簡單介紹 node.js 裡重要的「非同步（Asynchronous）」概念，那既然有「非同步（Asynchronous）」當然就會有「同步（Synchronous）」，以及因為「非同步（Asynchronous）」而衍伸出的重要 callback 概念。

Node.js 是一個單執行緒且非同步的語言。

note

• 執行緒：執行緒是比程序更小的單元，它是 cpu 的最小執行單元。是作業系統能夠進行運算排程的最小單位。一個程序，至少包含一個或多個執行緒。(source)

• 單執行緒：單執行的特性是順序執行，當遇到比較耗時的任務時，還未執行的任務就會處於等待狀態，一定要等到前面的任務完成了，才會往後執行。(source)

Asynchronous（非同步）& Event queue（事件佇列）

以上提到，單執行緒「還未執行的任務就會處於等待狀態」，所謂的「未執行任務」必須要是非同步（Asynchronous）function 才行，而「等待狀態」是指那些任務會被放到 Event queue，而 Event queue 的事件在所有事件完成前不會被執行。簡單的說，程式碼一行一行執行，當遇到非同步（Asynchronous）function 時，就會先執行下一行的任務，而這個還未被執行的非同步（Asynchronous）function 就會被放到 Event queue 中等到最後才執行。

同步（Synchronous）

• 指程式必須等待前面的程式執行完才能執行。

如果 function 是同步(Synchronous)，那就不管如何都會等這行執行完才執行下一行程式碼。例如，writeFileSync()就是同步(Synchronous) function。但先等這行程式碼執行完再執行下一行有什麼問題呢？假如今天要寫的檔案內容超級大，那麼所有工作就會全部停擺，等到這行程式碼完成才能進行，而非同步（Asynchronous）function 便能解決這個問題。

非同步（Asynchronous）

• 指程式不須等待前面的程式執行完就能執行。

下面舉一個常見的非同步 function，setTimeout()（第一個參數為時間到時要被執行的函式，第二個參數為要延遲的時間（毫秒）），setTimeout() 會在第二個參數的延遲時間後執行第一個參數的函式。

setTimeout(() => {
	console.log('Timer is done!')
}, 1);

console.log('Hello');
console.log('Hi');

以上程式碼印出來的結果會是，

Hello
Hi
Timer is done!

因為 setTimeout() 裡的任務被放到 Event queue 中了，必須等到下面兩行程式碼跑完才接著跑 setTimeout() 裡的東西。

callback

但假如果我們現在就是想要讓程式執行完，才接著下一個任務該怎麼辦呢？所以這時候有了 callback。

callback 讓我們把一個函式丟進另一個函式當參數，讓我們可以控制程式碼的流程。先看一個簡單的範例，

function callbackSleepWorker() {
  alert('OK, Im wake up !')
}
function ICallYouWhenIDone(callbackWorker) {
  alert('OK, Im first.')
  callbackWorker()
}
ICallYouWhenIDone(callbackSleepWorker)

這個結果會先印出 ‘OK, Im first.’ 接著再印出 ‘OK, Im wake up !’。

上面這個例子大概還看不太出來為什麼需要 callback，如果現在這個函式是個非同步函式呢？

let money = null
function slower() {
  setTimeout(function() {
    money = 30
  }, 200)
}
function faster() {
  setTimeout(function() {
    console.log('I have ' + money)
  }, 100)
}
slower()
faster()

以上程式碼印出來的會是：I have null。

明明是先跑了 slower() 但 money 卻沒先被負值，這是因為 setTimeout() 是個非同步 function，所以它會先被放到 event queue 中，faster() 就先執行了。那如果我們現在想要讓 slower() 百分之百先執行可以怎麼做呢？

let money = null
function slower(callbackWorker) {
  setTimeout(function() {
    money = 30
    callbackWorker()
  }, 200)
}
function faster() {
  setTimeout(function() {
    console.log('I have ' + money)
  }, 100)
}
slower(faster)

這時候印出來的結果就會是：I have 30

現在有個任務是，讀檔案並計算長度

var fs = require('fs');

// fs.readFile(filename, callback(err, content))

fs.readFile('test.txt', function(err, content){
    var str = content.toString();
    console.log(str.length);
    console.log('finish');
});

console.log('not finish');

本來 readFile() 這個 function 會先被放到 event queue 裡，然後接著印出 ‘not finish’，但我們現在把要讀檔案這個任務放在 callback 裡，所以變成只要讀完檔案就會立刻執行，’not finish’ 會等到檔案讀完才會進行。

Reference:
JS20min Day — 18 關於回呼生活化 (Callback)
[Node.js] 理解 Node.js 事件驅動
JavaScript 中的同步與非同步（上）：先成為 callback 大師吧！
鐵人賽：一次只能做一件事情的 JavaScript
JavaScript 核心篇 學習筆記: Chap.15–執行緒與同步/非同步