Давно прошли те времена, когда компьютеры могли обрабатывать только один поток данных со скоростью, которая оставляла желать лучшего. Сегодня даже средний смартфон обладает большей вычислительной мощностью, чем ПК, которые использовались для отправки астронавтов на Луну. С современными устройствами мы можем смотреть видео на YouTube, в то время как одно приложение выполняет сложные вычисления в фоновом режиме, а другое отслеживает несколько учетных записей электронной почты.

Многопоточность открыла широкие возможности и, среди прочего, воплотила в жизнь две основные модели разработки. Асинхронное и синхронное программирование — два термина, которые могут показаться запутанными, но понимание их различий помогает более эффективно расходовать усилия и создавать приложения, обеспечивающие выдающееся взаимодействие с пользователем. Сегодня мы узнаем основные плюсы и минусы обоих подходов.

Чем больше потоков, тем лучше. Основы асинхронного программирования

Давайте сначала разберемся с асинхронным программированием. Когда команда разработчиков использует этот подход, они пишут код, который говорит приложению не ждать завершения определенной операции, прежде чем начинать выполнение следующей. Если приложение выполняет много функций одновременно (а большинство из них работает именно так), оно не выстраивает их в очередь. Вместо этого он получает несколько параллельных запросов и немедленно их обрабатывает. В этом случае приложение использует неблокирующий протокол ввода-вывода. Если конкретный запрос не выполняется, приложение не прекращает работу, а просто переходит к следующему.

Например, когда вам нужно заполнить сложную онлайн-форму, асинхронное программирование помогает проверять определенные поля самостоятельно, не блокируя другие запросы или все приложение. Может быть очень полезно проверить, достаточно ли сложен пароль, адрес электронной почты имеет допустимый формат и имя пользователя не используется сразу, даже до нажатия кнопки отправки.

Асинхронное программирование имеет несколько очевидных преимуществ. Например:

  • Хороший пользовательский опыт гарантируется одновременной загрузкой скриптов и отсутствием лагов в работе веб-приложения. Конечным пользователям не нужно перезагружать страницу каждый раз, когда им нужны новые данные для отображения на экране. Конечно, это во многом зависит от навыков команды разработчиков. Для опытных программистов, имеющих за плечами пару сложных проектов, написать какой-нибудь безпроблемный асинхронный код не будет непосильной задачей;
  • Повышение ответственности может быть достигнуто благодаря параллельному выполнению нескольких функций. Скажем, если запрос к онлайн-базе данных по какой-то причине занимает слишком много времени, приложение, построенное с использованием модели асинхронного программирования, не зависнет, а все остальные функции продолжат работать;
  • Лучшая масштабируемость в случае асинхронного программирования может быть достигнута за счет увеличения количества одновременных запросов до тех пор, пока сервер может их обрабатывать. Это, помимо добавления новых серверов, обеспечивает относительно простую горизонтальную и вертикальную масштабируемость;
  • Более настраиваемый подход к обработке ошибок в случае асинхронного программирования обусловлен природой функций обратного вызова. Когда команды разработчиков пишут код, они заботятся о возможных ошибках, которые могут возникнуть или не возникнуть во время работы программы. Приложение, в случае возникновения таких ошибок, обработает их согласно инструкции и перейдет к следующей функции. С точки зрения пользователя персонализированное сообщение об ошибке будет единственным напоминанием о том, что что-то пошло не так. Веб-страница не зависнет, и день конечного пользователя не будет испорчен.

К сожалению, асинхронное программирование имеет некоторые недостатки, с которыми приходится сталкиваться всем командам разработчиков. Скорее всего, вы уже догадались, каким будет первый пункт в списке недостатков:

  • Асинхронный код сложнее писать и поддерживать. Если вы имеете дело с несколькими одновременно запущенными функциями, будьте готовы столкнуться с некоторыми трудностями;
  • Вы можете столкнуться со снижением производительности, если у вас недостаточно опыта в разработке асинхронных приложений. Вы можете увлечься возможностями многопоточного подхода и перегрузить приложение слишком большим количеством запросов, большинство из которых не нужны для правильной работы приложения;
  • Не все языки одинаково подходят для асинхронного программирования. Не будет никаких проблем, если вы выберете JavaScript, но если вы предпочитаете использовать что-то более экзотическое для своих проектов веб-разработки, вам лучше убедиться, что ваш язык предоставляет все возможности, которые могут вам понадобиться.

Читайте также Питон против JavaScript

Работа с задачами по одной. Синхронное программирование в двух словах

Теперь будет довольно легко понять, что такое синхронное программирование. Просто вспомните, что мы говорили об асинхронном подходе, и представьте его противоположность. Здесь приложения используют блокирующие операции, что означает, что последующие функции не будут вызываться до тех пор, пока предыдущие не завершат свою работу. На первый взгляд может показаться, что такой софт будет работать медленно, как ленивец. Однако современные компьютеры и смартфоны работают довольно быстро, поэтому синхронная модель не обязательно является недостатком.

Синхронное программирование имеет некоторые особенности, о которых следует помнить. Бывают случаи, когда, например, онлайновая база данных недоступна и функция, целью которой является загрузка из нее каких-то данных, заблокирует выполнение всех последующих задач. В этом сценарии все функции выстраиваются в линию и обрабатываются одним потоком. Может показаться, что синхронная модель — это то, что вам никогда не следует использовать, но, тем не менее, существуют приложения, которые должны обрабатывать действия пользователя, чтобы продолжить работу. Без новой порции данных такое программное обеспечение не может двигаться вперед. Реакция на входные данные окружающей среды является их основным драйвером, и синхронное программирование довольно хорошо подходит для таких задач.

Среди преимуществ модели синхронного программирования можно отметить следующие:

  • Простота, пожалуй, самое главное в этой методологии. Делать вещи таким образом довольно интуитивно. Любой новичок в веб-разработке поймет основные принципы синхронного программирования. Вы вызываете функцию, получаете результат и передаете его другой функции, пока цель не будет достигнута;
  • Более простая стратегия SEO будет особенно важна для небольших команд разработчиков. Веб-страницы, построенные по синхронному программированию, имеют менее сложную структуру по сравнению с работающими асинхронно, что упрощает работу поисковых систем;
  • Хороший выбор для приложений, использующих простые запросы.

Следует помнить о следующих слабых сторонах синхронного программирования:

  • Меньшая скорость обработки запросов может стать довольно серьезной проблемой, если вы решите построить что-то сложное. Такие приложения будут загружаться мгновенно, но задачи, требующие большого количества запросов к базе данных, станут настоящей головной болью. Они будут блокировать выполнение всех остальных функций, что не порадует конечных пользователей;
  • Приложение может стать требовательным к ресурсам, если количество запросов со временем увеличивается.

Выбор правильной модели

Выбор кажется довольно очевидным. Если вы хотите, чтобы задачи запускались независимо, выберите асинхронное программирование. Если вы хотите, чтобы они запускались один за другим, вам нужно синхронное программирование. В большинстве случаев вы не будете ограничены в выборе языков программирования. Основные серверные технологии, такие как Python, Java или PHP, поддерживают асинхронные вызовы, поэтому вы можете решить, хотите ли вы реализовать многопоточную или однопоточную модель. Node.js — довольно популярный серверный фреймворк, который позволяет использовать язык программирования JavaScript, а также не имеет проблем с асинхронным подходом. Для клиентской части вашего программного продукта вы, скорее всего, будете использовать JavaScript. К счастью, у него также нет проблем с асинхронным кодом. Таким образом, с точки зрения технологий нет границ, и вы можете реализовать любую модель, которую хотите, в соответствии с назначением вашей программной системы.

Читайте также Советы по переходу на TypeScript без проблем и хлопот

Благодаря особенностям асинхронного программирования он подойдет для тех проектов, где команде разработчиков приходится решать несколько независимых задач. Например, система электронной коммерции с адаптивным дизайном пользовательского интерфейса, которая должна мгновенно реагировать на действия пользователей, предлагать товары, которые часто заказываются в интересах покупателя, менять внешний вид, когда пользователи подтягивают свои заказы и т. д. Также , если программная система работает с огромным количеством записей данных, ждать, пока все запросы к базе данных будут выполнены один за другим, будет слишком долго. Асинхронное программирование может запускать их параллельно, что сэкономит много времени.

Если вы планируете построить программную систему, использующую все вычислительные возможности, которые предлагает процессор, синхронное программирование подойдет вам лучше. Например, рендеринг видео — довольно сложная задача, которая в мгновение ока нагрузит процессор по максимуму. Обработка видеопотока с помощью одного потока не будет перегружать процессор и позволит конечным пользователям работать без задержек.

Выводы

Выбор между синхронной и асинхронной моделями программирования не зависит от привычки, стиля или предпочтений членов команды разработчиков. Когда вы создаете пользовательский интерфейс для своего веб-проекта, вы можете предпочесть использовать React или Vue.js по множеству причин, и, скорее всего, конечные пользователи не заметят никакой разницы. Если вы будете следовать подходу асинхронного программирования, не принимая во внимание цель системы, которую вы собираетесь построить, вы рискуете столкнуться с последствиями так называемого чрезмерного проектирования. С другой стороны, если у вас недостаточно опыта веб-разработки для написания асинхронного кода, ваша система рискует зависнуть в случае невозможности выполнения определенного запроса.

Если вы ищете команду разработчиков с богатым опытом создания продукта высшего качества, свяжитесь с нами