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Promise链式调用原理

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Promise链式调用原理

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)。

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

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)
    }

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

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}

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)
 }
 ...
    }

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 }

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)
    }
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);
 }  
    }

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)
    })

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)
 }
 ...
    }
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,onError)
 }
 ...
    }
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'}))

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());
     }
 }
 ...
    }

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);
			});
 }
 ...
    }
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]);
  }
     });
 }
 ...
    }
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);
     }
 });
    }
    ...
    }  
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。

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。

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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