浅析Promise原理

一、浅析Promise基础用法

1.1 基本用法

new Promise( function( resolve,浅析 reject) { //待处理的异步逻辑 //处理结束后，调用resolve或reject方法 }) 新建一个 promise很简单，浅析只需要 new一个 promise对象即可。浅析所以 promise本质上就是浅析一个函数，它接受一个函数作为参数，浅析并且会返回 promise对象，浅析这就给链式调用提供了基础其实 Promise函数的浅析使命，就是浅析构建出它的实例，并且负责帮我们管理这些实例。浅析而这些实例有以下三种状态： pending: 初始状态，浅析位履行或拒绝 fulfilled: 意味着操作成功完成 rejected: 意味着操作失败

pending 状态的浅析 Promise对象可能以 fulfilled状态返回了一个值，也可能被某种理由（异常信息）拒绝（ reject）了。浅析当其中任一种情况出现时，浅析 Promise 对象的浅析 then 方法绑定的处理方法（handlers）就会被调用，then方法分别指定了 resolve方法和 reject方法的回调函数

上述代码很清晰的展示了 promise对象运行的机制。下面再看一个示例：

var getJSON = function( url) { var promise = new Promise( function( resolve, reject){ var client = new XMLHttpRequest(); client.open( "GET", url);

client.>

client.responseType = "json"; client.setRequestHeader( "Accept", "application/json"); client.send(); function handler( ) { if ( this.status === 200) { resolve( this.response); } else { reject( new Error( this.statusText)); } }; }); return promise; }; getJSON( "/posts.json").then( function( json) { console.log( Contents: + json); }, function( error) { console.error( 出错了, error); });

上面代码中， resolve方法和 reject方法调用时，都带有参数。它们的参数会被传递给回调函数。高防服务器 reject方法的参数通常是 Error对象的实例，而 resolve方法的参数除了正常的值以外，还可能是另一个 Promise实例，比如像下面这样。

var p1 = new Promise( function( resolve, reject){ // ... some code }); var p2 = new Promise( function( resolve, reject){ // ... some code resolve(p1); })

上面代码中， p1和 p2都是 Promise的实例，但是 p2的 resolve方法将 p1作为参数，这时 p1的状态就会传递给 p2。如果调用的时候， p1的状态是 pending，那么 p2的回调函数就会等待 p1的状态改变；如果 p1的状态已经是 fulfilled或者 rejected，那么 p2的回调函数将会立刻执行

1.2 promise捕获错误

Promise.prototype.catch方法是 Promise.prototype.then(null, rejection)的别名，亿华云用于指定发生错误时的回调函数

getJSON( "/visa.json").then( function( result) { // some code }).catch( function( error) { // 处理前一个回调函数运行时发生的错误 console.log( 出错啦！, error); });

Promise对象的错误具有“冒泡”性质，会一直向后传递，直到被捕获为止。也就是说，错误总是会被下一个 catch语句捕获

getJSON( "/visa.json").then( function( json) { return json.name; }).then( function( name) { // proceed }).catch( function( error) { //处理前面任一个then函数抛出的错误 });

1.3 常用的promise方法

Promise.all方法

Promise.all方法用于将多个 Promise实例，包装成一个新的 Promise实例

var p = Promise.all([p1,p2,p3]); 上面代码中， Promise.all方法接受一个数组作为参数， p1、 p2、 p3都是 Promise对象的实例。（ Promise.all方法的参数不一定是数组，但是必须具有 iterator接口，且返回的每个成员都是 Promise实例。）

p的状态由 p1、 p2、 p3决定，香港云服务器分成两种情况

只有 p1、 p2、 p3的状态都变成 fulfilled， p的状态才会变成 fulfilled，此时 p1、 p2、 p3的返回值组成一个数组，传递给 p的回调函数只要 p1、 p2、 p3之中有一个被 rejected， p的状态就变成 rejected，此时第一个被 reject的实例的返回值，会传递给p的回调函数 // 生成一个Promise对象的数组 var promises = [ 2, 3, 5, 7, 11, 13].map( function( id){ return getJSON( "/get/addr" + id + ".json"); }); Promise.all(promises).then( function( posts) { // ... }).catch( function( reason){ // ... });

Promise.race方法

Promise.race方法同样是将多个 Promise实例，包装成一个新的 Promise实例。

var p = Promise.race([p1,p2,p3]);

上面代码中，只要 p1、 p2、 p3之中有一个实例率先改变状态，p的状态就跟着改变。那个率先改变的Promise实例的返回值，就传递给p的返回值

如果 Promise.all方法和 Promise.race方法的参数，不是 Promise实例，就会先调用下面讲到的 Promise.resolve方法，将参数转为 Promise实例，再进一步处理

Promise.resolve

有时需要将现有对象转为 Promise对象， Promise.resolve方法就起到这个作用

var jsPromise = Promise.resolve($.ajax( /whatever.json));

上面代码将 jQuery生成 deferred对象，转为一个新的 ES6的 Promise对象

如果 Promise.resolve方法的参数，不是具有 then方法的对象（又称 thenable对象），则返回一个新的 Promise对象，且它的状态为 fulfilled。 var p = Promise.resolve( Hello); p.then( function ( s){ console.log(s) }); // Hello 上面代码生成一个新的 Promise对象的实例 p，它的状态为 fulfilled，所以回调函数会立即执行， Promise.resolve方法的参数就是回调函数的参数如果 Promise.resolve方法的参数是一个 Promise对象的实例，则会被原封不动地返回 Promise.reject(reason)方法也会返回一个新的 Promise实例，该实例的状态为 rejected。 Promise.reject方法的参数 reason，会被传递给实例的回调函数 var p = Promise.reject( 出错啦); p.then( null, function ( error){ console.log(error) }); // 出错了

1.4 Async/await简化写法

function getDataAsync ( url) { return new Promise( ( resolve, reject) => { setTimeout( () => { var res = { url: url, data: Math.random() } resolve(res) }, 1000) }) } async function getData ( ) { var res1 = await getDataAsync( /page/1?param=123) console.log(res1) var res2 = await getDataAsync( `/page/2?param= ${ res1.data}`) console.log(res2) var res3 = await getDataAsync( `/page/2?param= ${ res2.data}`) console.log(res3) }

async/await 是基于 Promise 的，因为使用 async 修饰的方法最终返回一个 Promise，实际上， async/await 可以看做是使用 Generator 函数处理异步的语法糖，我们来看看如何使用 Generator 函数处理异步

1.5 Generator

首先异步函数依然是：

function getDataAsync ( url) { return new Promise( ( resolve, reject) => { setTimeout( () => { var res = { url: url, data: Math.random() } resolve(res) }, 1000) }) }

使用 Generator 函数可以这样写

function * getData ( ) { var res1 = yield getDataAsync( /page/1?param=123) console.log(res1) var res2 = yield getDataAsync( `/page/2?param= ${ res1.data}`) console.log(res2) var res3 = yield getDataAsync( `/page/2?param= ${ res2.data}`) console.log(res3)) }

然后我们这样逐步执行

var g = getData() g.next().value.then( res1 => { g.next(res1).value.then( res2 => { g.next(res2).value.then( () => { g.next() }) }) })

上面的代码，我们逐步调用遍历器的 next() 方法，由于每一个 next() 方法返回值的 value 属性为一个 Promise 对象，所以我们为其添加 then 方法，在 then方法里面接着运行 next 方法挪移遍历器指针，直到 Generator 函数运行完成，实际上，这个过程我们不必手动完成，可以封装成一个简单的执行器

function run ( gen) { var g = gen() function next ( data) { var res = g.next(data) if (res.done) return res.value res.value.then( ( data) => { next(data) }) } next() }

run方法用来自动运行异步的 Generator 函数，其实就是一个递归的过程调用的过程。这样我们就不必手动执行 Generator 函数了。有了 run 方法，我们只需要这样运行 getData 方法

run(getData)

这样，我们就可以把异步操作封装到 Generator 函数内部，使用 run 方法作为 Generator 函数的自执行器，来处理异步。其实我们不难发现， async/await 方法相比于 Generator 处理异步的方式，有很多相似的地方，只不过 async/await 在语义化方面更加明显，同时 async/await 不需要我们手写执行器，其内部已经帮我们封装好了，这就是为什么说 async/await 是 Generator 函数处理异步的语法糖了

二、Promise实现原理剖析

2.1 Promise标准

Promise 规范有很多，如 Promise/A， Promise/B， Promise/D以及 Promise/A 的升级版 Promise/A+。 ES6中采用了 Promise/A+ 规范

中文版规范: Promises/A+规范(中文)

Promise标准解读

一个 promise的当前状态只能是 pending、 fulfilled和 rejected三种之一。状态改变只能是 pending到 fulfilled或者 pending到 rejected。状态改变不可逆 promise的 then方法接收两个可选参数，表示该 promise状态改变时的回调( promise.then(onFulfilled, onRejected))。 then方法返回一个 promise。 then 方法可以被同一个 promise 调用多次

2.2 实现Promise

构造函数

function Promise( resolver) { }

原型方法

Promise.prototype.then = function( ) { } Promise.prototype.catch = function( ) { }

静态方法

Promise.resolve = function( ) { } Promise.reject = function( ) { } Promise.all = function( ) { } Promise.race = function( ) { }

2.3 极简promise雏形

大致的逻辑是这样的

调用 then方法，将想要在 Promise异步操作成功时执行的回调放入 callbacks队列，其实也就是注册回调函数，可以向观察者模式方向思考创建 Promise实例时传入的函数会被赋予一个函数类型的参数，即 resolve，它接收一个参数 value，代表异步操作返回的结果，当一步操作执行成功后，用户会调用 resolve方法，这时候其实真正执行的操作是将 callbacks队列中的回调一一执行 //例1 function getUserId( ) { return new Promise( function( resolve) { //异步请求 http.get(url, function( results) { resolve(results.id) }) }) } getUserId().then( function( id) { //一些处理 }) // 结合例子1分析 // fn 就是getUserId函数 function Promise( fn) { var value = null, callbacks = []; //callbacks为数组，因为可能同时有很多个回调 // 当用户调用getUserId().then的时候开始注册传进来的回调函数 // onFulfilled就是例子中的function(id){ } // 把then的回调函数收集起来在resolve的时候调用 this.then = function ( onFulfilled) { callbacks.push(onFulfilled); }; // value是fn函数执行后返回的值 function resolve( value) { // callbacks是传给then的回调函数就是例子中的function(id){ } // 遍历用户通过then传递进来的回调函数把resolve成功的结果返回给then调用即then(function(data){ console.log(data) }) 这里的data就是通过这里调用返回 callbacks.forEach( function ( callback) { callback(value); }); } //执行fn函数即getUserId()并且传入函数参数resolve 当fn执行完成返回的值传递给resolve函数 fn(resolve); }

结合例1中的代码来看，首先 new Promise时，传给 promise的函数发送异步请求，接着调用 promise对象的 then属性，注册请求成功的回调函数，然后当异步请求发送成功时，调用 resolve(results.id)方法, 该方法执行 then方法注册的回调数组

then方法应该能够链式调用，但是上面的最基础简单的版本显然无法支持链式调用。想让 then方法支持链式调用，其实也是很简单的 this.then = function ( onFulfilled) { callbacks.push(onFulfilled); return this; };

只要简单一句话就可以实现类似下面的链式调用

// 例2 getUserId().then( function ( id) { // 一些处理 }).then( function ( id) { // 一些处理 });

2.4 加入延时机制

上述代码可能还存在一个问题：如果在 then方法注册回调之前， resolve函数就执行了，怎么办？比如 promise内部的函数是同步函数

// 例3 function getUserId( ) { return new Promise( function ( resolve) { resolve( 9876); }); } getUserId().then( function ( id) { // 一些处理 });

这显然是不允许的， Promises/A+规范明确要求回调需要通过异步方式执行，用以保证一致可靠的执行顺序。因此我们要加入一些处理，保证在 resolve执行之前， then方法已经注册完所有的回调。我们可以这样改造下 resolve函数:

function resolve( value) { setTimeout( function( ) { callbacks.forEach( function ( callback) { callback(value); }); }, 0) }

上述代码的思路也很简单，就是通过 setTimeout机制，将 resolve中执行回调的逻辑放置到 JS任务队列末尾，以保证在 resolve执行时， then方法的回调函数已经注册完成

但是，这样好像还存在一个问题，可以细想一下：如果 Promise异步操作已经成功，这时，在异步操作成功之前注册的回调都会执行，但是在 Promise异步操作成功这之后调用的 then注册的回调就再也不会执行了，这显然不是我们想要的

2.5 加入状态

我们必须加入状态机制，也就是大家熟知的 pending、 fulfilled、 rejected

Promises/A+规范中的 2.1 Promise States中明确规定了， pending可以转化为 fulfilled或 rejected并且只能转化一次，也就是说如果 pending转化到 fulfilled状态，那么就不能再转化到r ejected。并且 fulfilled和 rejected状态只能由 pending转化而来，两者之间不能互相转换

//改进后的代码是这样的： function Promise( fn) { var state = pending, value = null, callbacks = []; this.then = function ( onFulfilled) { if (state === pending) { callbacks.push(onFulfilled); return this; } onFulfilled(value); return this; }; function resolve( newValue) { value = newValue; state = fulfilled; setTimeout( function ( ) { callbacks.forEach( function ( callback) { callback(value); }); }, 0); } fn(resolve); }

上述代码的思路是这样的： resolve执行时，会将状态设置为 fulfilled，在此之后调用 then添加的新回调，都会立即执行

2.6 链式Promise

如果用户在 then函数里面注册的仍然是一个 Promise，该如何解决？比如下面的例4

// 例4 getUserId() .then(getUserJobById) .then( function ( job) { // 对job的处理 }); function getUserJobById( id) { return new Promise( function ( resolve) { http.get(baseUrl + id, function( job) { resolve(job); }); }); } 这种场景相信用过 promise的人都知道会有很多，那么类似这种就是所谓的链式 Promise 链式 Promise是指在当前 promise达到 fulfilled状态后，即开始进行下一个 promise（后邻 promise）。那么我们如何衔接当前 promise和后邻 promise呢？（这是这里的难点只要在 then方法里面 return一个 promise就好啦。 Promises/A+规范中的 2.2.7就是这样

下面来看看这段暗藏玄机的 then方法和 resolve方法改造代码

我们结合例4的代码，分析下上面的代码逻辑，为了方便阅读，我把例4的代码贴在这里

// 例4 getUserId() .then(getUserJobById) .then( function ( job) { // 对job的处理 }); function getUserJobById( id) { return new Promise( function ( resolve) { http.get(baseUrl + id, function( job) { resolve(job); }); }); } then方法中，创建并返回了新的 Promise实例，这是串行 Promise的基础，并且支持链式调用 handle方法是 promise内部的方法。 then方法传入的形参 onFulfilled以及创建新 Promise实例时传入的 resolve均被 push到当前 promise的 callbacks队列中，这是衔接当前 promise和后邻 promise的关键所在 getUserId生成的 promise（简称 getUserId promise）异步操作成功，执行其内部方法 resolve，传入的参数正是异步操作的结果 id 调用 handle方法处理 callbacks队列中的回调： getUserJobById方法，生成新的 promise（g etUserJobById promise）执行之前由 getUserId promise的 then方法生成的新 promise(称为 bridge promise)的 resolve方法，传入参数为 getUserJobById promise。这种情况下，会将该 resolve方法传入 getUserJobById promise的 then方法中，并直接返回在 getUserJobById promise异步操作成功时，执行其 callbacks中的回调： getUserId bridge promise中的 resolve方法最后执行 getUserId bridge promise的后邻 promise的 callbacks中的回调

2.7 失败处理

在异步操作失败时，标记其状态为 rejected，并执行注册的失败回调

//例5 function getUserId( ) { return new Promise( function( resolve) { //异步请求 http.get(url, function( error, results) { if (error) { reject(error); } resolve(results.id) }) }) } getUserId().then( function( id) { //一些处理 }, function( error) { console.log(error) })

有了之前处理 fulfilled状态的经验，支持错误处理变得很容易,只需要在注册回调、处理状态变更上都要加入新的逻辑

上述代码增加了新的 reject方法，供异步操作失败时调用，同时抽出了 resolve和 reject共用的部分，形成 execute方法

错误冒泡是上述代码已经支持，且非常实用的一个特性。在 handle中发现没有指定异步操作失败的回调时，会直接将 bridge promise( then函数返回的 promise，后同)设为 rejected状态，如此达成执行后续失败回调的效果。这有利于简化串行Promise的失败处理成本，因为一组异步操作往往会对应一个实际功能，失败处理方法通常是一致的

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2.8 异常处理

如果在执行成功回调、失败回调时代码出错怎么办？对于这类异常，可以使用 try-catch捕获错误，并将 bridge promise设为 rejected状态。 handle方法改造如下

如果在异步操作中，多次执行 resolve或者 reject会重复处理后续回调，可以通过内置一个标志位解决

2.9 完整实现

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onResolved : v => v; typeof function ? onRejected : r => throw r; if (self.currentState === RESOLVED) { return (promise2 = new MyPromise( function ( resolve, reject) { // 规范 2.2.4，保证 onFulfilled，onRjected 异步执行 // 所以用了 setTimeout 包裹下 setTimeout( function ( ) { try { var x = onResolved(self.value); resolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject); } catch (reason) { reject(reason); } }); })); } if (self.currentState === REJECTED) { return (promise2 = new MyPromise( function ( resolve, reject) { setTimeout( function ( ) { // 异步执行onRejected try { var x = onRejected(self.value); resolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject); } catch (reason) { reject(reason); } }); })); } if (self.currentState === PENDING) { return (promise2 = new MyPromise( function ( resolve, reject) { self.resolvedCallbacks.push( function ( ) { // 考虑到可能会有报错，所以使用 try/catch 包裹 try { var x = onResolved(self.value); resolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject); } catch (r) { reject(r); } }); self.rejectedCallbacks.push( function ( ) { try { var x = onRejected(self.value); resolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject); } catch (r) { reject(r); } }); })); } }; // 规范 2.3 function resolutionProcedure( promise2, x, resolve, reject) { // 规范 2.3.1，x 不能和 promise2 相同，避免循环引用 if (promise2 === x) { return reject( new TypeError( "Error")); } // 规范 2.3.2 // 如果 x 为 Promise，状态为 pending 需要继续等待否则执行 if (x instanceof MyPromise) { if (x.currentState === PENDING) { x.then( function ( value) { // 再次调用该函数是为了确认 x resolve 的 // 参数是什么类型，如果是基本类型就再次 resolve // 把值传给下个 then resolutionProcedure(promise2, value, resolve, reject); }, reject); } else { x.then(resolve, reject); } return; } // 规范 2.3.3.3.3 // reject 或者 resolve 其中一个执行过得话，忽略其他的 let called = false; // 规范 2.3.3，判断 x 是否为对象或者函数 if (x !== null && ( typeof x === "object" || typeof x === "function")) { // 规范 2.3.3.2，如果不能取出 then，就 reject try { // 规范 2.3.3.1 let then = x.then; // 如果 then 是函数，调用 x.then if ( typeof then === "function") { // 规范 2.3.3.3 then.call( x, y => { if (called) return; called = true; // 规范 2.3.3.3.1 resolutionProcedure(promise2, y, resolve, reject); }, e => { if (called) return; called = true; reject(e); } ); } else { // 规范 2.3.3.4 resolve(x); } } catch (e) { if (called) return; called = true; reject(e); } } else { // 规范 2.3.4，x 为基本类型 resolve(x); } }

2.10 小结

这里一定要注意的点是： promise里面的 then函数仅仅是注册了后续需要执行的代码，真正的执行是在 resolve方法里面执行的，理清了这层，再来分析源码会省力的多

现在回顾下 Promise的实现过程，其主要使用了设计模式中的观察者模式

通过 Promise.prototype.then和 Promise.prototype.catch方法将观察者方法注册到被观察者 Promise对象中，同时返回一个新的 Promise对象，以便可以链式调用被观察者管理内部 pending、 fulfilled和 rejected的状态转变，同时通过构造函数中传递的 resolve和 reject方法以主动触发状态转变和通知观察者

三、参考

ruanyifeng-Promise 对象