Node.js

Node.jsはシングルスレッドでどのようにして並行処理をしているか？ 並行処理のイメージ例としては「コンビニのレジでお弁当をレンジ温める」間に「お会計をする」です Node.jsは並行処理もマルチスレッドではなく、シングルスレッドで実現しています マルチスレッド プロセス … 実行中のアプリケーション（Node.jsなら「node.exe」など） スレッド … プロセスの中で実際に処理を行う単位。1つのプロセスの中に複数のスレッドを持つことができます。 Node.jsはイベントループ イベントループと非同期処理で実現しています 同期処理、非同期処理のちがい 「同期処理」はコードを上から順番に実行し、一つの処理が終わるまで次に進まない方式。 処理が完了するまで他の作業は待機状態（ブラウザでは何もできないといった感じ）になる。 「非同期処理」はバックグラウンドで実行し、メインの処理を止めずに続行する方式。処理完了時にコールバック関数で結果を受け取る。 ※非同期処理の結果を受け取って実行されるコールバック関数の処理は同期処理です イベントループとは 一言でいうと「コールスタックが空になったらタスクキューから関数を移動させる監視プログラム」です タスクキュー 実行待ちのコールバック関数を順番に保存するデータ構造をタスクキューといいます setTimeout(() =&gt; console.log('完了'), 1000); 上記であれば1秒後にタスクキューに追加されます タスクキューで待機し、コールスタック（メイン処理の場所）が空になったら順番に実行 （すべての処理は最終的にコールスタックで実行されます） つまり 非同期処理がバックグラントで走る ↓ 非同期処理が完了 ↓ コールバック関数の処理がタスクキューに追加 ↓ 同期処理がすべて終了し、コールスタックが空になる ↓ コールバック関数の処理が実行される JavaScriptの非同期処理は段階的に改善されてきました コールバック関数 非同期処理の実装方法でコールバック関数の利用は最も基本的なパターンです 誤解しないように整理すると、コールバック関数=非同期処理ではないです。 コールバック関数は非同期処理の関数の引数です。 非同期処理を行う関数を非同期APIといいます、ブラウザやNode.jsが提供しています setTimeout(test, 3000);非同期処理（非同期API）function test() {console.log("test");}コールバック関数（setTimeoutの引数） 非同期APIでよく使われるもの setTimeout DOMイベント（addEventListener） XMLHttpRequest（古典的なAjax通信） fs.readFile（Node.js のファイル読み込み） これらは 仕様として「非同期で動作する」 と決められています。 setTimeoutのシンプルな例 setTimeoutは第一引数に実行したい関数、第二引数に実行するタイミング ▼書き方 setTimeout(test, 3000); function test() { console.log(&quot;test&quot;); } // 無名関数 setTimeout(function () { console.log(&quot;test&quot;); }, 3000); // アロー関数 setTimeout(() =&gt; { console.log(&quot;test&quot;); }, 3000); console.log(&quot;処理1: スタート&quot;); // 非同期処理（2秒後に実行） setTimeout(function () { console.log(&quot;処理2: これは2秒後に実行されました（コールバック）&quot;); }, 2000); console.log(&quot;処理3: すぐ実行&quot;); ▼コンソール 処理1: スタート 処理3: すぐ実行 処理2: これは2秒後に実行されました（コールバック） 処理1同期処理①同期処理で即実行setTimeout非同期処理②非同期処理で「２秒待つ」がバックグラウンドで走る※終了後にコールバック（処理2）が実行待ちに入る処理3同期処理③②の終了を待たずに即実行処理2同期処理④②が終了して、タスクキューに「処理2」が追加されかつ、同期処理がすべて終了しているので、コールスタックに移動して実行される コールバック地獄 setTimeout(() =&gt; { console.log(&quot;1秒後&quot;); setTimeout(() =&gt; { console.log(&quot;2秒後&quot;); setTimeout(() =&gt; { console.log(&quot;3秒後&quot;); setTimeout(() =&gt; { console.log(&quot;4秒後&quot;); }, 1000); }, 1000); }, 1000); }, 1000); Promise Promiseとは、JavaScriptで非同期処理（時間のかかる処理）の結果を扱うオブジェクトです。 // Promiseオブジェクトを定義 function getData() { return new Promise(function executor(resolve, reject) { // 実行例（わかりやすく名前付き関数で記述） setTimeout(function() { if (Math.random() &gt; 0.5) { // 成功した値を「登録」する // この値は then メソッドに渡されたコールバック関数の引数 result に渡る（resultでなくて好きな名前でOK） resolve(&quot;成功した値として「データ取得成功」を登録、これは then メソッドのコールバック関数に result として渡ります&quot;); } else { // 失敗理由を「登録」する // この値は catch メソッドに渡されたコールバック関数の引数 error に渡る（errorでなくて好きな名前でOK） reject(&quot;失敗: エラーが発生しました（この文字列が catch のコールバック関数に error として渡ります）&quot;); } }, 1000); }); } // 実行例（わかりやすく名前付き関数で記述） getData() .then(function onFulfilled(result) { // resolve で登録した成功の値が result に入る console.log(&quot;成功:&quot;, result); }) .catch(function onRejected(error) { // reject で登録した失敗理由が error に入る console.error(&quot;失敗:&quot;, error); }) .finally(function onFinally() { // 成功でも失敗でも最後に必ず実行される console.log(&quot;完了&quot;); }); 非同期処理なのは「then/catch/finally に登録された関数」 コード部分処理の種類getData()同期getData 内の setTimeout非同期thenメソッド同期onFulfilled、onRejected、onFinally非同期console.log(result)（非同期関数内）同期 resolve と reject とは？ resolve("成功: データを取得しました") の "成功: データを取得しました" は引数ですこの引数は「成功時の値」として Promise に渡されます。 その値が then(onFulfilled) の onFulfilled の引数に入ります。 resolve(value)→ 成功したときに呼ぶ関数。→ Promiseの状態を「fulfilled（成功）」にして、value を .then(...) に渡す。 reject(error)→ 失敗したときに呼ぶ関数。→ Promiseの状態を「rejected（失敗）」にして、error を .catch(...) に渡す。 .then()と.catch()でチェーンできる コールバック地獄を解決 async/await 同期的なコードのように書ける 先ほどの非同期処理をasync/awaitを使用して書くと // Promiseオブジェクトを定義（この部分は変更なし） function getData() { return new Promise(function executor(resolve, reject) { // 実行例（わかりやすく名前付き関数で記述） setTimeout(function() { if (Math.random() &gt; 0.5) { // 成功した値を「登録」する // この値は await で受け取られる resolve(&quot;成功した値として「データ取得成功」を登録、これは await で受け取られます&quot;); } else { // 失敗理由を「登録」する // この値は try-catch の catch ブロックで error として受け取られる reject(&quot;失敗: エラーが発生しました（この文字列が catch ブロックで error として受け取られます）&quot;); } }, 1000); }); } // async/await版の実行例 async function executeGetData() { try { // await で Promise の結果を待つ // resolve された値が result に入る const result = await getData(); console.log(&quot;成功:&quot;, result); } catch (error) { // reject された値が error に入る console.error(&quot;失敗:&quot;, error); } finally { // 成功でも失敗でも最後に必ず実行される console.log(&quot;完了&quot;); } } // 関数を実行 executeGetData(); awaitはasync関数の中でのみ使用できます asyncなしでawaitを使うとシンタックスエラーになります

Node.js非同期処理