在本文中，我们将介绍与异步编程相关的一些重要概念，以及它们在浏览器和JavaScript里的体现。在学习本系列的其他文章之前，你应该先理解这些概念。
| 预备条件: | 拥有基本的计算机知识，对JavaScript原理有一定了解。 |
|---|---|
| 目标: | 理解异步编程的基本概念，以及异步编程在浏览器和JavaScript里面的表现。 |
通常来说，程序都是顺序执行，同一时刻只会发生一件事。如果一个函数依赖于另一个函数的结果，它只能等待那个函数结束才能继续执行，从用户的角度来说，整个程序才算运行完毕.
Mac 用户有时会经历过这种旋转的彩虹光标（常称为沙滩球），操作系统通过这个光标告诉用户：“现在运行的程序正在等待其他的某一件事情完成，才能继续运行，都这么长的时间了，你一定在担心到底发生了什么事情”。
这是令人沮丧的体验，没有充分利用计算机的计算能力 — 尤其是在计算机普遍都有多核CPU的时代，坐在那里等待毫无意义，你完全可以在另一个处理器内核上干其他的工作，同时计算机完成耗时任务的时候通知你。这样你可以同时完成其他工作，这就是异步编程的出发点。你正在使用的编程环境（就web开发而言，编程环境就是web浏览器）负责为你提供异步运行此类任务的API。
异步技术非常有用，特别是在web编程。当浏览器里面的一个web应用进行密集运算还没有把控制权返回给浏览器的时候，整个浏览器就像冻僵了一样，这叫做阻塞；这时候浏览器无法继续处理用户的输入并执行其他任务，直到web应用交回处理器的控制。
我们来看一些阻塞的例子。
例子： simple-sync.html (see it running live), 在按钮上添加了一个事件监听器，当按钮被点击，它就开始运行一个非常耗时的任务（计算1千万个日期，并在console里显示最后一个日期），然后在DOM里面添加一个段落:
const btn = document.querySelector('button');
btn.addEventListener('click', () => {
let myDate;
for(let i = 0; i < 10000000; i++) {
let date = new Date();
myDate = date
}
console.log(myDate);
let pElem = document.createElement('p');
pElem.textContent = 'This is a newly-added paragraph.';
document.body.appendChild(pElem);
});
运行这个例子的时候，打开JavaScript console，然后点击按钮 — 你会注意到，直到日期的运算结束，最后一个日期在console上显示出来，段落才会出现在网页上。代码按照源代码的顺序执行，只有前面的代码结束运行，后面的代码才会执行。
Note: 这个例子不现实：在实际情况中一般不会发生，没有谁会计算1千万次日期，它仅仅提供一个非常直观的体验.
第二个例子, simple-sync-ui-blocking.html (see it live), 我们模拟一个在现实的网页可能遇到的情况：因为渲染UI而阻塞用户的互动，这个例子有2个按钮:
function expensiveOperation() {
for(let i = 0; i < 1000000; i++) {
ctx.fillStyle = 'rgba(0,0,255, 0.2)';
ctx.beginPath();
ctx.arc(random(0, canvas.width), random(0, canvas.height), 10, degToRad(0), degToRad(360), false);
ctx.fill()
}
}
fillBtn.addEventListener('click', expensiveOperation);
alertBtn.addEventListener('click', () =>
alert('You clicked me!')
);
如果你点击第一个按钮，然后快速点击第二个，会注意到alert消息并没有出现，只有等到圆圈都画完以后，才会出现：因为第一个操作没有完成之前阻塞了第二个操作的运行.
Note: 当然，这个例子也很丑陋，因为我们只是在模拟阻塞效果。但在现实中，这是一个很常见的问题。开发人员们一直在努力缓解它。
为什么是这样? 答案是：JavaScript一般来说是单线程的（single threaded）。接着我们来介绍线程的概念。
一个线程是一个基本的处理过程，程序用它来完成任务。每个线程一次只能执行一个任务:
Task A --> Task B --> Task C
每个任务顺序执行，只有前面的结束了，后面的才能开始。
正如我们之前所说，现在的计算机大都有多个内核（core），因此可以同时执行多个任务。支持多线程的编程语言可以使用计算机的多个内核，同时完成多个任务:
Thread 1: Task A --> Task B Thread 2: Task C --> Task D
JavaScript 传统上是单线程的。即使有多个内核，也只能在单一线程上运行多个任务，此线程称为主线程（main thread）。我们上面的例子运行如下:
Main thread: Render circles to canvas --> Display alert()
经过一段时间，JavaScript获得了一些工具来帮助解决这种问题。通过 Web workers 可以把一些任务交给一个名为worker的单独的线程，这样就可以同时运行多个JavaScript代码块。一般来说，用一个worker来运行一个耗时的任务，主线程就可以处理用户的交互（避免了阻塞）
Main thread: Task A --> Task C Worker thread: Expensive task B
记住这些，请查看simple-sync-worker.html (see it running live) , 再次打开浏览器的JavaScript 控制台。这个例子重写了前例：在一个单独的worker线程中计算一千万次日期，你再点击按钮，现在浏览器可以在日期计算完成之前显示段落，阻塞消失了。
web workers相当有用，但是他们确实也有局限。主要的一个问题是他们不能访问 {{Glossary("DOM")}} — 不能让一个worker直接更新UI。我们不能在worker里面渲染1百万个蓝色圆圈，它基本上只能做算数的苦活。
其次，虽然在worker里面运行的代码不会产生阻塞，但是基本上还是同步的。当一个函数依赖于几个在它之前运行的过程的结果，这就会成为问题。考虑下面的情况:
Main thread: Task A --> Task B
在这种情况下，比如说Task A 正在从服务器上获取一个图片之类的资源，Task B 准备在图片上加一个滤镜。如果开始运行Task A 后立即尝试运行Task B，你将会得到一个错误，因为图像还没有获取到。
Main thread: Task A --> Task B --> |Task D| Worker thread: Task C -----------> | |
在这种情况下，假设Task D 要同时使用 Task B 和Task C的结果，如果我们能保证这两个结果同时提供，程序可能正常运行，但是这不太可能。如果Task D 尝试在其中一个结果尚未可用的情况下就运行，程序就会抛出一个错误。
为了解决这些问题，浏览器允许我们异步运行某些操作。像Promises 这样的功能就允许让一些操作运行 (比如：从服务器上获取图片)，然后等待直到结果返回，再运行其他的操作:
Main thread: Task A Task B
Promise: |__async operation__|
由于操作发生在其他地方，因此在处理异步操作的时候，主线程不会被阻塞。
我们将在下一篇文章中开始研究如何编写异步代码。 非常令人兴奋，对吧？ 继续阅读！
围绕异步编程领域，现代软件设计正在加速旋转，就为了让程序在一个时间内做更多的事情。当你使用更新更强大的API时，你会发现在更多的情况下，使用异步编程是唯一的途径。以前写异步代码很困难，现在也需要你来适应，但是已经变容易了很多。在余下的部分，我们将进一步探讨异步代码的重要性，以及如何设计代码来防止前面已经提到过的问题。