从零一步一步实现一个完整版的Promise

Myth丶恋晨 2024-04-17 06:29 26阅读 0赞

> Promise A+ 规范  
> [中文翻译版地址][Link 1]  
> [英文原版地址][Link 2]

### Promise标准解读 ###

#### 1. promise相当于一个状态机 ####

拥有三种状态：

*  pending
 *  fulfilled
 *  rejected

(1) promise 对象初始化状态为 pending

(2) 当调用resolve(成功)，会由pending => fulfilled

(3) 当调用reject(失败)，会由pending => rejected

#### 2. promise对象方法 ####

1.  标准中只有一个then方法，没有catch，race，all等方法，甚至没有构造函数 Promise标准中仅指定了Promise对象的then方法的行为，其它一切我们常见的方法/函数都并没有指定，包括catch，race，all等常用方法，甚至也没有指定该如何构造出一个Promise对象，另外then也没有一般实现中（Q, $q等）所支持的第三个参数，一般称onProgress
2.  then方法返回一个新的Promise Promise的then方法返回一个新的Promise，而不是返回this，此处在下文会有更多解释
    
        promise2 = promise1.then(alert)
        promise2 != promise1 // true
        复制代码
3.  不同Promise的实现需要可以相互调用(interoperable)
4.  Promise的初始状态为pending，它可以由此状态转换为fulfilled或者rejected，一旦状态确定，就不可以再次转换为其它状态，状态确定的过程称为settle

#### 3. Promise的其他方法 ####

除了上文中说的then方法，本文实现的Promise会在基于标准之上，新增catch，race，all，resolve，reject方法

1.  Promise.prototype.catch，在链式写法中可以捕获前面的异常
    
        promise.catch(onRejected)
        // 相当于
        promise.then(null, onRrejected);
        
        // 注意
        // onRejected 不能捕获当前onFulfilled中的异常
        promise.then(onFulfilled, onRrejected); 
        
        // 可以写成：
        promise.then(onFulfilled)
              .catch(onRrejected); 
        复制代码
2.  Promise.resolve，返回一个fulfilled状态的promise对象
    
        Promise.resolve('hello').then(function(value){
          console.log(value);
        });
        
        Promise.resolve('hello');
        // 相当于
        const promise = new Promise(resolve => {
          resolve('hello');
        });
        复制代码
3.  Promise.reject，返回一个rejected状态的promise对象
    
        Promise.reject(24);
        new Promise((resolve, reject) => {
          reject(24);
        });
        复制代码
4.  Promise.all，接收一个promise对象数组为参数 只有全部 promise 进入 fulfilled 状态才会resolve 通常会用来处理 多个并行异步操作
    
        const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
            resolve(1);
        });
        
        const p2 = new Promise((resolve, reject) => {
            resolve(2);
        });
        
        const p3 = new Promise((resolve, reject) => {
            resolve(3);
        });
        
        Promise.all([p1, p2, p3]).then(data => { 
            console.log(data); // [1, 2, 3] 结果顺序和promise实例数组顺序是一致的
        }, err => {
            console.log(err);
        });
        复制代码
5.  Promise.race，接收一个promise对象数组为参数 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
    
        function timerPromisefy(delay) {
          return new Promise(function (resolve, reject) {
              setTimeout(function () {
                  resolve(delay);
              }, delay);
          });
        }
        var startDate = Date.now();
        
        Promise.race([
            timerPromisefy(10),
            timerPromisefy(20),
            timerPromisefy(30)
        ]).then(function (values) {
            console.log(values); // 10
        });
        复制代码

### 一步一步实现一个Promise ###

下面我们就来一步一步实现一个Promise

#### 构造函数 ####

因为标准并没有指定如何构造一个Promise对象，所以我们同样以目前一般Promise实现中通用的方法来构造一个Promise对象，也是ES6原生Promise里所使用的方式，即：

// Promise构造函数接收一个executor函数，executor函数执行完同步或异步操作后，调用它的两个参数resolve和reject
    var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
      /* 如果操作成功，调用resolve并传入value 如果操作失败，调用reject并传入reason */
    })
    复制代码

我们先实现构造函数的框架如下：

上面的代码基本实现了Promise构造函数的主体，但目前还有两个问题：

1.  我们给executor函数传了两个参数：resolve和reject，这两个参数目前还没有定义
2.  executor有可能会出错（throw），类似下面这样，而如果executor出错，Promise应该被其throw出的值reject：
    
        new Promise(function(resolve, reject) {
          throw 2
        })
        复制代码

所以我们需要在构造函数里定义resolve和reject这两个函数：

function Promise(executor) {
      var self = this
      self.status = 'pending' // Promise当前的状态
      self.data = undefined  // Promise的值
      self.onResolvedCallback = [] // Promise resolve时的回调函数集，因为在Promise结束之前有可能有多个回调添加到它上面
      self.onRejectedCallback = [] // Promise reject时的回调函数集，因为在Promise结束之前有可能有多个回调添加到它上面
    
      function resolve(value) {
        // TODO
      }
    
      function reject(reason) {
        // TODO
      }
    
      try { // 考虑到执行executor的过程中有可能出错，所以我们用try/catch块给包起来，并且在出错后以catch到的值reject掉这个Promise
        executor(resolve, reject) // 执行executor
      } catch(e) {
        reject(e)
      }
    }
    复制代码

接下来，我们实现resolve和reject这两个函数

function Promise(executor) {
      // ...
    
      function resolve(value) {
        if (self.status === 'pending') {
          self.status = 'fulfilled'
          self.data = value
          //执行resolve的回调函数，将value传递到callback中
          self.onResolvedCallback.forEach(callback => callback(value))
        }
      }
    
      function reject(reason) {
        if (self.status === 'pending') {
          self.status = 'rejected'
          self.data = reason
          //执行reject的回调函数，将reason传递到callback中
          self.onRejectedCallback.forEach(callback => callback(reason))
        }
      }
    
      // ...
    }
    
    复制代码

基本上就是在判断状态为pending之后把状态改为相应的值，并把对应的value和reason存在self的data属性上面，之后执行相应的回调函数，逻辑很简单，这里就不多解释了。

#### then方法 ####

Promise对象有一个then方法，用来注册在这个Promise状态确定后的回调，很明显，then方法需要写在原型链上。then方法会返回一个Promise，关于这一点，Promise/A+标准并没有要求返回的这个Promise是一个新的对象，但在Promise/A标准中，明确规定了then要返回一个新的对象，目前的Promise实现中then几乎都是返回一个新的Promise对象，所以在我们的实现中，也让then返回一个新的Promise对象。

关于这一点，我认为标准中是有一点矛盾的：

[标准中说][Link 3]，如果promise2 = promise1.then(onResolved, onRejected)里的onResolved/onRejected返回一个Promise，则promise2直接取这个Promise的状态和值为己用，但考虑如下代码：

promise2 = promise1.then(function foo(value) {
      return Promise.reject(3)
    })
    复制代码

此处如果foo运行了，则promise1的状态必然已经确定且为resolved，如果then返回了this（即promise2 === promise1），说明promise2和promise1是同一个对象，而此时promise1/2的状态已经确定，没有办法再取Promise.reject(3)的状态和结果为己用，因为Promise的状态确定后就不可再转换为其它状态。

另外每个Promise对象都可以在其上多次调用then方法，而每次调用then返回的Promise的状态取决于那一次调用then时传入参数的返回值，所以then不能返回this，因为then每次返回的Promise的结果都有可能不同。

下面我们来实现then方法：

Promise总共有三种可能的状态，我们分三个if块来处理，在里面分别都返回一个new Promise。

根据标准，我们知道，对于如下代码，promise2的值取决于then里面函数的返回值：

promise2 = promise1.then(function(value) {
      return 4
    }, function(reason) {
      throw new Error('sth went wrong')
    })
    复制代码

如果promise1被resolve了，promise2的将被4 resolve，如果promise1被reject了，promise2将被new Error('sth went wrong') reject，更多复杂的情况不再详述。

所以，我们需要在then里面执行onResolved或者onRejected，并根据返回值(标准中记为x)来确定promise2的结果，并且，如果onResolved/onRejected返回的是一个Promise，promise2将直接取这个Promise的结果：

// then方法接收两个参数，onResolved，onRejected，分别为Promise成功或失败后的回调
    Promise.prototype.then = function (onResolve, onReject) {
      let self = this
      let promise2
    
      // 根据标准，如果then的参数不是function，则我们需要忽略它，此处以如下方式处理
      onResolve = typeof onResolve==='function' ? onResolve : function(value){}
      onReject = typeof onReject==='function' ? onReject : function(reason){}
      
      if (self.status === 'fulfilled') {
        // 如果promise1(此处即为this/self)的状态已经确定并且是fulfilled，我们调用onResolved
        // 因为考虑到有可能throw，所以我们将其包在try/catch块里
        return promise2 = new Promise(function(resolve, reject){
          try {
            var x = onResolved(self.data)
            if (x instanceof Promise) { // 如果onResolved的返回值是一个Promise对象，直接取它的结果做为promise2的结果
              x.then(resolve, reject)
            } else {
              resolve(x) // 否则，以它的返回值做为promise2的结果
            }
          } catch (e) {
            reject(e) // 如果出错，以捕获到的错误做为promise2的结果
          }
        })
      }
    
      // 此处与前一个if块的逻辑几乎相同，区别在于所调用的是onRejected函数，就不再做过多解释
      if (self.status === 'rejected') {
        return promise2 = new Promise(function(resolve, reject){
          try {
            var x = onRejected(self.data)
            if (x instanceof Promise) {
              x.then(resolve, reject)
            } else {
              resolve(x)
            }
          } catch (e) {
            reject(e)
          }
        })
      }
    
      if (self.status === 'pending') {
        // 如果当前的Promise还处于pending状态，我们并不能确定调用onResolved还是onRejected，
        // 只能等到Promise的状态确定后，才能确实如何处理。
        // 所以我们需要把我们的 两种情况 的处理逻辑做为callback放入promise1(此处即this/self)的回调数组里
        // 逻辑本身跟第一个if块内的几乎一致，此处不做过多解释
        return promise2 = new Promise(function(resolve, reject){
          self.onResolvedCallback.push(function(value) {
            try {
              var x = onResolved(self.data)
              if (x instanceof Promise) {
                x.then(resolve, reject)
              } else {
                resolve(x)
              }
            } catch (e) {
              reject(e)
            }
          })
    
          self.onRejectedCallback.push(function(reason) {
            try {
              var x = onRejected(self.data)
              if (x instanceof Promise) {
                x.then(resolve, reject)
              } else {
                resolve(x)
              }
            } catch (e) {
              reject(e)
            }
          })
        })
      }
    
    }
    
    // 为了下文方便，我们顺便实现一个catch方法
    Promise.prototype.catch = function(onRejected) {
      return this.then(null, onRejected)
    }
    复制代码

至此，我们基本实现了Promise标准中所涉及到的内容，但还有几个问题：

1.  不同的Promise实现之间需要无缝的可交互，即Q的Promise，ES6的Promise，和我们实现的Promise之间以及其它的Promise实现，应该并且是有必要无缝相互调用的，比如：
    
        // 此处用MyPromise来代表我们实现的Promise
        new MyPromise(function(resolve, reject) { // 我们实现的Promise
          setTimeout(function() {
            resolve(42)
          }, 2000)
        }).then(function() {
          return new Promise.reject(2) // ES6的Promise
        }).then(function() {
          return Q.all([ // Q的Promise
            new MyPromise(resolve=>resolve(8)), // 我们实现的Promise
            new Promise.resolve(9), // ES6的Promise
            Q.resolve(9) // Q的Promise
          ])
        })
        复制代码
    
    我们前面实现的代码并没有处理这样的逻辑，我们只判断了onResolved/onRejected的返回值是否为我们实现的Promise的实例，并没有做任何其它的判断，所以上面这样的代码目前是没有办法在我们的Promise里正确运行的。
2.  下面这样的代码目前也是没办法处理的：
    
        new Promise(resolve=>resolve(8))
          .then()
          .then()
          .then(function foo(value) {
            alert(value)
          })
        复制代码
    
    正确的行为应该是alert出8，而如果拿我们的Promise，运行上述代码，将会alert出undefined。这种行为称为穿透，即8这个值会穿透两个then(说Promise更为准确)到达最后一个then里的foo函数里，成为它的实参，最终将会alert出8。

#### 下面我们首先处理简单的情况，值的穿透 ####

##### Promise值的穿透 #####

通过观察，会发现我们希望下面这段代码

new Promise(resolve=>resolve(8))
      .then()
      .catch()
      .then(function(value) {
        alert(value)
      })
    复制代码

跟下面这段代码的行为是一样的

new Promise(resolve=>resolve(8))
      .then(function(value){
        return value
      })
      .catch(function(reason){
        throw reason
      })
      .then(function(value) {
        alert(value)
      })
    复制代码

所以如果想要把then的实参留空且让值可以穿透到后面，意味着then的两个参数的默认值分别为`function(value) {return value}，function(reason) {throw reason}`。

所以我们只需要把then里判断onResolved和onRejected的部分改成如下即可：

onResolved = typeof onResolved === 'function' ? onResolved : function(value) {
        return value}
    onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(reason) {
        throw reason}
    复制代码

##### 于是Promise神奇的值的穿透也没有那么黑魔法，只不过是then默认参数就是把值往后传或者抛 #####

##### 不同Promise的交互 #####

关于不同Promise间的交互，其实标准里是有说明的，其中详细指定了如何通过then的实参返回的值来决定promise2的状态，我们只需要按照标准把标准的内容转成代码即可。

这里简单解释一下标准：

即我们要把onResolved/onRejected的返回值，x，当成一个可能是Promise的对象，也即标准里所说的thenable，并以最保险的方式调用x上的then方法，如果大家都按照标准实现，那么不同的Promise之间就可以交互了。而标准为了保险起见，即使x返回了一个带有then属性但并不遵循Promise标准的对象（比如说这个x把它then里的两个参数都调用了，同步或者异步调用（PS，原则上then的两个参数需要异步调用，下文会讲到），或者是出错后又调用了它们，或者then根本不是一个函数），也能尽可能正确处理。

关于为何需要不同的Promise实现能够相互交互，我想原因应该是显然的，Promise并不是JS一早就有的标准，不同第三方的实现之间是并不相互知晓的，如果你使用的某一个库中封装了一个Promise实现，想象一下如果它不能跟你自己使用的Promise实现交互的场景。。。

建议各位对照着标准阅读以下代码，因为标准对此说明的非常详细，所以你应该能够在任意一个Promise实现中找到类似的代码：

/* resolvePromise函数即为根据x的值来决定promise2的状态的函数 也即标准中的[Promise Resolution Procedure](https://promisesaplus.com/#point-47) x为`promise2 = promise1.then(onResolved, onRejected)`里`onResolved/onRejected`的返回值 `resolve`和`reject`实际上是`promise2`的`executor`的两个实参，因为很难挂在其它的地方，所以一并传进来。 相信各位一定可以对照标准把标准转换成代码，这里就只标出代码在标准中对应的位置，只在必要的地方做一些解释 */
    function resolvePromise (promise2, x, resolve, reject) {
    
      let then 
      let thenCalledOrThrow = false
    
      if (promise2 === x) { // 对应标准2.3.1节
        // 这里可能有童鞋会问，什么时候会触发promise2 === x这个条件，首先我们对标准2.3.1节中的promise2===x在做下解释
        // 条件promise === x ，相当于promise.then之后return了自己，因为then会等待return后的promise，导致自己等待自己，一直处于等待。
        /** 比如: let p1 = new Promise(function(resolve, reject) { setTimeout(() => {reject(1.1)}, 1000) }) let p1then = p1.then(function (value) { return p1then }, function (err) { return p1then }) p1then.then(value => { console.log('value:', value) }, err => { console.log('err:', err) }) 这段代码就会触发promise2 === x的判断，我们为了promise不一直处于等待状态，根据标准规范， 这里我们需要抛出'Chaining cycle detected for promise'，即‘循环引用’的错误信息 */
        reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise!'))
        return
      }
    
      if (x instanceof Promise) { // 对应标准2.3.2节
        // 如果x的状态还没有确定，那么它是有可能被一个thenable决定最终状态和值的
        // 所以这里需要做一下处理，而不能一概的以为它会被一个“正常”的值resolve
        if (x.status === 'pending') {
          x.then(value => {
            resolvePromise(promise2, value, resolve, reject)
          }, err => {
            reject(err)
          })
        }  else { // 但如果这个Promise的状态已经确定了，那么它肯定有一个“正常”的值，而不是一个thenable，所以这里直接取它的状态
          x.then(resolve, reject)
        }
        return
      }
    
      if ((x !== null) && ((typeof x === 'function') || (typeof x === 'object'))) {
        try {
          // 2.3.3.1 因为x.then有可能是一个getter，这种情况下多次读取就有可能产生副作用
          // 即要判断它的类型，又要调用它，这就是两次读取
          then = x.then //because x.then could be a getter
          if (typeof then === 'function') { // 2.3.3.3
            then.call(x, value => { // 2.3.3.3.1
              if (thenCalledOrThrow) return // 2.3.3.3.3 即这三处谁选执行就以谁的结果为准
              thenCalledOrThrow = true
              resolvePromise(promise2, value, resolve, reject) // 2.3.3.3.1
              return
            }, err => { // 2.3.3.3.2
              if (thenCalledOrThrow) return // 2.3.3.3.3 即这三处谁选执行就以谁的结果为准
              thenCalledOrThrow = true
              reject(err)
              return
            })
          } else { // 2.3.3.4
            resolve(x)
          }
        } catch (e) { // 2.3.3.2
          if (thenCalledOrThrow) return // 2.3.3.3.3 即这三处谁选执行就以谁的结果为准
          thenCalledOrThrow = true
          reject(e)
          return
        }
      } else { // 2.3.4
        resolve(x)
      }
    
    }
    复制代码

然后我们使用这个函数的调用替换then里几处判断x是否为Promise对象的位置即可，见下方完整代码。

最后，我们刚刚说到，原则上，promise.then(onResolved, onRejected)里的这两个函数需要异步调用，关于这一点，标准里也有说明：

> In practice, this requirement ensures that onFulfilled and onRejected execute asynchronously, after the event loop turn in which then is called, and with a fresh stack.

所以我们需要对我们的代码做一点变动，即在四个地方加上setTimeout(fn, 0)

> Tip: 我们这里增加setTimeout，涉及到js执行栈以及js单线程和eventLoop相关的知识，各位对js的执行栈、js单线程、eventLoop不太了解的，可以谷歌查阅下相关资料，后边我有空也会写一篇js执行栈、js的单线程、eventloop的讲解文章。下面的代码中，我也会简单写一些加入setTimeout的原因分析。

#### 其他Promise的方法 ####

##### Promise.prototype.catch, #####

功能是 在链式写法中可以捕获前面的异常

实现原理类似于then的第二个参数

比如这样：

// 用于promise方法链时 捕获前面onFulfilled/onRejected抛出的异常
    Promise.prototype.catch = function (onReject) {
      return this.then(null, onReject)
    }
    复制代码

##### Promise.resolve #####

返回一个fulfilled状态的promise对象

// 返回一个fulfilled状态的promise对象
    Promise.resolve = function (value) {
      return new Promise(function(resolve, reject){resolve(value)})
    }
    复制代码

##### Promise.reject #####

返回一个rejected状态的promise对象

// 返回一个rejected状态的promise对象
    Promise.reject = function (reason) {
      return new Promise(function(resolve, reject){reject(reason)})
    }
    复制代码

##### Promise.all #####

接收一个promise对象数组为参数 只有全部 promise 进入 fulfilled 状态才会继续后面的处理 通常会用来处理 多个并行异步操作

/** * Promise.all Promise进行并行处理 * 参数: promise对象组成的数组作为参数 * 返回值: 返回一个Promise实例 * 当这个数组里的所有promise对象全部进入FulFilled状态的时候，才会resolve。 */
    Promise.all = function (promises) {
      return new Promise((resolve, reject) => {
        let values = []
        let count = 0
        promises.forEach((promise, index) => {
          promise.then(value => {
            console.log('value:', value, 'index:', index)
            values[index] = value
            count++
            if (count === promises.length) {
              resolve(values)
            }
          }, reject)
        })
      })
    }
    复制代码

##### Promise.race #####

接收一个promise对象数组为参数 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

/** * Promise.race * 参数: 接收 promise对象组成的数组作为参数 * 返回值: 返回一个Promise实例 * 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(取决于哪一个更快) */
    Promise.race = function (promises) {
      return new Promise((resolve, reject) => {
          promises.forEach((promise) => {
             promise.then(resolve, reject);
          });
      });
    }
    复制代码

##### 至此，我们就实现了一个的Promise，完整代码如下： #####

> Tip: [完整代码+测试demo文件地址][demo]

#### 测试 ####

如何确定我们实现的Promise符合标准呢？Promise有一个配套的[测试脚本][Link 4]，只需要我们在一个CommonJS的模块中暴露一个deferred方法（即exports.deferred方法），就可以了，代码见上述代码的最后。然后执行如下代码即可执行测试：

npm i promises-aplus-tests
    node ./Promise.js
    复制代码

#### 相关知识参考资料 ####

[Promises/A+规范-英文][Link 2]

[Promises/A+规范-翻译-推荐][Link 1]

[剖析Promise内部结构][Promise]

转载于:https://juejin.im/post/5d59757f6fb9a06ae76405c6

[Link 1]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fmalcolmyu.github.io%2F2015%2F06%2F12%2FPromises-A-Plus%2F
[Link 2]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fpromisesaplus.com%2F
[Link 3]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fpromisesaplus.com%2F%23point-49
[demo]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Flegend-li%2FMyBlog%2Fblob%2Fmaster%2Fsrc%2FPromise%2FPromise.js
[Link 4]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fpromises-aplus%2Fpromises-tests
[Promise]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fxieranmaya%2Fblog%2Fissues%2F3