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这一次，彻底弄懂Promise

Promise 必须为以下三种状态之一：等待态（Pending）、执行态（Fulfilled）和拒绝态（Rejected）。一旦Promise 被 resolve 或 reject，不能再迁移至其他任何状态（即状态 immutable）。

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基本过程：

  1. 初始化 Promise 状态（pending）

  2. 执行 then(..) 注册回调处理数组（then 方法可被同一个 promise 调用多次）

  3. 立即执行 Promise 中传入的 fn 函数，将Promise 内部 resolve、reject 函数作为参数传递给 fn ，按事件机制时机处理

  4. Promise里的关键是要保证，then方法传入的参数 onFulfilled 和 onRejected，必须在then方法被调用的那一轮事件循环之后的新执行栈中执行。

真正的链式Promise是指在当前promise达到fulfilled状态后，即开始进行下一个promise.

链式调用

先从 Promise 执行结果看一下，有如下一段代码：

 new Promise((resolve, reject) => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ test: 1 })
 resolve({ test: 2 })
 reject({ test: 2 })
 }, 1000)
 }).then((data) => {
 console.log('result1', data)
 },(data1)=>{
 console.log('result2',data1)
 }).then((data) => {
 console.log('result3', data)
 })
 //result1 { test: 1 }
 //result3 undefined
复制代码

显然这里输出了不同的 data。由此可以看出几点：

  1. 可进行链式调用，且每次 then 返回了新的 Promise(2次打印结果不一致，如果是同一个实例，打印结果应该一致。

  2. 只输出第一次 resolve 的内容，reject 的内容没有输出，即 Promise 是有状态且状态只可以由pending -> fulfilled或 pending-> rejected,是不可逆的。

  3. then 中返回了新的 Promise,但是then中注册的回调仍然是属于上一个 Promise 的。

基于以上几点，我们先写个基于 PromiseA+ 规范的只含 resolve 方法的 Promise 模型:

 function Promise(fn){ 
 let state = 'pending';
 let value = null;
 const callbacks = [];
 this.then = function (onFulfilled){
 return new Promise((resolve, reject)=>{
 handle({ //桥梁，将新 Promise 的 resolve 方法，放到前一个 promise 的回调对象中
 onFulfilled, 
 resolve
 })
 })
 }
 function handle(callback){
 if(state === 'pending'){
 callbacks.push(callback)
 return;
 }
 
 if(state === 'fulfilled'){
 if(!callback.onFulfilled){
 callback.resolve(value)
 return;
 }
 const ret = callback.onFulfilled(value) //处理回调
 callback.resolve(ret) //处理下一个 promise 的resolve
 }
 }
 function resolve(newValue){
 const fn = ()=>{
 if(state !== 'pending')return
 state = 'fulfilled';
 value = newValue
 handelCb()
 }
 
 setTimeout(fn,0) //基于 PromiseA+ 规范
 }
 
 function handelCb(){
 while(callbacks.length) {
 const fulfiledFn = callbacks.shift();
 handle(fulfiledFn);
 };
 }
 
 fn(resolve)
 }
复制代码

这个模型简单易懂，这里最关键的点就是在 then 中新创建的 Promise，它的状态变为 fulfilled 的节点是在上一个 Promise的回调执行完毕的时候。也就是说当一个 Promise 的状态被 fulfilled 之后，会执行其回调函数，而回调函数返回的结果会被当作 value，返回给下一个 Promise(也就是then 中产生的 Promise)，同时下一个 Promise的状态也会被改变(执行 resolve 或 reject)，然后再去执行其回调,以此类推下去...链式调用的效应就出来了。

但是如果仅仅是例子中的情况，我们可以这样写：

 new Promise((resolve, reject) => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ test: 1 })
 }, 1000)
 }).then((data) => {
 console.log('result1', data)
 //dosomething
 console.log('result3')
 })
 //result1 { test: 1 }
 //result3
复制代码

实际上，我们常用的链式调用，是用在异步回调中，以解决"回调地狱"的问题。如下例子：

new Promise((resolve, reject) => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ test: 1 })
 }, 1000)
}).then((data) => {
 console.log('result1', data)
 //dosomething
 return test()
}).then((data) => {
 console.log('result2', data)
})
function test(id) {
 return new Promise(((resolve) => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ test: 2 })
 }, 5000)
 }))
}
//基于第一个 Promise 模型，执行后的输出
//result1 { test: 1 }
//result2 Promise {then: ƒ}
复制代码

用上面的 Promise 模型，得到的结果显然不是我们想要的。认真看上面的模型，执行 callback.resolve 时，传入的参数是 callback.onFulfilled 执行完成的返回，显然这个测试例子返回的就是一个 Promise，而我们的 Promise 模型中的 resolve 方法并没有特殊处理。那么我们将 resolve 改一下:

 function Promise(fn){ 
 ...
 function resolve(newValue){
 const fn = ()=>{
 if(state !== 'pending')return
 if(newValue && (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')){
 const {then} = newValue
 if(typeof then === 'function'){
 // newValue 为新产生的 Promise,此时resolve为上个 promise 的resolve
 //相当于调用了新产生 Promise 的then方法，注入了上个 promise 的resolve 为其回调
 then.call(newValue,resolve)
 return
 }
 }
 state = 'fulfilled';
 value = newValue
 handelCb()
 }
 
 setTimeout(fn,0)
 }
 ...
 }
复制代码

用这个模型，再测试我们的例子，就得到了正确的结果：

 new Promise((resolve, reject) => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ test: 1 })
 }, 1000)
 }).then((data) => {
 console.log('result1', data)
 //dosomething
 return test()
 }).then((data) => {
 console.log('result2', data)
 })
 function test(id) {
 return new Promise(((resolve, reject) => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ test: 2 })
 }, 5000)
 }))
 }
 //result1 { test: 1 }
 //result2 { test: 2 }
复制代码

显然，新增的逻辑就是针对 resolve 入参为 Promise 的时候的处理。我们观察一下 test 里面创建的 Promise，它是没有调用 then方法的。从上面的分析我们已经知道 Promise 的回调函数就是通过调用其 then 方法注册的，因此 test 里面创建的 Promise 其回调函数为空。

显然如果没有回调函数，执行 resolve 的时候，是没办法链式下去的。因此，我们需要主动为其注入回调函数。

我们只要把第一个 then 中产生的 Promise 的 resolve 函数的执行，延迟到 test 里面的 Promise 的状态为 onFulfilled 的时候再执行，那么链式就可以继续了。所以，当 resolve 入参为 Promise 的时候，调用其 then 方法为其注入回调函数，而注入的是前一个 Promise 的 resolve 方法，所以要用 call 来绑定 this 的指向。

基于新的 Promise 模型，上面的执行过程产生的 Promise 实例及其回调函数，可以用看下表：

Promise callback P1 [{onFulfilled:c1(第一个then中的fn),resolve:p2resolve}] P2 (P1 调用 then 时产生) [{onFulfilled:c2(第二个then中的fn),resolve:p3resolve}] P3 (P2 调用 then 时产生) [] P4 (执行c1中产生[调用 test ]) [{onFulfilled:p2resolve,resolve:p5resolve}] P5 (调用p2resolve 时，进入 then.call 逻辑中产生) [] 有了这个表格，我们就可以清晰知道各个实例中 callback 执行的顺序是：

c1 -> p2resolve -> c2 -> p3resolve -> [] -> p5resolve -> []

以上就是链式调用的原理了。

reject

下面我们再来补全 reject 的逻辑。只需要在注册回调、状态改变时加上 reject 的逻辑即可。

完整代码如下:

 function Promise(fn){ 
 let state = 'pending';
 let value = null;
 const callbacks = [];
 this.then = function (onFulfilled,onRejected){
 return new Promise((resolve, reject)=>{
 handle({
 onFulfilled, 
 onRejected,
 resolve, 
 reject
 })
 })
 }
 function handle(callback){
 if(state === 'pending'){
 callbacks.push(callback)
 return;
 }
 
 const cb = state === 'fulfilled' ? callback.onFulfilled:callback.onRejected;
 const next = state === 'fulfilled'? callback.resolve:callback.reject;
 if(!cb){
 next(value)
 return;
 }
 const ret = cb(value)
 next(ret)
 }
 function resolve(newValue){
 const fn = ()=>{
 if(state !== 'pending')return
 if(newValue && (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')){
 const {then} = newValue
 if(typeof then === 'function'){
 // newValue 为新产生的 Promise,此时resolve为上个 promise 的resolve
 //相当于调用了新产生 Promise 的then方法，注入了上个 promise 的resolve 为其回调
 then.call(newValue,resolve, reject)
 return
 }
 }
 state = 'fulfilled';
 value = newValue
 handelCb()
 }
 
 setTimeout(fn,0)
 }
 function reject(error){
 const fn = ()=>{
 if(state !== 'pending')return
 if(error && (typeof error === 'object' || typeof error === 'function')){
 const {then} = error
 if(typeof then === 'function'){
 then.call(error,resolve, reject)
 return
 }
 }
 state = 'rejected';
 value = error
 handelCb()
 }
 setTimeout(fn,0)
 }
 function handelCb(){
 while(callbacks.length) {
 const fn = callbacks.shift();
 handle(fn);
 };
 }
 fn(resolve, reject)
 }
复制代码

异常处理

异常通常是指在执行成功/失败回调时代码出错产生的错误，对于这类异常，我们使用 try-catch 来捕获错误，并将 Promise 设为 rejected 状态即可。

handle代码改造如下：

 function handle(callback){
 if(state === 'pending'){
 callbacks.push(callback)
 return;
 }
 
 const cb = state === 'fulfilled' ? callback.onFulfilled:callback.onRejected;
 const next = state === 'fulfilled'? callback.resolve:callback.reject;
 if(!cb){
 next(value)
 return;
 }
 try {
 const ret = cb(value)
 next(ret)
 } catch (e) {
 callback.reject(e);
 } 
 }
复制代码

我们实际使用时，常习惯注册 catch 方法来处理错误，例：

 new Promise((resolve, reject) => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ test: 1 })
 }, 1000)
 }).then((data) => {
 console.log('result1', data)
 //dosomething
 return test()
 }).catch((ex) => {
 console.log('error', ex)
 })
复制代码

实际上，错误也好，异常也罢，最终都是通过reject实现的。也就是说可以通过 then 中的错误回调来处理。所以我们可以增加这样的一个 catch 方法：

 function Promise(fn){ 
 ...
 this.then = function (onFulfilled,onRejected){
 return new Promise((resolve, reject)=>{
 handle({
 onFulfilled, 
 onRejected,
 resolve, 
 reject
 })
 })
 }
 this.catch = function (onError){
 this.then(null,onError)
 }
 ...
 }
复制代码

Finally方法

在实际应用的时候，我们很容易会碰到这样的场景，不管Promise最后的状态如何，都要执行一些最后的操作。我们把这些操作放到 finally 中，也就是说 finally 注册的函数是与 Promise 的状态无关的，不依赖 Promise 的执行结果。所以我们可以这样写 finally 的逻辑：

 function Promise(fn){ 
 ...
 this.catch = function (onError){
 this.then(null,onError)
 }
 this.finally = function (onDone){
 this.then(onDone,onDone)
 }
 ...
 }
复制代码

resolve 方法和 reject 方法

实际应用中，我们可以使用 Promise.resolve 和 Promise.reject 方法，用于将于将非 Promise 实例包装为 Promise 实例。如下例子：

Promise.resolve({name:'winty'})
Promise.reject({name:'winty'})
// 等价于
new Promise(resolve => resolve({name:'winty'}))
new Promise((resolve,reject) => reject({name:'winty'}))
复制代码

这些情况下，Promise.resolve 的入参可能有以下几种情况：

  • 无参数 [直接返回一个resolved状态的 Promise 对象]

  • 普通数据对象 [直接返回一个resolved状态的 Promise 对象]

  • 一个Promise实例 [直接返回当前实例]

  • 一个thenable对象(thenable对象指的是具有then方法的对象) [转为 Promise 对象，并立即执行thenable对象的then方法。]

基于以上几点，我们可以实现一个 Promise.resolve 方法如下：

 function Promise(fn){ 
 ...
 this.resolve = function (value){
 if (value && value instanceof Promise) {
 return value;
 } else if (value && typeof value === 'object' && typeof value.then === 'function'){
 let then = value.then;
 return new Promise(resolve => {
 then(resolve);
 });
 } else if (value) {
 return new Promise(resolve => resolve(value));
 } else {
 return new Promise(resolve => resolve());
 }
 }
 ...
 }
复制代码

Promise.reject与Promise.resolve类似，区别在于Promise.reject始终返回一个状态的rejected的Promise实例，而Promise.resolve的参数如果是一个Promise实例的话，返回的是参数对应的Promise实例，所以状态不一 定。 因此，reject 的实现就简单多了，如下：

 function Promise(fn){ 
 ...
 this.reject = function (value){
 return new Promise(function(resolve, reject) {
				reject(value);
			});
 }
 ...
 }
复制代码

Promise.all

入参是一个 Promise 的实例数组，然后注册一个 then 方法，然后是数组中的 Promise 实例的状态都转为 fulfilled 之后则执行 then 方法。这里主要就是一个计数逻辑，每当一个 Promise 的状态变为 fulfilled 之后就保存该实例返回的数据，然后将计数减一，当计数器变为 0 时，代表数组中所有 Promise 实例都执行完毕。

 function Promise(fn){ 
 ...
 this.all = function (arr){
 var args = Array.prototype.slice.call(arr);
 return new Promise(function(resolve, reject) {
 if(args.length === 0) return resolve([]);
 var remaining = args.length;
 function res(i, val) {
 try {
 if(val && (typeof val === 'object' || typeof val === 'function')) {
 var then = val.then;
 if(typeof then === 'function') {
 then.call(val, function(val) {
 res(i, val);
 }, reject);
 return;
 }
 }
 args[i] = val;
 if(--remaining === 0) {
 resolve(args);
 }
 } catch(ex) {
 reject(ex);
 }
 }
 for(var i = 0; i < args.length; i++) {
 res(i, args[i]);
 }
 });
 }
 ...
 }
复制代码

Promise.race

有了 Promise.all 的理解，Promise.race 理解起来就更容易了。它的入参也是一个 Promise 实例数组，然后其 then 注册的回调方法是数组中的某一个 Promise 的状态变为 fulfilled 的时候就执行。因为 Promise 的状态只能改变一次，那么我们只需要把 Promise.race 中产生的 Promise 对象的 resolve 方法，注入到数组中的每一个 Promise 实例中的回调函数中即可。

function Promise(fn){ 
 ...
 this.race = function(values) {
 return new Promise(function(resolve, reject) {
 for(var i = 0, len = values.length; i < len; i++) {
 values[i].then(resolve, reject);
 }
 });
 }
 ...
 } 
复制代码

总结

Promise 源码不过几百行，我们可以从执行结果出发，分析每一步的执行过程，然后思考其作用即可。其中最关键的点就是要理解 then 函数是负责注册回调的，真正的执行是在 Promise 的状态被改变之后。而当 resolve 的入参是一个 Promise 时，要想链式调用起来，就必须调用其 then 方法(then.call),将上一个 Promise 的 resolve 方法注入其回调数组中。

补充说明

虽然 then 普遍认为是微任务。但是浏览器没办法模拟微任务，目前要么用 setImmediate ，这个也是宏任务，且不兼容的情况下还是用 setTimeout 打底的。还有，promise 的 polyfill (es6-promise) 里用的也是 setTimeout。因此这里就直接用 setTimeout,以宏任务来代替微任务了。

参考资料

  • PromiseA+规范

  • Promise 实现原理精解

  • 30分钟，让你彻底明白Promise原理

完整 Promise 模型

function Promise(fn) {
 let state = 'pending'
 let value = null
 const callbacks = []
 this.then = function (onFulfilled, onRejected) {
 return new Promise((resolve, reject) => {
 handle({
 onFulfilled,
 onRejected,
 resolve,
 reject,
 })
 })
 }
 this.catch = function (onError) {
 this.then(null, onError)
 }
 this.finally = function (onDone) {
 this.then(onDone, onError)
 }
 this.resolve = function (value) {
 if (value && value instanceof Promise) {
 return value
 } if (value && typeof value === 'object' && typeof value.then === 'function') {
 const { then } = value
 return new Promise((resolve) => {
 then(resolve)
 })
 } if (value) {
 return new Promise(resolve => resolve(value))
 }
 return new Promise(resolve => resolve())
 }
 this.reject = function (value) {
 return new Promise(((resolve, reject) => {
 reject(value)
 }))
 }
 this.all = function (arr) {
 const args = Array.prototype.slice.call(arr)
 return new Promise(((resolve, reject) => {
 if (args.length === 0) return resolve([])
 let remaining = args.length
 function res(i, val) {
 try {
 if (val && (typeof val === 'object' || typeof val === 'function')) {
 const { then } = val
 if (typeof then === 'function') {
 then.call(val, (val) => {
 res(i, val)
 }, reject)
 return
 }
 }
 args[i] = val
 if (--remaining === 0) {
 resolve(args)
 }
 } catch (ex) {
 reject(ex)
 }
 }
 for (let i = 0; i < args.length; i++) {
 res(i, args[i])
 }
 }))
 }
 this.race = function (values) {
 return new Promise(((resolve, reject) => {
 for (let i = 0, len = values.length; i < len; i++) {
 values[i].then(resolve, reject)
 }
 }))
 }
 function handle(callback) {
 if (state === 'pending') {
 callbacks.push(callback)
 return
 }
 const cb = state === 'fulfilled' ? callback.onFulfilled : callback.onRejected
 const next = state === 'fulfilled' ? callback.resolve : callback.reject
 if (!cb) {
 next(value)
 return
 }
 try {
 const ret = cb(value)
 next(ret)
 } catch (e) {
 callback.reject(e)
 }
 }
 function resolve(newValue) {
 const fn = () => {
 if (state !== 'pending') return
 if (newValue && (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')) {
 const { then } = newValue
 if (typeof then === 'function') {
 // newValue 为新产生的 Promise,此时resolve为上个 promise 的resolve
 // 相当于调用了新产生 Promise 的then方法，注入了上个 promise 的resolve 为其回调
 then.call(newValue, resolve, reject)
 return
 }
 }
 state = 'fulfilled'
 value = newValue
 handelCb()
 }
 setTimeout(fn, 0)
 }
 function reject(error) {
 const fn = () => {
 if (state !== 'pending') return
 if (error && (typeof error === 'object' || typeof error === 'function')) {
 const { then } = error
 if (typeof then === 'function') {
 then.call(error, resolve, reject)
 return
 }
 }
 state = 'rejected'
 value = error
 handelCb()
 }
 setTimeout(fn, 0)
 }
 function handelCb() {
 while (callbacks.length) {
 const fn = callbacks.shift()
 handle(fn)
 }
 }
 fn(resolve, reject)
}

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