，性能就会受到影响。

为什么需要异步：

  • I/O 操作：当你在 PHP 中执行文件读取、数据库查询、网络请求等操作时，这些操作往往需要等待一段时间才能得到结果。同步的方式会导致程序阻塞，直到这些操作完成，用户体验差，尤其在高并发的情况下。
  • 多任务处理：现代的应用可能需要同时处理多个任务，例如同时处理多个 HTTP 请求，或者同时执行多个数据库操作，异步编程可以帮助这些任务同时进行，提升效率。

异步的解决方案：

在 PHP 中，异步编程并不是原生支持的，但通过扩展库（如 ReactPHP 或 Swoole），可以实现异步 I/O 操作。Swoole 提供了协程的支持，可以让 PHP 处理异步任务，避免传统同步阻塞的问题。

<?php
Swoole\Coroutine\run(function() {
    $result = Swoole\Coroutine\run(function () {
        return file_get_contents("http://example.com");
    });
    echo $result;
});

3. JavaScript中的同步与异步

JavaScript 中的同步与异步概念与 PHP 类似，但由于 JavaScript 本身是一种单线程语言（只有一个执行栈），所以它的异步模型更为重要。

为什么需要异步：

JavaScript 主要用于 Web 开发，特别是在浏览器环境下，很多操作（如用户交互、网络请求、定时任务等）都是异步的。为了不阻塞浏览器的 UI 渲染和用户交互，JavaScript 引入了异步编程模型。

  • 事件驱动：JavaScript 在浏览器中需要处理大量的用户输入、动画、页面渲染等操作。如果所有操作都是同步的，程序将被阻塞，导致用户界面卡顿。因此，JavaScript 使用事件循环和异步编程来确保用户体验的流畅。
  • 长时间运行的任务：例如，网络请求（AJAX），数据库查询等，这些操作通常耗时较长，异步可以确保 JavaScript 不会被这些操作阻塞，继续执行后续代码。

异步的解决方案：

JavaScript 通过回调函数、Promises 和 async/await 来实现异步编程。

  • 回调函数：最早的异步编程方法之一，通过传入一个函数，在异步操作完成时执行。
function fetchData(callback) {
  setTimeout(() => {
    console.log("数据加载完成");
    callback();
  }, 2000);
}

fetchData(() => {
  console.log("回调函数执行");
});
  • Promise：Promise 是一种用于处理异步操作的对象，它可以解决回调地狱的问题，并允许链式调用。
function fetchData() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      console.log("数据加载完成");
      resolve();
    }, 2000);
  });
}

fetchData().then(() => {
  console.log("Promise 完成");
});
  • async/await：async/await 语法是基于 Promise 的一个语法糖，使得异步代码看起来像同步代码一样，极大地提高了代码的可读性。
async function fetchData() {
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000));
  console.log("数据加载完成");
}

fetchData();

4. 同步与异步的异同

  • 相同点：

    • 都是处理程序任务的执行顺序。

    • 都可以用来完成同样的功能，区别在于处理方式。

  • 不同点：

    • 执行顺序：同步是按顺序执行的，每个操作必须等待前一个完成；而异步可以同时进行多个任务，程序不会阻塞在某个任务上。

    • 阻塞性：同步操作会阻塞后续任务，直到当前任务完成；异步操作不会阻塞，可以继续执行其他任务。

    • 效率：在需要处理大量 I/O 操作时，异步可以提高效率，因为它可以并行处理多个任务，不会因为等待 I/O 完成而浪费时间。

5. 异步的优势与挑战

优势：

  • 提高性能：通过异步编程，能够在等待某个任务时继续执行其他任务，避免了传统同步编程的资源浪费。
  • 非阻塞性：对于需要处理多个并发请求的场景（如 Web 服务、数据库查询、网络请求等），异步编程可以避免应用程序的阻塞。

挑战：

  • 代码复杂度：异步代码往往比同步代码更难理解，尤其是在涉及到回调地狱（callback hell）时，程序的执行流不再是直线的。
  • 调试困难：异步程序在错误处理、调试和追踪上往往更加复杂，因为程序的执行顺序不再是线性的。

6. 总结

  • 同步适用于任务简单且没有长时间等待的情况。
  • 异步适用于涉及大量 I/O 操作或者需要同时处理多个任务的情况，尤其是在高并发场景下，能够提高程序的效率和响应速度。
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