JavaScript回调函数详解：从原理到异步应用

JavaScript中函数即对象的本质

函数也是对象

要理解回调函数，首先需要明确JavaScript中函数的基本规则。在JavaScript里，函数具有特殊性，它本质上是一个对象。具体来说，函数是通过Function()构造函数创建的Function对象实例。该对象内部包含一个字符串，存储了实际的JavaScript代码逻辑。对于从C或Java等语言转过来的开发者而言，这种将代码视为字符串的机制可能显得陌生，但在JavaScript中这是常态，因为在这里数据与代码的界限相对模糊。

//可以这样创建函数
var fn = new Function("arg1", "arg2", "return arg1 * arg2;");
fn(2, 3); //6 

这种机制带来一个显著优势：代码可以作为参数传递给其他函数，就像传递普通变量或对象一样，因为代码在形式上就是一个对象。

回调函数的传递与异步处理

传递函数作为回调

将函数作为参数传递的操作非常简便。

function fn(arg1, arg2, callback){
 var num = Math.ceil(Math.random() * (arg1 - arg2) + arg2);
 callback(num);　　//传递结果
}

fn(10, 20, function(num){
 console.log("Callback called! Num: " + num); 
});　　　　//结果为10和20之间的随机数 

虽然这种做法看似繁琐甚至有些多余，毕竟直接返回结果似乎更直观，但当遇到必须依赖回调函数的场景时，这种设计便显示出其必要性。

别挡道

传统函数通常通过参数接收输入数据，并通过return语句返回结果。从结构上看，这形成了一个输入点和一个输出点，逻辑清晰，体现了函数作为输入到输出映射过程的本质。

然而，当函数执行过程耗时较长时，是选择阻塞等待结果，还是采用回调函数进行异步处理？此时，回调函数的作用至关重要。例如在AJAX请求中，使用回调函数可以让主程序继续执行其他任务，而无需空闲等待。在实际开发中，JavaScript广泛使用异步调用，这里强烈推荐使用回调机制来实现非阻塞操作。

下面是一个更全面的示例，展示了如何使用AJAX加载XML文件，并在请求对象（requested object）的上下文中通过call()函数调用回调函数。

function fn(url, callback){
 var httpRequest;　　　　//创建XHR
 httpRequest = window.XMLHttpRequest ? new XMLHttpRequest() :　　　//针对IE进行功能性检测
　　　　window.ActiveXObject ? new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP") : undefined;
 
 httpRequest.onreadystatechange = function(){
  if(httpRequest.readystate === 4 && httpRequest.status === 200){　　//状态判断
   callback.call(httpRequest.responseXML); 
  }
 };
 httpRequest.open("GET", url);
 httpRequest.send();
}

fn("text.xml", function(){　　　　//调用函数
 console.log(this); 　　//此语句后输出
});

console.log("this will run before the above callback.");　　//此语句先输出 

我们进行异步处理时，意味着在发起请求的同时就指定了完成时应调用的函数。在实际场景中，onreadystatechange事件处理程序还需考虑请求失败的情况，本例假设XML文件存在且能被浏览器成功加载。此处，异步函数被分配给onreadystatechange事件，因此不会立即执行。

最终，第二个console.log语句会先执行，因为回调函数直到请求完成才会被执行。

上述例子可能不够直观，请看下面的示例：

 
function foo(){
 var a = 10;
 return function(){
  a *= 2;
  return a;  
 }; 
}
var f = foo();
f(); //return 20.
f(); //return 40. 

函数在外部调用时，依然可以访问变量a。这归因于JavaScript的词法作用域特性。函数运行在定义它们的作用域内（例如上述例子中foo内部的作用域），而非调用它的作用域中。只要f被定义在foo中，它就能访问foo中定义的所有变量，即使foo的执行已经结束。因为它的作用域会被保存下来，但只有返回的那个函数可以访问这个保存下来的作用域。返回一个内嵌匿名函数是创建闭包最常用的手段。

回调函数的定义与闭包机制

回调是什么？

参考维基百科的Callback_(computer_programming)条目：

In computer programming, a callback is a reference to a piece of executable code that is passed as an argument to other code.

jQuery文档How jQuery Works#Callback_and_Functio...条目：

A callback is a function that is passed as an argument to another function and is executed after its parent function has completed. The special thing about a callback is that functions that appear after the "parent" can execute before the callback executes. Another important thing to know is how to properly pass the callback. This is where I have often forgotten the proper syntax.

百科：回调函数

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用为调用它所指向的函数时，我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进行响应。

因此，回调本质上是一种设计模式，并且jQuery（包括其他框架）的设计原则遵循了这个模式。

在JavaScript中，回调函数具体的定义为：函数A作为参数（函数引用）传递到另一个函数B中，并且这个函数B执行函数A。我们就说函数A叫做回调函数。如果没有名称（函数表达式），就叫做匿名回调函数。

因此callback不一定用于异步，一般同步（阻塞）的场景下也经常用到回调，比如要求执行某些操作后执行回调函数。

例子 一个同步（阻塞）中使用回调的例子，目的是在func1代码执行完成后执行func2。

var func1=function(callback){
  //do something.
  (callback && typeof(callback) === "function") && callback();
}

func1(func2);
  var func2=function(){
}

异步回调的例子：

$(document).ready(callback);

$.ajax({
 url: "test.html",
 context: document.body
}).done(function() { 
 $(this).addClass("done");
}).fail(function() { alert("error");
}).always(function() { alert("complete"); 
});
/**
注意的是，ajax请求确实是异步的,不过这请求是由浏览器新开一个线程请求,当请求的状态变更时,如果先前已设置回调,这异步线程就产生状态变更事件放到 JavaScript引擎的处理队列中等待处理。*/

回调的执行时机与应用场景

回调什么时候执行

回调函数，一般在同步情境下是最后执行的，而在异步情境下有可能不执行，因为事件没有被触发或者条件不满足。

回调函数的使用场合

资源加载：动态加载js文件后执行回调，加载iframe后执行回调，ajax操作回调，图片加载完成执行回调，AJAX等等。 DOM事件及Node.js事件基于回调机制(Node.js回调可能会出现多层回调嵌套的问题)。

setTimeout的延迟时间为0，这个hack经常被用到，settimeout调用的函数其实就是一个callback的体现

链式调用：链式调用的时候，在赋值器(setter)方法中(或者本身没有返回值的方法中)很容易实现链式调用，而取值器(getter)相对来说不好实现链式调用，因为你需要取值器返回你需要的数据而不是this指针，如果要实现链式方法，可以用回调函数来实现setTimeout、setInterval的函数调用得到其返回值。由于两个函数都是异步的，即：他们的调用时序和程序的主流程是相对独立的，所以没有办法在主体里面等待它们的返回值，它们被打开的时候程序也不会停下来等待，否则也就失去了setTimeout及setInterval的意义了，所以用return已经没有意义，只能使用callback。callback的意义在于将timer执行的结果通知给代理函数进行及时处理。

回调函数的正确传递方式

回调函数的传递

上面说了，要将函数引用或者函数表达式作为参数传递。

$.get('myhtmlpage.html', myCallBack);//这是对的
$.get('myhtmlpage.html', myCallBack('foo', 'bar'));//这是错的，那么要带参数呢？
$.get('myhtmlpage.html', function(){//带参数的使用函数表达式
myCallBack('foo', 'bar');
});

另外，最好保证回调存在且必须是函数引用或者函数表达式： (callback && typeof(callback) === "function") && callback();