Synchronní vs. Asynchronní programování: Jak se liší?

Souhlasíte, zvláště pokud jste v programování stále nováčci, že některé podmínky kódování jsou zastrašující.

U některých vývojářů patří pojmy jako „asynchronní“ a „synchronní programování“ mezi matoucí, ale často používané termíny kódování. Co tedy tyto pojmy znamenají? Jak jsou odlišní? A jak fungují? Odpovíme na všechny tyto otázky a další.

Jak funguje synchronní programování

Synchronní webové aplikace načítají prostředky jednotlivě a postupně, takže když se vyšší prostředek nebo komponenta v hierarchii nenačte, ti pod ní nebudou reagovat.

Požadavky, které provádíte synchronně s vícevláknovým protokolem.

Poznámka: Vlákno je jeden end-to-end pracovník nebo kanál, který zpracovává požadavky v programování.

Každé z těchto vláken zpracovává požadavky samostatně v synchronním programování. Každé vlákno má tedy svůj čas provedení a načte se úplně před provedením další události. V důsledku toho provedení události ve vlákně uzamkne další vlákna a zablokuje celé uživatelské rozhraní v procesu.

Webové aplikace, které běží pouze na synchronním programování, obvykle načítají prostředky závisle v zámku. Každá operace, včetně požadavků POST a GET, se musí vždy načíst pro každý požadavek a odpověď.

Synchronní volání proto zajišťují, že klient nebo prohlížeč obdrží odpověď z prvního požadavku před provedením dalšího. To může mít za následek zbytečná zpoždění a špatné uživatelské zkušenosti.

Příbuzný: Jak psát vícevláknový kód v Javě

Například při pokusu o odeslání formuláře na web, který běží synchronně, po vyplnění nezbytných polí a odeslání formuláře klient (prohlížeč) uzamkne celé pole formuláře.

Zabraňuje vám tedy v provádění dalších aktualizací pole formuláře nebo v klikání na jakoukoli jinou část webové aplikace během odesílání.

Příbuzný: Jak nainstalovat Node.js a npm ve Windows

Zde je příklad synchronního kódu, který čte obsah souboru pomocí fs modul v node.js:

var fs = require ('fs');
const readData = fs.readFileSync ('text.txt');
console.log (readData.toString ());
setTimeout (() => {
console.log ('Hello world, I block other threads ...')
}, 1000
);

Výše uvedený kód používá readFileSync metoda pro získání obsahu textového souboru, ale nepoužívá funkci zpětného volání.

Jak funguje asynchronní programování

V asynchronním programování aplikace obsluhují požadavky a odpovědi pomocí neblokujícího vstupního a výstupního (I / O) protokolu. Na rozdíl od synchronního programování asynchronní program neprovádí operace hierarchicky. Program tedy nebude čekat na provedení požadavku, než odpoví jiným.

V podstatě provádí požadavky současně, i když mají různé funkce. Výsledkem je, že aplikace vyvinutá s asynchronním programováním načte celý svůj obsah pouze jednou.

Jedno vlákno zpracovává více požadavků ve smyčce událostí. Selhání jednoho požadavku tedy neovlivní druhý.

Protože asynchronní načítání neblokuje, webové aplikace, které fungují na tomto principu, mohou skončit jako jednostránkové aplikace.

Například na rozdíl od synchronního programování, po vyplnění a odeslání formuláře, funkce jej odešle asynchronně bez uzamčení ostatních polí nebo celého uživatelského rozhraní. Proto můžete aktualizovat další pole formuláře a dělat další požadavky ve webové aplikaci, zatímco probíhá odesílání.

V důsledku toho nemusíte čekat na požadavky, protože všechny běží v jedné smyčce. Na rozdíl od synchronních aplikací tedy asynchronní aplikace poskytují lepší uživatelský komfort a jsou stejně rychlé.

Příbuzný: Jak nainstalovat a spravovat více verzí Node.js v systému Linux

Tady je příklad toho, jak vypadá asynchronní kód v node.js:

var fs = require ('fs');
fs.readFile ('text.txt', function (err, data) {
if (err) {
console.log („Je nám líto, došlo k chybě“);
}
setTimeout (() => {
console.log (data.toString ())
}, 1000);
});
setTimeout (() => {
console.log ('Hello world, I not block other threads ...')
}, 500
);

Na rozdíl od předchozí synchronní metody používá výše uvedený asynchronní kód funkci zpětného volání k přizpůsobení chybových zpráv.

Jazyková podpora pro synchronní a asynchronní programování

Většina jazyků na straně serveru, jako je Python, C #, Java a PHP, spouští kód závisle, takže jeden řádek nebo celý následující blok závisí na úspěchu toho, který mu předchází. To znamená, že jsou ve výchozím nastavení všechny synchronní.

Ačkoli většina z těchto jazyků na straně serveru nyní podporuje asynchronní volání s nedávným pokrokem, žádný z nich není ve výchozím nastavení asynchronní.

Příbuzný: Jak zvolit správný programovací jazyk webu

Node.js, pozoruhodný rámec JavaScriptu na straně serveru, je příkladem modulu runtime s jedním vláknem, který podporuje asynchronní programování. Async / Await úkoly jsou nyní možné i v C #.

Výhody a nevýhody synchronního a asynchronního programování

I když si možná myslíte, že zde vyhrává asynchronní programování, obě metody mají své klady a zápory. Použití některého z nich tedy závisí na vašich preferencích nebo problému, který máte k dispozici.

Oba jsou však různými způsoby lepší než ostatní. Pojďme se podívat na výhody a nevýhody každé z těchto programovacích metod.

Pros asynchronního programování

• Všechny skripty se načítají po jednom. To odpovídá rychlosti, odezvě a lepšímu uživatelskému zážitku.
• Eliminuje zpoždění při načítání stránky. Při provádění nových požadavků tedy není třeba provádět další obnovení stránky.
• Můžete použít více funkcí najednou, i když jsou stále spuštěny další požadavky.
• Asynchronní aplikace jsou vysoce škálovatelné a k práci vyžadují jen málo prostředků.
• I když jeden požadavek reaguje pomalu, neovlivní to dobu odezvy ostatních.
• Selhání vlákna nezastaví ostatní ve vykreslování.
• Integrovaná zpětná volání umožňují přizpůsobit chybové zprávy.

Nevýhody asynchronního programování

• Vyžaduje spoustu zpětných volání a rekurzivních funkcí, které mohou být během vývoje těžkopádné.
• Pokud zpětná volání nejsou efektivně využívána, neexistuje způsob, jak by uživatel mohl vědět, zda požadavek selže, nebo ne, zvláště při zadávání požadavků POST.
• Latence v počátečním vykreslení stránky může ovlivnit vaši zkušenost.
• Pro webové aplikace, které používají asynchronní načítání, může být obtížné procházet pro vyhledávače jako Google a Bing.
• V některých programovacích jazycích může být obtížné implementovat asynchronní skriptování.
• Kód může být chaotický a obtížně laditelný.

Výhody synchronního programování

• Vyžaduje méně kódovacího know-how a je podporován všemi programovacími jazyky.
• I když neexistují žádná přizpůsobená zpětná volání pro selhání požadavků, je vám to okamžitě zřejmé, protože klient (prohlížeč) takové chyby standardně zpracovává.
• Je lepší pro provádění úloh CPU.
• Vyhledávací stroje snáze procházejí synchronní webové stránky.
• Ideální pro jednoduché žádosti.

Nevýhody synchronního programování

• Doba načítání může být pomalá.
• Neexistují žádné integrované metody zpětného volání.
• Když je vlákno uzamčeno, zablokují se i ostatní.
• Neschopnost provádět více operací najednou může snížit uživatelskou zkušenost.
• Jakmile požadavek selže, přestane reagovat i celý program.
• Pokud se požadavky stanou ohromnými, může být pro zpracování více vláken vyžadováno obrovské množství prostředků.

Synchronní nebo asynchronní programování: Co je lepší?

Zatímco synchronní programování může být pomalé a asynchronní skriptování udeří rychlostí, rozpoznání vhodné metody pro jakýkoli scénář je klíčové. Někdy dokonce spolupracují.

Backendové operace jako CRUD (vytváření, čtení, aktualizace a mazání) jsou ve výchozím nastavení synchronní. Ale můžete se také rozhodnout provést operace CRUD asynchronně. K propojení s back-endovým kódem stačí vyladit frontendový skript. Můžete například synchronně vykreslit data z databáze. Pak jej můžete prezentovat uživatelům pomocí asynchronního skriptování.

Navíc použití asynchronního programování k vytváření jednoduchých front-endových aplikací nebo provádění operací CPU, které vyžadují menší zdroje, nemusí být ideální.

Front-End vs. Back-end webový vývoj: Která cesta je pro vás ta pravá?

Naučit se vývoj webu je skvělý způsob, jak porozumět kódování, ale kde byste měli začít: front-end nebo back-end web development?

Přečtěte si další

O autorovi