Синхронное и асинхронное программирование: чем они отличаются?

Дядя Влад

Вы согласитесь, особенно если вы еще новичок в программировании, что некоторые термины программирования пугают.

Некоторые разработчики считают такие термины, как «асинхронное» и «синхронное программирование», сбивающими с толку, но часто используемыми терминами программирования. Так что же означают эти термины? Насколько они разные? А как они работают? Мы ответим на все эти и другие вопросы.

Как работает синхронное программирование

Синхронные веб-приложения загружают ресурсы по отдельности и последовательно, так что, когда более высокий ресурс или компонент в иерархии не загружается, те, что ниже, не будут отвечать.

Запросы, которые вы делаете синхронно, работают с многопоточным протоколом.

Примечание. Поток – это один сквозной исполнитель или канал, который обрабатывает запросы при программировании.

Каждый из этих потоков обрабатывает запросы отдельно при синхронном программировании. Таким образом, каждый поток имеет свое время выполнения и полностью загружается перед выполнением следующего события. Следовательно, выполнение события в потоке блокирует другие потоки, блокируя весь пользовательский интерфейс в процессе.

Как правило, веб-приложения, которые работают исключительно с синхронным программированием, загружают ресурсы в зависимости от блокировки. Неизменно каждая операция, включая запросы POST и GET, должна загружаться заново для каждого запроса и ответа.

Следовательно, синхронные вызовы гарантируют, что клиент или браузер получит ответ на первый запрос перед выполнением следующего. Это может привести к ненужным задержкам и неудовлетворительному взаимодействию с пользователем.

Связанный: Как писать многопоточный код на Java

Например, при попытке отправить форму на веб-сайте, который работает синхронно, после заполнения необходимых полей и отправки формы клиент (браузер) блокирует все поле формы.

Таким образом, вы не сможете вносить дальнейшие обновления в поле формы или щелкать любую другую часть веб-приложения во время отправки.

Связанный: Как установить Node.js и npm в Windows

Вот пример синхронного кода, который считывает содержимое файла с модулем fs в 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
 );

В приведенном выше коде используется метод readFileSync для получения содержимого текстового файла, но он не использует функцию обратного вызова.

Как работает асинхронное программирование

При асинхронном программировании приложения обслуживают запросы и ответы, используя неблокирующий протокол ввода-вывода (I / O). В отличие от синхронного программирования, асинхронная программа не выполняет операции иерархически. Таким образом, программа не будет ждать выполнения запроса, прежде чем ответить другим.

По сути, он выполняет запросы одновременно, даже если они находятся в разных функциях. В результате приложение, разработанное с помощью асинхронного программирования, загружает все свое содержимое только один раз.

Один поток обрабатывает несколько запросов в цикле событий. Таким образом, отказ одного запроса не влияет на другой.

Поскольку асинхронная загрузка не является блокирующей, веб-приложения, работающие по этому принципу, могут оказаться одностраничными приложениями.

Например, в отличие от синхронного программирования, после заполнения и отправки формы функция отправляет ее асинхронно, не блокируя другие поля или весь пользовательский интерфейс. Таким образом, вы можете обновлять другие поля формы и делать больше запросов в веб-приложении, пока идет отправка.

Следовательно, вам не нужно ждать запросов, поскольку все они выполняются в одном цикле. Таким образом, в отличие от синхронных приложений, асинхронные приложения улучшают взаимодействие с пользователем и работают одинаково быстро.

Связанный: Как установить и управлять несколькими версиями Node.js в Linux

Вот пример того, как выглядит асинхронный код в node.js:

 var fs = require('fs');
 fs.readFile('text.txt', function(err, data){
 if(err){
 console.log('Sorry, an error occured');
 }
 setTimeout(()=>{
 console.log(data.toString())
 }, 1000);
 });
 setTimeout(()=>{
 console.log('Hello world, I don't block other threads...')
 }, 500
 );

В отличие от предыдущего синхронного метода, приведенный выше асинхронный код использует функцию обратного вызова для настройки сообщений об ошибках.

Поддержка языков для синхронного и асинхронного программирования

Большинство серверных языков, таких как Python, C #, Java и PHP, выполняют код зависимо, поэтому успешность выполнения одной строки или целого блока зависит от успеха предыдущей. Это означает, что по умолчанию все они синхронны.

Хотя большинство этих серверных языков теперь поддерживают асинхронные вызовы с учетом последних достижений, ни один из них не является асинхронным по умолчанию.

Связанный: Как выбрать правильный язык веб-программирования

Node.js, известная серверная среда JavaScript, является примером однопоточной среды выполнения, которая поддерживает асинхронное программирование. Задачи Async / Await теперь также возможны с C #.

Плюсы и минусы синхронного и асинхронного программирования

Хотя вы можете подумать, что здесь выигрывает асинхронное программирование, у обоих методов есть свои плюсы и минусы. Итак, использование любого из них зависит от ваших предпочтений или решаемой проблемы.

Однако они оба лучше друг друга по-разному. Давайте посмотрим на плюсы и минусы каждого из этих методов программирования.

Плюсы асинхронного программирования

  • Все скрипты загружаются по одному. Это означает скорость, отзывчивость и лучший пользовательский интерфейс.
  • Это устраняет задержки загрузки страницы. Таким образом, нет необходимости в последующем обновлении страницы при выполнении новых запросов.
  • Вы можете использовать несколько функций одновременно, даже если другие запросы все еще выполняются.
  • Асинхронные приложения хорошо масштабируются и требуют немного ресурсов для работы.
  • Даже если один запрос откликается медленно, это не влияет на время отклика других.
  • Сбой одного потока не останавливает рендеринг других.
  • Встроенные обратные вызовы позволяют настраивать сообщения об ошибках.

Минусы асинхронного программирования

  • Это требует множества обратных вызовов и рекурсивных функций, которые могут быть громоздкими во время разработки.
  • Если обратные вызовы используются неэффективно, пользователь не может узнать, не выполняется ли запрос, особенно при выполнении запросов POST.
  • Задержка при отображении начальной страницы может повлиять на ваше восприятие.
  • Веб-приложения, использующие асинхронную загрузку, могут быть трудно сканировать поисковыми системами, такими как Google и Bing.
  • В некоторых языках программирования может быть сложно реализовать асинхронные сценарии.
  • Код может стать беспорядочным и трудным для отладки.

Плюсы синхронного программирования

  • Он требует меньше знаний в области кодирования и поддерживается всеми языками программирования.
  • Даже если нет настраиваемых обратных вызовов для сбоев запросов, это сразу очевидно для вас, поскольку клиент (браузер) обрабатывает такие ошибки по умолчанию.
  • Лучше для выполнения задач ЦП.
  • Поисковые системы находят, что синхронные веб-страницы легче сканировать.
  • Идеально подходит для простых запросов.

Минусы синхронного программирования

  • Время загрузки может быть медленным.
  • Нет встроенных методов обратного вызова.
  • Когда поток заблокирован, блокируются и другие.
  • Невозможность одновременного выполнения нескольких операций может ухудшить взаимодействие с пользователем.
  • После сбоя запроса вся программа также перестает отвечать.
  • Для обработки большего количества потоков может потребоваться огромное количество ресурсов, если запросы становятся чрезмерными.

Синхронное или асинхронное программирование: что лучше?

Хотя синхронное программирование может быть медленным, а асинхронные сценарии поражают своей скоростью, ключевым моментом является определение подходящего метода для любого сценария. Иногда они даже работают вместе.

Бэкэнд-операции, такие как CRUD (создание, чтение, обновление и удаление), по умолчанию синхронны. Но вы также можете решить выполнять операции CRUD асинхронно. Вам нужно всего лишь настроить ваш интерфейсный скрипт, чтобы он соединялся с вашим внутренним кодом. Например, вы можете синхронно отображать данные из базы данных. Затем вы можете представить его пользователям с помощью асинхронных сценариев.

Кроме того, использование асинхронного программирования для создания простых интерфейсных приложений или выполнения операций ЦП, требующих меньших ресурсов, может быть не идеальным.