写在前面
对于前端新手而言，Promise是一件比较困扰学习的事情，需要理解的细节比较多。对于前端面试而言，Promise是面试官最常问的问题，特别是手撕源码。众所周知，JavaScript语言执行环境是“单线程”。
单线程，就是指一次只能完成一件任务，如果有多个任务就必须排队等候，前面一个任务完成，再执行后面一个任务。这种“单线程”模式执行效率较低，任务耗时长。
为了解决这个问题，就有了异步模式，也叫异步编程。
一、异步编程
所谓"异步"，简单说就是一个任务分成两段，先执行第一段，然后转而执行其他任务，当第一段有了执行结果之后，再回过头执行第二段。
JavaScript采用异步编程原因有两点：
- JavaScript是单线程。
- 为了提高CPU的利用率。
在提高CPU的利用率的同时也提高了开发难度，尤其是在代码的可读性上。
那么异步存在的场景有：
- fs 文件操作
- require("fs").readFile("./index.html",(err,data)=>{})
- 数据库操作
- AJAX
- $.get("/user",(data)=>{})
定时器
- setTimeout(()=>{},2000)
二、Promise是什么
Promise理解
(1) 抽象表达
- Promise 是一门新的技术(es6规范)
- Promise是js中进行异步编程的新解决方案
(2) 具体表达
- 从语法上说：Promise是一个构造函数
- 从功能上说：Promise对象是用来封装一个异步操作并可以获取其成功/失败的结果值
为什么要使用Promise
(1) 指定回调函数的方式更加灵活
- promise：启动异步任务=>返回promise对象=>给promise对象绑定回调函数
(2) 支持链式调用方式，可以解决回调地狱问题
- 什么是回调地狱?
回调地狱就是回调函数嵌套使用，外部回调函数异步执行的结果是嵌套的回调执行的条件
- 回调地狱的缺点
不便于阅读
不便于异常处理
解决方法
Promise的状态
- Promise必须拥有三种状态：pending、rejected、resolved
- 如果Promise的状态是pending时，它可以变成成功fulfilled或失败rejected
- 如果promise是成功状态，则它不能转换为任何状态，而且需要一个成功的值，并且这个值不能改变
- 如果promise是失败状态，则它不能转换成任何状态，而且需要一个失败的原因，并且这个值不能改变
Promise的状态改变
pending未决定的，指的是实例状态内置的属性
(1)pending变为resolved/fullfilled
(2)pending变为rejected
说明：Promise的状态改变只有两种，且一个Promise对象只能改变一次，无论失败还是成功都会得到一个结果输出，成功的结果一般是value，失败的结果一般是reason。
无论状态是成功还是失败，返回的都是promise。
Promise的值
实例对象中的另一个属性 [PromiseResult]保存着异步任务 [成功/失败] 的结果resolve/reject。
Promise的api
手写Promide中的api:
(1)promise构造函数 Promise(executor){}
- executor：执行器(resolve,reject)=>{}
- resolve：内部定义成功时我们需要调用的函数value=>{}
- reject：内部定义失败时我们调用的函数 reason=>{}说明：executor会在Promise内部立即同步调用，异步操作在执行器中执行
(2)Promise.prototype.then方法：(onResolved,rejected)=>{}
- onResolved函数：成功的回调函数value=>{}
- rejected函数：失败的回调函数reason=>{}
说明：指定用于得到成功value的成功回调和用于得到失败reason的失败回调，返回一个新的promise对象
(3)Promise.prototype.catch方法：(onRejected)=>{}
前三条是本文章中将要实现的手写代码，当然Promise还有其它的api接口。
(1)Promise.prototype.finally()方法
finally()方法用于指定不管 Promise 对象最后状态如何，都会执行的操作。不管promise最后的状态，在执行完then或catch指定的回调函数以后，都会执行finally方法指定的回调函数。
- promise
- .then(result => {···})
- .catch(error => {···})
- .finally(() => {···});
(2)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。
- const p = Promise.all([p1, p2, p3]);
p的状态由p1、p2、p3决定，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。
(3)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。
- const p = Promise.race([p1, p2, p3]);
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的回调函数。
(4)Promise.allSettled()方法
Promise.allSettled()方法接受一组 Promise 实例作为参数，包装成一个新的 Promise 实例。只有等到所有这些参数实例都返回结果，不管是fulfilled还是rejected，包装实例才会结束。
- const promises = [
- fetch('/api-1'),
- fetch('/api-2'),
- fetch('/api-3'),
- ];
- await Promise.allSettled(promises);
- removeLoadingIndicator();
该方法返回的新的 Promise 实例，一旦结束，状态总是fulfilled，不会变成rejected。状态变成fulfilled后，Promise 的监听函数接收到的参数是一个数组，每个成员对应一个传入Promise.allSettled()的 Promise 实例。
(5)Promise.any()方法
ES2021 引入了Promise.any()方法。该方法接受一组 Promise 实例作为参数，包装成一个新的 Promise 实例返回。只要参数实例有一个变成fulfilled状态，包装实例就会变成fulfilled状态;如果所有参数实例都变成rejected状态，包装实例就会变成rejected状态。
(6)Promise.reject(reason)方法
Promise.reject(reason)方法也会返回一个新的 Promise 实例，该实例的状态为rejected。
- const p = Promise.reject('出错了');
- // 等同于
- const p = new Promise((resolve, reject) => reject('出错了'))
- p.then(null, function (s) {
- console.log(s)
- });
- // 出错了
(7)Promise.resolve()方法 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。
- Promise.resolve('foo')
- // 等价于
- new Promise(resolve => resolve('foo'))
改变promsie状态和指定回调函数谁先谁后?
(1)都有可能，正常情况下是先指定回调函数再改变状态，但也可以先改变状态再指定回调函数。
(2)如何改变状态再指定回调?
- 在执行器中直接调用resolve/reject
- 延迟更长时间才进行调用then
(3)什么时候才能得到数据?
- 如果先指定的回调，那当状态发生改变，回调函数就会调用，得到数据
- 如果先改变的状态，那当指定回调时，回调函数就会进行调用，得到数据
示例：
- let p = new Promise((resolve,reject)=>{
- resolve("成功了");
- reject("失败了");
- });
- p.then((value)=>{
- console.log(value);
- },(reason)=>{
- console.log(reason);
- })
Promise规范
- "Promise"是一个具有then方法的对象或函数，其行为符合此规范。也就是说Promise是一个对象或函数
- "thenable"是一个具有then方法的对象或函数，也就是这个对象必须拥有then方法
- "value"是任何合法的js值(包括undefined或promise)
- promise中的异常需要使用throw语句进行抛出
- promise失败的时候需要给出失败的原因
then方法说明
- 一个promise必须要有一个then方法，而且可以访问promise最终的结果，成功或者失败的值
- then方法需要接收两个参数，onfulfilled和onrejected这两个参数是可选参数
- promise无论then方法是否执行完毕，只要promise状态变了，then中绑定的函数就会执行。
链式调用
Promise最大的优点就是可以进行链式调用,如果一个then方法返回一个普通值，这个值就会传递给下一次的then中，作为成功的结果。
如果返回的是一个promise，则会把promise的执行结果传递下去取决于这个promise的成功或失败。
如果返回的是一个报错，就会执行到下一个then的失败函数中。
三、手写Promise代码
面试经常考的手写Promise代码，可以仔细理解一下。
- // 手写Promise
- // 首先定义一个构造函数,在创建Promise对象的时候会传递一个函数executor，
- // 这个函数会立即被调用，所以我们在Promise内部立即执行这个函数。
- function Promise(executor){
- // 用于保存promise的状态
- this.status = "pending";
- this.value;//初始值
- this.reason;//初始原因
- this.onResolvedCallbacks = [];//存放所有成功的回调函数
- this.onRejectedCallbacks = [];//存放所有失败的回调函数
- //定义resolve函数
- const resolve = (value)=>{
- if(this.status === "pending"){
- this.status = "resolved";
- this.value = value;
- this.onResolvedCallbacks.forEach(function(fn){
- fn()
- })
- }
- }
- //定义reject函数
- const reject = (reason)=>{
- if(this.status === "pending"){
- this.status = "rejected";
- this.reason = reason;
- this.onRejectedCallbacks.forEach(function(fn){
- fn()
- })
- }
- }
- executor(resolve,reject);
- }
- Promise.prototype.then = function(onFulfilled,onRejected){
- /*
- 每次then都会返回一个新的promise
- 我们需要拿到当前then方法执行成功或失败的结果，
- 前一个then方法的返回值会传递给下一个then方法，
- 所以这里我们要关心onFulfilled(self.value)
- 和 onRejected(self.reason)的返回值，我们这里定义一个x来接收一下。
- 如果失败抛错需要执行reject方法，这里使用try...catch捕获一下错误。
- 也就是判断then函数的执行结果和返回的promise的关系。
- */
- return new Promise((resolve,reject)=>{
- //当Promise状态为resolved时
- if(this.status === "resolved"){
- try{
- resolve(onFulfilled(this.value))
- }catch(error){
- reject(error)
- }
- }
- //当Promise状态为rejected时
- if(this.status === "rejected"){
- try {
- resolve(onRejected(this.reason))
- } catch (error) {
- reject(error)
- }
- }
- //当Promise状态为pendding
- if(this.status === "pending"){
- this.onResolvedCallbacks.push(function(){
- try{
- resolve(onFulfilled(this.value))
- }catch(error){
- reject(error)
- }
- });
- this.onRejectedCallbacks.push(function(){
- try {
- resolve(onRejected(this.reason))
- } catch (error) {
- reject(error)
- }
- });
- }
- })
- }
升级版Promise:
- class Promise{
- /*首先定义一个构造函数,在创建Promise对象的时候会传递一个函数executor，
- 这个函数会立即被调用，所以我们在Promise内部立即执行这个函数。*/
- constructor(executor){
- this.executor = executor(this.resolve,this.reject);
- this.onResolvedCallbacks = [];//存放所有成功的回调函数
- this.onRejectedCallbakcs = [];//存放所有失败的回调函数
- }
- // 用于存储相应的状态
- status = "pending";
- // 初始值
- value;
- // 初始原因
- reason;
- // executor在执行的时候会传入两个方法，一个是resolve，
- // 一个reject，所以我们要创建这两个函数，而且需要把这两个函数传递给executor。
- // 当我们成功或者失败的时候，执行onFulfilled和onRejected的函数，
- // 也就是在resolve函数中和reject函数中分别循环执行对应的数组中的函数。
- // 定义成功事件
- resolve(value){
- if(status === "pending"){
- status = "resolved";
- value = value;
- this.onResolvedCallbacks.forEach(fn=>{fn()})
- }
- }
- // 定义失败事件
- reject(){
- if(this.status === "pending"){
- this.status = "rejected";
- this.reason = reason;
- this.onRejectedCallbakcs.forEach(fn=>{fn()});
- }
- }
- // 这个时候当我们异步执行resolve方法时候，then中绑定的函数就会执行，并且绑定多个then的时候，多个方法都会执行。
- // Promise的对象存在一个then方法，这个then方法里面会有两个参数，一个是成功的回调onFulfilled，
- // 另一个是失败的回调onRejected，只要我们调用了resolve就会执行onFulfilled，调用了reject就会执行onRejected。
- // 为了保证this不错乱，我们定义一个self存储this。当我们调用了resolve或reject的时候，需要让状态发生改变.
- // 需要注意的是Promise的状态只可改变一次，所以我们要判断，只有当状态未发生改变时，才去改变状态。
- then(onFulfilled,onRejected){
- // 判断当前状态进行回调
- if(this.status === "resolved"){
- onFulfilled(self.value)
- };
- if(this.status === "rejected"){
- onRejected(self.reason)
- }
- // 当状态还处于pending状态时
- // 因为onFulfilled和onRejected在执行的时候需要传入对应的value值，所我们这里用一个函数包裹起来，将对应的值也传入进去。
- if(this.status === "pending"){
- this.onResolvedCallbacks.push(()=>{onFulfilled(this.value)});
- this.onResolvedCallbacks.push(()=>{onRejected(this.reason)});
- }
- }
- }
使用自己手写的Promise源码：
- let p = new Promise((resolve,reject)=>{
- setTimeout(()=>{
- resolve("成功了")
- },1000)
- });
- p.then(function(value){
- return 123;
- }).then(value=>{
- console.log("收到了成功的消息:",value);
- }).catch(error=>{
- console.log(error);
- });
- p.then(value=>{
- console.log(value);
- })
四、Async/Await
async用来表示函数是异步的，定义的async函数返回值是一个promise对象，可以使用then方法添加回调函数。
await 可以理解为是 async wait 的简写。await 必须出现在 async 函数内部，不能单独使用。函数中只要使用await，则当前函数必须使用async修饰。
所以回调函数的终结者就是async/await。
async命令
- async函数返回的是一个promise对象。
- async函数内部return语句返回的值，会成为then方法回调的参数。
- async函数内部抛出错误，会导致返回的 Promise 对象变为reject状态。
- 抛出的错误对象会被catch方法回调函数接收到。
async函数返回的 Promise 对象，必须等到内部所有await命令后面的 Promise 对象执行完，才会发生状态改变，除非遇到return语句或者抛出错误。
也就是说，只有async函数内部的异步操作执行完，才会执行then方法指定的回调函数。
- async function fun(){
- // return "hello wenbo";
- throw new Error("ERROR");
- }
- fun().then(v => console.log(v),reason=>console.log(reason));//Error: ERROR```
await命令
正常情况下，await命令后面是一个 Promise 对象，返回该对象的结果。如果不是 Promise 对象，就直接返回对应的值。
- async function fun(){
- return await "zhaoshun";
- // 等价于 return "zhaoshun";
- }
- fun().then(value=>console.log(value));//zhaoshun
另一种情况是，await命令后面是一个thenable对象(即定义了then方法的对象)，那么await会将其等同于 Promise 对象。
- class Sleep{
- constructor(timeout){
- this.timeout = timeout;
- }
- then(resolve,reject){
- const startTime = Date.now();
- setTimeout(()=>resolve(Date.now() - startTime),this.timeout);
- }
- }
- (
- async ()=>{
- const sleepTime = await new Sleep(1000);
- console.log(sleepTime);//1012
- }
- )()
- // js里面没有休眠的语法，但是借助await命令可以让程序停顿的时间
- const sleepFun = (interval) => {
- return new Promise(resolve=>{
- setTimeout(resolve,interval);
- })
- }
- // 用法
- const asyncFun = async ()=>{
- for(let i = 1; i <= 5; i++){
- console.log(i);
- await sleepFun(1000);
- }
- }
- asyncFun();
从上面可以看到，await命令后面是一个Sleep对象的实例。这个实例不是 Promise 对象，但是因为定义了then方法，await会将其视为Promise处理。
await命令后面的 Promise 对象如果变为reject状态，则reject的参数会被catch方法的回调函数接收到。
注意：上面代码中，await语句前面没有return，但是reject方法的参数依然传入了catch方法的回调函数。这里如果在await前面加上return，效果是一样的。
- 任何一个await语句后面的 Promise 对象变为reject状态，那么整个async函数都会中断执行。
- 使用try/catch可以很好处理前面await中断，而后面不执行的情况。
示例：
- const fun = async ()=>{
- try {
- await Promise.reject("ERROR");
- } catch (error) {
- }
- return await Promise.resolve("success");
- }
- fun().then(
- value=>console.log(value),reason=>console.log(reason,"error")//
- ).catch(
- error=>console.log(error)//ERROR
- );
另一种方法是await后面的 Promise 对象再跟一个catch方法，处理前面可能出现的错误。
- const fun = async ()=>{
- await Promise.reject("error").catch(e=>console.log(e));
- return await Promise.resolve("success");
- }
- fun().then(v=>console.log(v));//success
错误处理
第一点：如果await后面的异步操作出错，那么等同于async函数后面的promise对象被reject。
- const fun = async()=>{
- await new Promise((resolve,reject)=>{
- throw new Error("error")
- })
- }
- fun().then(v=>console.log(v)).catch(e=>console.log(e));
第二点：多个await命令后面的异步操作，如果不存在继发关系，最好让他们同时进行触发。
- const [fun1,fun2] = await Promise.all([getFun(),getFoo()]);
- const fooPromise = getFoo();
- const funPromise = getFun();
- const fun1 = await fooPromise();
- const fun2 = await funPromise();
第三点：await命令只能用在async函数之中，如果用在普通函数，就会报错。
- async function dbFuc(db) {
- let docs = [{}, {}, {}];
- // 报错
- docs.forEach(function (doc) {
- await db.post(doc);
- });
- }
第四点：async 函数可以保留运行堆栈。
小结在这篇文章中我们总结了异步编程和回调函数的解决方案Promise，以及回调终结者aysnc/await。
- Promise有三个状态：pending、rejected、resolved。
- Promise的状态改变，只能改变一次，只有两种改变：pending变为resolved/fullfilled、pending变为rejected。
- Promise最大优点就是可以进行链式调用。
- async用来表示函数是异步的，定义的async函数返回值是一个promise对象。
- 函数中只要使用await，则当前函数必须使用async修饰。
- 回调函数的终结者就是async/await。
参考文章
- 《异步终结者 async await，了解一下》
- 《一次性让你懂async/await，解决回调地狱》
- 《面试精选之Promise》
- 《BAT前端经典面试问题：史上最最最详细的手写Promise教程》
- 《Promise实现原理(附源码)》
- 《JavaScript高级程序设计(第四版)》
- 《你不知道的JavaScript(中卷)》
- 阮一峰《ES6 入门教程》
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