前言
很多 JavaScript 的初学者都曾感受过被回调地狱支配的恐惧,直至掌握了 Promise 语法才算解脱。虽然很多语言都早已内置了 Promise ,但是 JavaScript 中真正将其发扬光大的还是 jQuery 1.5 对 $.ajax
的重构,支持了 Promise,而且用法也和 jQuery 推崇的链式调用不谋而合。后来 ES6 出世,大家才开始进入全民 Promise 的时代,再后来 ES8 又引入了 async 语法,让 JavaScript 的异步写法更加优雅。
今天我们就一步一步来实现一个 Promise,如果你还没有用过 Promise,建议先熟悉一下 Promise 语法再来阅读本文。
构造函数
在已有的 Promise/A+ 规范 中并没有规定 promise 对象从何而来,在 jQuery 中通过调用 $.Deferred()
得到 promise 对象,ES6 中通过实例化 Promise 类得到 promise 对象。这里我们使用 ES 的语法,构造一个类,通过实例化的方式返回 promise 对象,由于 Promise 已经存在,我们暂时给这个类取名为 Deferred
。
class Deferred { constructor(callback) { const resolve = () => { // TODO } const reject = () => { // TODO } try { callback(resolve, reject) } catch (error) { reject(error) } } }
构造函数接受一个 callback,调用 callback 的时候需传入 resolve、reject 两个方法。
Promise 的状态
Promise 一共分为三个状态:
pending
:等待中,这是 Promise 的初始状态;
fulfilled
:已结束,正常调用 resolve 的状态;
rejected
:已拒绝,内部出现错误,或者是调用 reject 之后的状态;
我们可以看到 Promise 在运行期间有一个状态,存储在 [[PromiseState]]
中。下面我们为 Deferred 添加一个状态。
//基础变量的定义 const STATUS = { PENDING: 'PENDING', FULFILLED: 'FULFILLED', REJECTED: 'REJECTED' } class Deferred { constructor(callback) { this.status = STATUS.PENDING const resolve = () => { // TODO } const reject = () => { // TODO } try { callback(resolve, reject) } catch (error) { // 出现异常直接进行 reject reject(error) } } }
这里还有个有意思的事情,早期浏览器的实现中 fulfilled 状态是 resolved,明显与 Promise 规范不符。当然,现在已经修复了。
内部结果
除开状态,Promise 内部还有个结果 [[PromiseResult]]
,用来暂存 resolve/reject 接受的值。
继续在构造函数中添加一个内部结果。
class Deferred { constructor(callback) { this.value = undefined this.status = STATUS.PENDING const resolve = value => { this.value = value // TODO } const reject = reason => { this.value = reason // TODO } try { callback(resolve, reject) } catch (error) { // 出现异常直接进行 reject reject(error) } } }
储存回调
使用 Promise 的时候,我们一般都会调用 promise 对象的 .then
方法,在 promise 状态转为 fulfilled
或 rejected
的时候,拿到内部结果,然后做后续的处理。所以构造函数中,还需要构造两个数组,用来存储 .then
方法传入的回调。
class Deferred { constructor(callback) { this.value = undefined this.status = STATUS.PENDING this.rejectQueue = [] this.resolveQueue = [] const resolve = value => { this.value = value // TODO } const reject = reason => { this.value = reason // TODO } try { callback(resolve, reject) } catch (error) { // 出现异常直接进行 reject reject(error) } } }
resolve 与 reject
修改状态
接下来,我们需要实现 resolve 和 reject 两个方法,这两个方法在被调用的时候,会改变 promise 对象的状态。而且任意一个方法在被调用之后,另外的方法是无法被调用的。
new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { resolve('"text-align: center">此时,控制台只会打印出
fulfilled
,并不会出现rejected
。class Deferred { constructor(callback) { this.value = undefined this.status = STATUS.PENDING this.rejectQueue = [] this.resolveQueue = [] let called // 用于判断状态是否被修改 const resolve = value => { if (called) return called = true this.value = value // 修改状态 this.status = STATUS.FULFILLED } const reject = reason => { if (called) return called = true this.value = reason // 修改状态 this.status = STATUS.REJECTED } try { callback(resolve, reject) } catch (error) { // 出现异常直接进行 reject reject(error) } } }调用回调
修改完状态后,拿到结果的 promise 一般会调用 then 方法传入的回调。
class Deferred { constructor(callback) { this.value = undefined this.status = STATUS.PENDING this.rejectQueue = [] this.resolveQueue = [] let called // 用于判断状态是否被修改 const resolve = value => { if (called) return called = true this.value = value // 修改状态 this.status = STATUS.FULFILLED // 调用回调 for (const fn of this.resolveQueue) { fn(this.value) } } const reject = reason => { if (called) return called = true this.value = reason // 修改状态 this.status = STATUS.REJECTED // 调用回调 for (const fn of this.rejectQueue) { fn(this.value) } } try { callback(resolve, reject) } catch (error) { // 出现异常直接进行 reject reject(error) } } }熟悉 JavaScript 事件系统的同学应该知道,
promise.then
方法中的回调会被放置到微任务队列中,然后异步调用。所以,我们需要将回调的调用放入异步队列,这里我们可以放到 setTimeout 中进行延迟调用,虽然不太符合规范,但是将就将就。
class Deferred { constructor(callback) { this.value = undefined this.status = STATUS.PENDING this.rejectQueue = [] this.resolveQueue = [] let called // 用于判断状态是否被修改 const resolve = value => { if (called) return called = true // 异步调用 setTimeout(() => { this.value = value // 修改状态 this.status = STATUS.FULFILLED // 调用回调 for (const fn of this.resolveQueue) { fn(this.value) } }) } const reject = reason => { if (called) return called = true // 异步调用 setTimeout(() =>{ this.value = reason // 修改状态 this.status = STATUS.REJECTED // 调用回调 for (const fn of this.rejectQueue) { fn(this.value) } }) } try { callback(resolve, reject) } catch (error) { // 出现异常直接进行 reject reject(error) } } }then 方法
接下来我们需要实现 then 方法,用过 Promise 的同学肯定知道,then 方法是能够继续进行链式调用的,所以 then 必须要返回一个 promise 对象。但是在
Promise/A+
规范中,有明确的规定,then 方法返回的是一个新的 promise 对象,而不是直接返回 this,这一点我们可以通过下面代码验证一下。可以看到
p1
对象和p2
是两个不同的对象,并且 then 方法返回的p2
对象也是 Promise 的实例。除此之外,then 方法还需要判断当前状态,如果当前状态不是
pending
状态,则可以直接调用传入的回调,而不用再放入队列进行等待。class Deferred { then(onResolve, onReject) { if (this.status === STATUS.PENDING) { // 将回调放入队列中 const rejectQueue = this.rejectQueue const resolveQueue = this.resolveQueue return new Deferred((resolve, reject) => { // 暂存到成功回调等待调用 resolveQueue.push(function (innerValue) { try { const value = onResolve(innerValue) // 改变当前 promise 的状态 resolve(value) } catch (error) { reject(error) } }) // 暂存到失败回调等待调用 rejectQueue.push(function (innerValue) { try { const value = onReject(innerValue) // 改变当前 promise 的状态 resolve(value) } catch (error) { reject(error) } }) }) } else { const innerValue = this.value const isFulfilled = this.status === STATUS.FULFILLED return new Deferred((resolve, reject) => { try { const value = isFulfilled "htmlcode">new Deferred(resolve => { setTimeout(() => { resolve(1) }, 3000) }).then(val1 => { console.log('val1', val1) return val1 * 2 }).then(val2 => { console.log('val2', val2) return val2 })3 秒后,控制台出现如下结果:
可以看到,这基本符合我们的预期。
值穿透
如果我们在调用 then 的时候,如果没有传入任何的参数,按照规范,当前 promise 的值是可以透传到下一个 then 方法的。例如,如下代码:
new Deferred(resolve => { resolve(1) }) .then() .then() .then(val => { console.log(val) })在控制台并没有看到任何输出,而切换到 Promise 是可以看到正确结果的。
要解决这个方法很简单,只需要在 then 调用的时候判断参数是否为一个函数,如果不是则需要给一个默认值。
const isFunction = fn => typeof fn === 'function' class Deferred { then(onResolve, onReject) { // 解决值穿透 onReject = isFunction(onReject) "text-align: center">现在我们已经可以拿到正确结果了。
一步之遥
现在我们距离完美实现 then 方法只差一步之遥,那就是我们在调用 then 方法传入的
onResolve/onReject
回调时,还需要判断他们的返回值。如果回调的内部返回的就是一个 promise 对象,我们应该如何处理?或者出现了循环引用,我们又该怎么处理?前面我们在拿到
onResolve/onReject
的返回值后,直接就调用了resolve
或者resolve
,现在我们需要把他们的返回值进行一些处理。then(onResolve, onReject) { // 解决值穿透代码已经省略 if (this.status === STATUS.PENDING) { // 将回调放入队列中 const rejectQueue = this.rejectQueue const resolveQueue = this.resolveQueue const promise = new Deferred((resolve, reject) => { // 暂存到成功回调等待调用 resolveQueue.push(function (innerValue) { try { const value = onResolve(innerValue) - resolve(value) + doThenFunc(promise, value, resolve, reject) } catch (error) { reject(error) } }) // 暂存到失败回调等待调用 rejectQueue.push(function (innerValue) { try { const value = onReject(innerValue) - resolve(value) + doThenFunc(promise, value, resolve, reject) } catch (error) { reject(error) } }) }) return promise } else { const innerValue = this.value const isFulfilled = this.status === STATUS.FULFILLED const promise = new Deferred((resolve, reject) => { try { const value = isFulfilled "color: #ff0000">返回值判断在我们使用 Promise 的时候,经常会在 then 方法中返回一个新的 Promise,然后把新的 Promise 完成后的内部结果再传递给后面的 then 方法。
fetch('server/login') .then(user => { // 返回新的 promise 对象 return fetch(`server/order/${user.id}`) }) .then(order => { console.log(order) })function doThenFunc(promise, value, resolve, reject) { // 如果 value 是 promise 对象 if (value instanceof Deferred) { // 调用 then 方法,等待结果 value.then( function (val) { doThenFunc(promise, value, resolve, reject) }, function (reason) { reject(reason) } ) return } // 如果非 promise 对象,则直接返回 resolve(value) }判断循环引用
如果当前 then 方法回调函数返回值是当前 then 方法产生的新的 promise 对象,则被认为是循环引用,具体案例如下:
then 方法返回的新的 promise 对象
p1
,在回调中被当做返回值,此时会抛出一个异常。因为按照之前的逻辑,代码将会一直困在这一段逻辑里。所以,我们需要提前预防,及时抛出错误。
function doThenFunc(promise, value, resolve, reject) { // 循环引用 if (promise === value) { reject( new TypeError('Chaining cycle detected for promise') ) return } // 如果 value 是 promise 对象 if (value instanceof Deferred) { // 调用 then 方法,等待结果 value.then( function (val) { doThenFunc(promise, value, resolve, reject) }, function (reason) { reject(reason) } ) return } // 如果非 promise 对象,则直接返回 resolve(value) }现在我们再试试在 then 中返回一个新的 promise 对象。
const delayDouble = (num, time) => new Deferred((resolve) => { console.log(new Date()) setTimeout(() => { resolve(2 * num) }, time) }) new Deferred(resolve => { setTimeout(() => { resolve(1) }, 2000) }) .then(val => { console.log(new Date(), val) return delayDouble(val, 2000) }) .then(val => { console.log(new Date(), val) })上面的结果也是完美符合我们的预期。
catch 方法
catch 方法其实很简单,相当于 then 方法的一个简写。
class Deferred { constructor(callback) {} then(onResolve, onReject) {} catch(onReject) { return this.then(null, onReject) } }静态方法
resolve/reject
Promise 类还提供了两个静态方法,直接返回状态已经固定的 promise 对象。
class Deferred { constructor(callback) {} then(onResolve, onReject) {} catch(onReject) {} static resolve(value) { return new Deferred((resolve, reject) => { resolve(value) }) } static reject(reason) { return new Deferred((resolve, reject) => { reject(reason) }) } }all
all 方法接受一个 promise 对象的数组,等数组中所有的 promise 对象的状态变为
fulfilled
,然后返回结果,其结果也是一个数组,数组的每个值对应的是 promise 对象的内部结果。首先,我们需要先判断传入的参数是否为数组,然后构造一个结果数组以及一个新的 promise 对象。
class Deferred { static all(promises) { // 非数组参数,抛出异常 if (!Array.isArray(promises)) { return Deferred.reject(new TypeError('args must be an array')) } // 用于存储每个 promise 对象的结果 const result = [] const length = promises.length // 如果 remaining 归零,表示所有 promise 对象已经 fulfilled let remaining = length const promise = new Deferred(function (resolve, reject) { // TODO }) return promise } }接下来,我们需要进行一下判断,对每个 promise 对象的 resolve 进行拦截,每次 resolve 都需要将
remaining
减一,直到remaining
归零。class Deferred { static all(promises) { // 非数组参数,抛出异常 if (!Array.isArray(promises)) { return Deferred.reject(new TypeError('args must be an array')) } const result = [] // 用于存储每个 promise 对象的结果 const length = promises.length let remaining = length const promise = new Deferred(function (resolve, reject) { // 如果数组为空,则返回空结果 if (promises.length === 0) return resolve(result) function done(index, value) { doThenFunc( promise, value, (val) => { // resolve 的结果放入 result 中 result[index] = val if (--remaining === 0) { // 如果所有的 promise 都已经返回结果 // 然后运行后面的逻辑 resolve(result) } }, reject ) } // 放入异步队列 setTimeout(() => { for (let i = 0; i < length; i++) { done(i, promises[i]) } }) }) return promise } }下面我们通过如下代码,判断逻辑是否正确。按照预期,代码运行后,在 3 秒之后,控制台会打印一个数组
[2, 4, 6]
。const delayDouble = (num, time) => new Deferred((resolve) => { setTimeout(() => { resolve(2 * num) }, time) }) console.log(new Date()) Deferred.all([ delayDouble(1, 1000), delayDouble(2, 2000), delayDouble(3, 3000) ]).then((results) => { console.log(new Date(), results) })上面的运行结果,基本符合我们的预期。
race
race 方法同样接受一个 promise 对象的数组,但是它只需要有一个 promise 变为
fulfilled
状态就会返回结果。class Deferred { static race(promises) { if (!Array.isArray(promises)) { return Deferred.reject(new TypeError('args must be an array')) } const length = promises.length const promise = new Deferred(function (resolve, reject) { if (promises.length === 0) return resolve([]) function done(value) { doThenFunc(promise, value, resolve, reject) } // 放入异步队列 setTimeout(() => { for (let i = 0; i < length; i++) { done(promises[i]) } }) }) return promise } }下面我们将前面验证 all 方法的案例改成 race。按照预期,代码运行后,在 1 秒之后,控制台会打印一个2。
const delayDouble = (num, time) => new Deferred((resolve) => { setTimeout(() => { resolve(2 * num) }, time) }) console.log(new Date()) Deferred.race([ delayDouble(1, 1000), delayDouble(2, 2000), delayDouble(3, 3000) ]).then((results) => { console.log(new Date(), results) })上面的运行结果,基本符合我们的预期。
总结
一个简易版的 Promise 类就已经实现了,这里还是省略了部分细节,完整代码可以访问 github 。Promise 的出现为后期的 async 语法打下了坚实基础,下一篇博客可以好好聊一聊 JavaScript 的异步编程史,不小心又给自己挖坑了。。。
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