مقدمه‌ای بر Async و Sync
برنامه‌نویسی کامپیوتری به طور کلی به دو شیوه اصلی اجرا می‌شود: همزمان (Synchronous) و غیرهمزمان (Asynchronous). هر یک از این شیوه‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد و انتخاب میان آنها به نیازهای خاص پروژه و نحوه عملکرد برنامه بستگی دارد.
برنامه‌نویسی همزمان (Synchronous)
در برنامه‌نویسی همزمان، عملیات‌ها به صورت متوالی و به ترتیب انجام می‌شوند. این بدان معناست که هر عملیاتی باید کامل شود تا عملیات بعدی بتواند شروع شود. این شیوه برنامه‌نویسی ساده و قابل فهم است زیرا جریان اجرای برنامه به طور خطی و منظم دنبال می‌شود. برای مثال، تصور کنید که یک برنامه در حال خواندن داده‌ها از یک فایل، پردازش آن داده‌ها و سپس نمایش نتیجه است. در این حالت، برنامه باید منتظر بماند تا خواندن فایل به پایان برسد، سپس پردازش داده‌ها را انجام دهد و در نهایت نتیجه را نمایش دهد.
یکی از بزرگترین معایب برنامه‌نویسی همزمان این است که در صورت وجود عملیات‌های زمان‌بر (مثل خواندن فایل‌های بزرگ یا ارسال درخواست‌های شبکه‌ای)، برنامه باید منتظر بماند تا این عملیات‌ها به پایان برسند و در این مدت نمی‌تواند کار دیگری انجام دهد. این موضوع می‌تواند باعث کاهش کارایی و پاسخ‌گویی برنامه‌ها شود، به خصوص در برنامه‌هایی که نیاز به مدیریت ورودی‌ها و خروجی‌های زیادی دارند.
برنامه‌نویسی غیرهمزمان (Asynchronous)
در برنامه‌نویسی غیرهمزمان، عملیات‌ها به گونه‌ای مدیریت می‌شوند که برنامه بتواند در حین انجام یک عملیات زمان‌بر، به انجام سایر عملیات‌ها ادامه دهد. این روش به ویژه در مواقعی که برنامه نیاز به مدیریت بسیاری از عملیات‌های ورودی/خروجی همزمان دارد، بسیار کارآمد است.
برنامه‌نویسی غیرهمزمان به شیوه‌های مختلفی پیاده‌سازی می‌شود. یکی از روش‌های معمول، استفاده از callbackها است که در آن، برنامه می‌تواند عملیات زمان‌بر را آغاز کرده و یک تابع callback را تعیین کند تا پس از اتمام عملیات اجرا شود. اگرچه این روش موثر است، اما می‌تواند منجر به پیچیدگی کد و سختی در نگهداری شود، پدیده‌ای که به نام "callback hell" شناخته می‌شود.
برای رفع این مشکل، در زبان‌های برنامه‌نویسی مدرن‌تر مانند JavaScript و Python، از مفاهیمی مانند Promises و async/await استفاده می‌شود. Promises شیوه‌ای است که اجازه می‌دهد عملیات‌های غیرهمزمان به صورت زنجیره‌ای و قابل خواندن مدیریت شوند. در مقابل، async/await، نحو (syntax) ساده‌تری فراهم می‌کند که شبیه به برنامه‌نویسی همزمان است، اما به صورت غیرهمزمان اجرا می‌شود. این روش به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد کدی بنویسند که هم خوانا و هم قابل نگهداری باشد، در حالی که از مزایای غیرهمزمانی بهره‌مند می‌شوند.
مقایسه و کاربردها
انتخاب بین برنامه‌نویسی همزمان و غیرهمزمان به نیازهای خاص پروژه بستگی دارد. در برنامه‌هایی که عملیات‌های ساده و متوالی دارند و زمان اجرای عملیات‌ها کوتاه است، برنامه‌نویسی همزمان ممکن است کافی و حتی ترجیح داده شود زیرا ساده‌تر و قابل فهم‌تر است. اما در برنامه‌هایی که نیاز به مدیریت تعداد زیادی عملیات ورودی/خروجی دارند، مانند سرورهای وب، بازی‌های آنلاین، یا برنامه‌های ارتباطی، برنامه‌نویسی غیرهمزمان می‌تواند کارایی و پاسخ‌گویی بهتری فراهم کند.
به طور خلاصه، برنامه‌نویسی همزمان ساده و مستقیم است، اما در مواجهه با عملیات‌های زمان‌بر ناکارآمد است. برنامه‌نویسی غیرهمزمان، با استفاده از روش‌های مختلف مانند callbackها، Promises و async/await، به برنامه‌ها اجازه می‌دهد تا به صورت کارآمدتری عمل کنند، به خصوص در محیط‌هایی که نیاز به مدیریت ورودی‌ها و خروجی‌های همزمان دارند. انتخاب صحیح بین این دو روش می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر کارایی و پاسخ‌گویی برنامه‌ها داشته باشد.
در تصویر بالا مشاهده می‌کنید که در حالت همزمان (Sync)، زمان صرف شده برای انجام تمامی عملیات‌ها به صورت متوالی است. به عبارت دیگر، هر عملیات باید تا پایان عملیات قبلی منتظر بماند. این منجر به افزایش زمان کلی اجرا می‌شود. در مقابل، در حالت غیرهمزمان (Async)، عملیات‌ها به صورت موازی انجام می‌شوند. در این حالت، بیشترین زمان صرف شده برای انجام تمامی عملیات‌ها برابر با طولانی‌ترین عملیات محوله خواهد بود، که به طور قابل توجهی کارایی را افزایش می‌دهد.