你真的懂Promise吗

前言

在异步编程中,Promise 扮演了举足轻重的角色,比传统的解决方案(回调函数和事件)更合理和更强大。可能有些小伙伴会有这样的疑问:2020年了,怎么还在谈论Promise?事实上,有些朋友对于这个几乎每天都在打交道的“老朋友”,貌似全懂,但稍加深入就可能疑问百出,本文带大家深入理解这个熟悉的陌生人—— Promise。

基本用法

1. 语法

new Promise( function(resolve, reject) {...} /* executor */  ) 
  • 构建 Promise 对象时,需要传入一个 executor 函数,主要业务流程都在 executor 函数中执行。
  • Promise构造函数执行时立即调用executor 函数, resolve 和 reject 两个函数作为参数传递给executor,resolve 和 reject 函数被调用时,分别将promise的状态改为fulfilled(完成)或rejected(失败)。一旦状态改变,就不会再变,任何时候都可以得到这个结果。
  • 在 executor 函数中调用 resolve 函数后,会触发 promise.then 设置的回调函数;而调用 reject 函数后,会触发 promise.catch 设置的回调函数。

值得注意的是,Promise 是用来管理异步编程的,它本身不是异步的,new Promise的时候会立即把executor函数执行,只不过我们一般会在executor函数中处理一个异步操作。比如下面代码中,一开始是会先打印出2。

let p1 = new Promise(()=>{ 
    setTimeout(()=>{ 
      console.log(1) 
    },1000) 
    console.log(2) 
  }) 
console.log(3) // 2 3 1 

Promise 采用了回调函数延迟绑定技术,在执行 resolve 函数的时候,回调函数还没有绑定,那么只能推迟回调函数的执行。这具体是啥意思呢?我们先来看下面的例子:

let p1 = new Promise((resolve,reject)=>{ 
  console.log(1); 
  resolve('浪里行舟') 
  console.log(2) 
}) 
// then:设置成功或者失败后处理的方法 
p1.then(result=>{ 
 //p1延迟绑定回调函数 
  console.log('成功 '+result) 
},reason=>{ 
  console.log('失败 '+reason) 
}) 
console.log(3) 
// 1 
// 2 
// 3 
// 成功 浪里行舟 

new Promise的时候先执行executor函数,打印出 1、2,Promise在执行resolve时,触发微任务,还是继续往下执行同步任务, 执行p1.then时,存储起来两个函数(此时这两个函数还没有执行),然后打印出3,此时同步任务执行完成,最后执行刚刚那个微任务,从而执行.then中成功的方法。

2. 错误处理

Promise 对象的错误具有“冒泡”性质,会一直向后传递,直到被 onReject 函数处理或 catch 语句捕获为止。具备了这样“冒泡”的特性后,就不需要在每个 Promise 对象中单独捕获异常了。

要遇到一个then,要执行成功或者失败的方法,但如果此方法并没有在当前then中被定义,则顺延到下一个对应的函数

function executor (resolve, reject) { 
  let rand = Math.random() 
  console.log(1) 
  console.log(rand) 
  if (rand > 0.5) { 
    resolve() 
  } else { 
    reject() 
  } 
} 
var p0 = new Promise(executor) 
var p1 = p0.then((value) => { 
  console.log('succeed-1') 
  return new Promise(executor) 
}) 
var p2 = p1.then((value) => { 
  console.log('succeed-2') 
  return new Promise(executor) 
}) 
p2.catch((error) => { 
  console.log('error', error) 
}) 
console.log(2) 

这段代码有三个 Promise 对象:p0~p2。无论哪个对象里面抛出异常,都可以通过最后一个对象 p2.catch 来捕获异常,通过这种方式可以将所有 Promise 对象的错误合并到一个函数来处理,这样就解决了每个任务都需要单独处理异常的问题。

通过这种方式,我们就消灭了嵌套调用和频繁的错误处理,这样使得我们写出来的代码更加优雅,更加符合人的线性思维。

3. Promise链式调用

我们都知道可以把多个Promise连接到一起来表示一系列异步骤。这种方式可以实现的关键在于以下两个Promise 固有行为特性:

  • 每次你对Promise调用then,它都会创建并返回一个新的Promise,我们可以将其链接起来;
  • 不管从then调用的完成回调(第一个参数)返回的值是什么,它都会被自动设置为被链接Promise(第一点中的)的完成。

先通过下面的例子,来解释一下刚刚这段话是什么意思,然后详细介绍下链式调用的执行流程

let p1=new Promise((resolve,reject)=>{ 
    resolve(100) // 决定了下个then中成功方法会被执行 
}) 
// 连接p1 
let p2=p1.then(result=>{ 
    console.log('成功1 '+result) 
    return Promise.reject(1)  
// 返回一个新的Promise实例,决定了当前实例是失败的,所以决定下一个then中失败方法会被执行 
},reason=>{ 
    console.log('失败1 '+reason) 
    return 200 
}) 
// 连接p2  
let p3=p2.then(result=>{ 
    console.log('成功2 '+result) 
},reason=>{ 
    console.log('失败2 '+reason) 
}) 
// 成功1 100 
// 失败2 1 

我们通过返回 Promise.reject(1) ,完成了第一个调用then创建并返回的promise p2。p2的then调用在运行时会从return Promise.reject(1) 语句接受完成值。当然,p2.then又创建了另一个新的promise,可以用变量p3存储。

new Promise出来的实例,成功或者失败,取决于executor函数执行的时候,执行的是resolve还是reject决定的,或executor函数执行发生异常错误,这两种情况都会把实例状态改为失败的。

p2执行then返回的新实例的状态,决定下一个then中哪一个方法会被执行,有以下几种情况:

  • 不论是成功的方法执行,还是失败的方法执行(then中的两个方法),凡是执行抛出了异常,则都会把实例的状态改为失败。
  • 方法中如果返回一个新的Promise实例(比如上例中的Promise.reject(1)),返回这个实例的结果是成功还是失败,也决定了当前实例是成功还是失败。
  • 剩下的情况基本上都是让实例变为成功的状态,上一个then中方法返回的结果会传递到下一个then的方法中。

我们再来看个例子

new Promise(resolve=>{ 
    resolve(a) // 报错  
// 这个executor函数执行发生异常错误,决定下个then失败方法会被执行 
}).then(result=>{ 
    console.log(`成功:${result}`) 
    return result*10 
},reason=>{ 
    console.log(`失败:${reason}`) 
// 执行这句时候,没有发生异常或者返回一个失败的Promise实例,所以下个then成功方法会被执行 
// 这里没有return,最后会返回 undefined 
}).then(result=>{ 
    console.log(`成功:${result}`) 
},reason=>{ 
    console.log(`失败:${reason}`) 
}) 
// 失败:ReferenceError: a is not defined 
// 成功:undefined 

4. async & await

从上面一些例子,我们可以看出,虽然使用 Promise 能很好地解决回调地狱的问题,但是这种方式充满了 Promise 的 then() 方法,如果处理流程比较复杂的话,那么整段代码将充斥着 then,语义化不明显,代码不能很好地表示执行流程。

ES7中新增的异步编程方法,async/await的实现是基于 Promise的,简单而言就是async 函数就是返回Promise对象,是generator的语法糖。很多人认为async/await是异步操作的终极解决方案:

  • 语法简洁,更像是同步代码,也更符合普通的阅读习惯;
  • 改进JS中异步操作串行执行的代码组织方式,减少callback的嵌套;
  • Promise中不能自定义使用try/catch进行错误捕获,但是在Async/await中可以像处理同步代码处理错误。

不过也存在一些缺点,因为 await 将异步代码改造成了同步代码,如果多个异步代码没有依赖性却使用了 await 会导致性能上的降低。

async function test() { 
  // 以下代码没有依赖性的话,完全可以使用 Promise.all 的方式 
  // 如果有依赖性的话,其实就是解决回调地狱的例子了 
  await fetch(url1) 
  await fetch(url2) 
  await fetch(url3) 
} 

观察下面这段代码,你能判断出打印出来的内容是什么吗?

let p1 = Promise.resolve(1) 
let p2 = new Promise(resolve => { 
  setTimeout(() => { 
    resolve(2) 
  }, 1000) 
}) 
async function fn() { 
  console.log(1) 
// 当代码执行到此行(先把此行),构建一个异步的微任务 
// 等待promise返回结果,并且await下面的代码也都被列到任务队列中 
  let result1 = await p2 
  console.log(3) 
  let result2 = await p1 
  console.log(4) 
} 
fn() 
console.log(2) 
// 1 2 3 4 

如果 await 右侧表达逻辑是个 promise,await会等待这个promise的返回结果,只有返回的状态是resolved情况,才会把结果返回,如果promise是失败状态,则await不会接收其返回结果,await下面的代码也不会在继续执行。

let p1 = Promise.reject(100) 
async function fn1() { 
  let result = await p1 
  console.log(1) //这行代码不会执行 
} 

我们再来看道比较复杂的题目:

console.log(1) 
setTimeout(()=>{console.log(2)},1000) 
async function fn(){ 
    console.log(3) 
    setTimeout(()=>{console.log(4)},20) 
    return Promise.reject() 
} 
async function run(){ 
    console.log(5) 
    await fn() 
    console.log(6) 
} 
run() 
//需要执行150ms左右 
for(let i=0;i<90000000;i++){} 
setTimeout(()=>{ 
    console.log(7) 
    new Promise(resolve=>{ 
        console.log(8) 
        resolve() 
    }).then(()=>{console.log(9)}) 
},0) 
console.log(10) 
// 1 5 3 10 4 7 8 9 2 

做这道题之前,读者需明白:

  • 基于微任务的技术有 MutationObserver、Promise 以及以 Promise 为基础开发出来的很多其他的技术,本题中resolve()、await fn()都是微任务。
  • 不管宏任务是否到达时间,以及放置的先后顺序,每次主线程执行栈为空的时候,引擎会优先处理微任务队列,处理完微任务队列里的所有任务,再去处理宏任务。

接下来,我们一步一步分析:

  • 首先执行同步代码,输出 1,遇见第一个setTimeout,将其回调放入任务队列(宏任务)当中,继续往下执行
  • 运行run(),打印出 5,并往下执行,遇见 await fn(),将其放入任务队列(微任务)
  • await fn() 当前这一行代码执行时,fn函数会立即执行的,打印出3,遇见第二个setTimeout,将其回调放入任务队列(宏任务),await fn() 下面的代码需要等待返回Promise成功状态才会执行,所以6是不会被打印的。
  • 继续往下执行,遇到for循环同步代码,需要等150ms,虽然第二个setTimeout已经到达时间,但不会执行,遇见第三个setTimeout,将其回调放入任务队列(宏任务),然后打印出10。值得注意的是,这个定时器 推迟时间0毫秒实际上达不到的。根据HTML5标准,setTimeOut推迟执行的时间,最少是4毫秒。
  • 同步代码执行完毕,此时没有微任务,就去执行宏任务,上面提到已经到点的setTimeout先执行,打印出4
  • 然后执行下一个setTimeout的宏任务,所以先打印出7,new Promise的时候会立即把executor函数执行,打印出8,然后在执行resolve时,触发微任务,于是打印出9
  • 最后执行第一个setTimeout的宏任务,打印出2

常用的方法

1. Promise.resolve()

Promise.resolve(value)方法返回一个以给定值解析后的Promise 对象。Promise.resolve()等价于下面的写法:

Promise.resolve('foo') 
// 等价于 
new Promise(resolve => resolve('foo')) 

Promise.resolve方法的参数分成四种情况。

(1)参数是一个 Promise 实例

如果参数是 Promise 实例,那么Promise.resolve将不做任何修改、原封不动地返回这个实例。

const p1 = new Promise(function (resolve, reject) { 
  setTimeout(() => reject(new Error('fail')), 3000) 
}) 
const p2 = new Promise(function (resolve, reject) { 
  setTimeout(() => resolve(p1), 1000) 
}) 
p2 
  .then(result => console.log(result)) 
  .catch(error => console.log(error)) 
// Error: fail 

上面代码中,p1是一个 Promise,3 秒之后变为rejected。p2的状态在 1 秒之后改变,resolve方法返回的是p1。由于p2返回的是另一个 Promise,导致p2自己的状态无效了,由p1的状态决定p2的状态。所以,后面的then语句都变成针对后者(p1)。又过了 2 秒,p1变为rejected,导致触发catch方法指定的回调函数。

(2)参数不是具有then方法的对象,或根本就不是对象

Promise.resolve("Success").then(function(value) { 
 // Promise.resolve方法的参数,会同时传给回调函数。 
  console.log(value); // "Success" 
}, function(value) { 
  // 不会被调用 
}); 

(3)不带有任何参数

Promise.resolve()方法允许调用时不带参数,直接返回一个resolved状态的 Promise 对象。如果希望得到一个 Promise 对象,比较方便的方法就是直接调用Promise.resolve()方法。

Promise.resolve().then(function () { 
  console.log('two'); 
}); 
console.log('one'); 
// one two 

(4)参数是一个thenable对象

thenable对象指的是具有then方法的对象,Promise.resolve方法会将这个对象转为 Promise 对象,然后就立即执行thenable对象的then方法。

let thenable = { 
  then: function(resolve, reject) { 
    resolve(42); 
  } 
}; 
let p1 = Promise.resolve(thenable); 
p1.then(function(value) { 
  console.log(value);  // 42 
}); 

2. Promise.reject()

Promise.reject()方法返回一个带有拒绝原因的Promise对象。

new Promise((resolve,reject) => { 
    reject(new Error("出错了")); 
}); 
// 等价于 
 Promise.reject(new Error("出错了"));   
 
// 使用方法 
Promise.reject(new Error("BOOM!")).catch(error => { 
    console.error(error); 
}); 

值得注意的是,调用resolve或reject以后,Promise 的使命就完成了,后继操作应该放到then方法里面,而不应该直接写在resolve或reject的后面。所以,最好在它们前面加上return语句,这样就不会有意外。

new Promise((resolve, reject) => { 
  return reject(1); 
  // 后面的语句不会执行 
  console.log(2); 
}) 

3. Promise.all()

let p1 = Promise.resolve(1) 
let p2 = new Promise(resolve => { 
  setTimeout(() => { 
    resolve(2) 
  }, 1000) 
}) 
let p3 = Promise.resolve(3) 
Promise.all([p3, p2, p1]) 
  .then(result => { 
 // 返回的结果是按照Array中编写实例的顺序来 
    console.log(result) // [ 3, 2, 1 ] 
  }) 
  .catch(reason => { 
    console.log("失败:reason") 
  }) 

Promise.all 生成并返回一个新的 Promise 对象,所以它可以使用 Promise 实例的所有方法。参数传递promise数组中所有的 Promise 对象都变为resolve的时候,该方法才会返回, 新创建的 Promise 则会使用这些 promise 的值。

如果参数中的任何一个promise为reject的话,则整个Promise.all调用会立即终止,并返回一个reject的新的 Promise 对象。

4. Promise.allSettled()

有时候,我们不关心异步操作的结果,只关心这些操作有没有结束。这时,ES2020 引入Promise.allSettled()方法就很有用。如果没有这个方法,想要确保所有操作都结束,就很麻烦。Promise.all()方法无法做到这一点。

假如有这样的场景:一个页面有三个区域,分别对应三个独立的接口数据,使用 Promise.all 来并发请求三个接口,如果其中任意一个接口出现异常,状态是reject,这会导致页面中该三个区域数据全都无法出来,显然这种状况我们是无法接受,Promise.allSettled的出现就可以解决这个痛点:

Promise.allSettled([ 
  Promise.reject({ code: 500, msg: '服务异常' }), 
  Promise.resolve({ code: 200, list: [] }), 
  Promise.resolve({ code: 200, list: [] }) 
]).then(res => { 
  console.log(res) 
  /* 
    0: {status: "rejected", reason: {…}} 
    1: {status: "fulfilled", value: {…}} 
    2: {status: "fulfilled", value: {…}} 
  */ 
  // 过滤掉 rejected 状态,尽可能多的保证页面区域数据渲染 
  RenderContent( 
    res.filter(el => { 
      return el.status !== 'rejected' 
    }) 
  ) 
}) 

Promise.allSettled跟Promise.all类似, 其参数接受一个Promise的数组, 返回一个新的Promise, 唯一的不同在于, 它不会进行短路, 也就是说当Promise全部处理完成后,我们可以拿到每个Promise的状态, 而不管是否处理成功。

5. Promise.race()

Promise.all()方法的效果是"谁跑的慢,以谁为准执行回调",那么相对的就有另一个方法"谁跑的快,以谁为准执行回调",这就是Promise.race()方法,这个词本来就是赛跑的意思。race的用法与all一样,接收一个promise对象数组为参数。

Promise.all在接收到的所有的对象promise都变为FulFilled或者Rejected状态之后才会继续进行后面的处理,与之相对的是Promise.race只要有一个promise对象进入FulFilled或者Rejected状态的话,就会继续进行后面的处理。

// `delay`毫秒后执行resolve 
function timerPromisefy(delay) { 
    return new Promise(resolve => { 
        setTimeout(() => { 
            resolve(delay); 
        }, delay); 
    }); 
} 
// 任何一个promise变为resolve或reject的话程序就停止运行 
Promise.race([ 
    timerPromisefy(1), 
    timerPromisefy(32), 
    timerPromisefy(64) 
]).then(function (value) { 
    console.log(value);    // => 1 
}); 

上面的代码创建了3个promise对象,这些promise对象会分别在1ms、32ms 和 64ms后变为确定状态,即FulFilled,并且在第一个变为确定状态的1ms后,.then注册的回调函数就会被调用。

6. Promise.prototype.finally()

ES9 新增 finally() 方法返回一个Promise。在promise结束时,无论结果是fulfilled或者是rejected,都会执行指定的回调函数。这为在Promise是否成功完成后都需要执行的代码提供了一种方式。这避免了同样的语句需要在then()和catch()中各写一次的情况。

比如我们发送请求之前会出现一个loading,当我们请求发送完成之后,不管请求有没有出错,我们都希望关掉这个loading。

this.loading = true 
request() 
  .then((res) => { 
    // do something 
  }) 
  .catch(() => { 
    // log err 
  }) 
  .finally(() => { 
    this.loading = false 
  }) 

finally方法的回调函数不接受任何参数,这表明,finally方法里面的操作,应该是与状态无关的,不依赖于 Promise 的执行结果。

实际应用

假设有这样一个需求:红灯 3s 亮一次,绿灯 1s 亮一次,黄灯 2s 亮一次;如何让三个灯不断交替重复亮灯?三个亮灯函数已经存在:

function red() { 
    console.log('red'); 
} 
function green() { 
    console.log('green'); 
} 
function yellow() { 
    console.log('yellow'); 
} 

这道题复杂的地方在于需要“交替重复”亮灯,而不是亮完一遍就结束的一锤子买卖,我们可以通过递归来实现:

// 用 promise 实现 
let task = (timer, light) => { 
  return new Promise((resolve, reject) => { 
    setTimeout(() => { 
      if (light === 'red') { 
        red() 
      } 
      if (light === 'green') { 
        green() 
      } 
      if (light === 'yellow') { 
        yellow() 
      } 
      resolve() 
    }, timer); 
  }) 
} 
let step = () => { 
  task(3000, 'red') 
    .then(() => task(1000, 'green')) 
    .then(() => task(2000, 'yellow')) 
    .then(step) 
} 
step() 

同样也可以通过async/await 的实现:

//  async/await 实现 
let step = async () => { 
  await task(3000, 'red') 
  await task(1000, 'green') 
  await task(2000, 'yellow') 
  step() 
} 
step() 

使用 async/await 可以实现用同步代码的风格来编写异步代码,毫无疑问,还是 async/await 的方案更加直观,不过深入理解Promise 是掌握async/await的基础。

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