Javascript
异步编程先后经历了四个阶段,分别是Callback
阶段,Promise
阶段,Generator
阶段和Async/Await
阶段。Callback
很快就被发现存在回调地狱和控制权问题,Promise
就是在这个时间出现,用以解决这些问题,Promise
并非一个新事务,而是按照一个规范实现的类,这个规范有很多,如 Promise/A
,Promise/B
,Promise/D
以及 Promise/A
的升级版 Promise/A+
,最终 ES6 中采用了 Promise/A+ 规范。后来出现的Generator
函数以及Async
函数也是以Promise
为基础的进一步封装,可见Promise
在异步编程中的重要性。
关于Promise
的资料已经很多,但每个人理解都不一样,不同的思路也会有不一样的收获。这篇文章会着重写一下Promise
的实现以及笔者在日常使用过程中的一些心得体会。
Promise/A+规范主要分为术语、要求和注意事项三个部分,我们重点看一下第二部分也就是要求部分,以笔者的理解大概说明一下,具体细节参照完整版Promise/A+标准。
1、
Promise
有三种状态pending
,fulfilled
和rejected
。(为了一致性,此文章称fulfilled
状态为resolved
状态)
- 状态转换只能是
pending
到resolved
或者pending
到rejected
;- 状态一旦转换完成,不能再次转换。
2、
Promise
拥有一个then
方法,用以处理resolved
或rejected
状态下的值。
then
方法接收两个参数onFulfilled
和onRejected
,这两个参数变量类型是函数,如果不是函数将会被忽略,并且这两个参数都是可选的。then
方法必须返回一个新的promise
,记作promise2
,这也就保证了then
方法可以在同一个promise
上多次调用。(ps:规范只要求返回promise
,并没有明确要求返回一个新的promise
,这里为了跟ES6实现保持一致,我们也返回一个新promise
)onResolved/onRejected
有返回值则把返回值定义为x
,并执行[[Resolve]](promise2, x);onResolved/onRejected
运行出错,则把promise2
设置为rejected
状态;onResolved/onRejected
不是函数,则需要把promise1
的状态传递下去。3、不同的
promise
实现可以的交互。
- 规范中称这一步操作为
promise
解决过程,函数标示为[[Resolve]](promise, x),promise
为要返回的新promise
对象,x
为onResolved/onRejected
的返回值。如果x
有then
方法且看上去像一个promise
,我们就把x当成一个promis
e的对象,即thenable
对象,这种情况下尝试让promise
接收x
的状态。如果x
不是thenable
对象,就用x
的值来执行promise
。- [[Resolve]](promise, x)函数具体运行规则:
- 如果
promise
和x
指向同一对象,以TypeError
为据因拒绝执行promise
;- 如果
x
为Promise
,则使promise
接受x
的状态;- 如果
x
为对象或者函数,取x.then
的值,如果取值时出现错误,则让promise
进入rejected
状态,如果then
不是函数,说明x
不是thenable
对象,直接以x
的值resolve
,如果then
存在并且为函数,则把x
作为then
函数的作用域this
调用,then
方法接收两个参数,resolvePromise
和rejectPromise
,如果resolvePromise
被执行,则以resolvePromise
的参数value
作为x
继续调用[[Resolve]](promise, value),直到x
不是对象或者函数,如果rejectPromise
被执行则让promise
进入rejected
状态;- 如果
x
不是对象或者函数,直接就用x
的值来执行promise
。
规范解读第1条,代码实现:
class Promise {
// 定义Promise状态,初始值为pending
status = 'pending';
// 状态转换时携带的值,因为在then方法中需要处理Promise成功或失败时的值,所以需要一个全局变量存储这个值
data = '';
// Promise构造函数,传入参数为一个可执行的函数
constructor(executor) {
// resolve函数负责把状态转换为resolved
function resolve(value) {
this.status = 'resolved';
this.data = value;
}
// reject函数负责把状态转换为rejected
function reject(reason) {
this.status = 'rejected';
this.data = reason;
}
// 直接执行executor函数,参数为处理函数resolve, reject。因为executor执行过程有可能会出错,错误情况需要执行reject
try {
executor(resolve, reject);
} catch(e) {
reject(e)
}
}
}
第1条就是实现完毕了,相对简单,配合代码注释很容易理解。
规范解读第2条,代码实现:
/**
* 拥有一个then方法
* then方法提供:状态为resolved时的回调函数onResolved,状态为rejected时的回调函数onRejected
* 返回一个新的Promise
*/
then(onResolved, onRejected) {
// 设置then的默认参数,默认参数实现Promise的值的穿透
onResolved = typeof onResolved === 'function' ? onResolved : function(v) { return e };
onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(e) { throw e };
let promise2;
promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
// 如果状态为resolved,则执行onResolved
if (this.status === 'resolved') {
try {
// onResolved/onRejected有返回值则把返回值定义为x
const x = onResolved(this.data);
// 执行[[Resolve]](promise2, x)
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}
// 如果状态为rejected,则执行onRejected
if (this.status === 'rejected') {
try {
const x = onRejected(this.data);
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}
});
return promise2;
}
现在我们就按照规范解读第2条,实现了上述代码,上述代码很明显是有问题的,问题如下
resolvePromise
未定义;then
方法执行的时候,promise
可能仍然处于pending
状态,因为executor
中可能存在异步操作(实际情况大部分为异步操作),这样就导致onResolved/onRejected
失去了执行时机;onResolved/onRejected
这两个函数需要异步调用(官方Promise
实现的回调函数总是异步调用的)。解决办法:
resolvePromise
函数;then
方法执行时如果promise
仍然处于pending
状态,则把处理函数进行储存,等resolve/reject
函数真正执行的的时候再调用。promise.then
属于微任务,这里我们为了方便,用宏任务setTiemout
来代替实现异步,具体细节特别推荐这篇文章。好了,有了解决办法,我们就把代码进一步完善:
class Promise {
// 定义Promise状态变量,初始值为pending
status = 'pending';
// 因为在then方法中需要处理Promise成功或失败时的值,所以需要一个全局变量存储这个值
data = '';
// Promise resolve时的回调函数集
onResolvedCallback = [];
// Promise reject时的回调函数集
onRejectedCallback = [];
// Promise构造函数,传入参数为一个可执行的函数
constructor(executor) {
// resolve函数负责把状态转换为resolved
function resolve(value) {
this.status = 'resolved';
this.data = value;
for (const func of this.onResolvedCallback) {
func(this.data);
}
}
// reject函数负责把状态转换为rejected
function reject(reason) {
this.status = 'rejected';
this.data = reason;
for (const func of this.onRejectedCallback) {
func(this.data);
}
}
// 直接执行executor函数,参数为处理函数resolve, reject。因为executor执行过程有可能会出错,错误情况需要执行reject
try {
executor(resolve, reject);
} catch(e) {
reject(e)
}
}
/**
* 拥有一个then方法
* then方法提供:状态为resolved时的回调函数onResolved,状态为rejected时的回调函数onRejected
* 返回一个新的Promise
*/
then(onResolved, onRejected) {
// 设置then的默认参数,默认参数实现Promise的值的穿透
onResolved = typeof onResolved === 'function' ? onResolved : function(v) { return e };
onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(e) { throw e };
let promise2;
promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
// 如果状态为resolved,则执行onResolved
if (this.status === 'resolved') {
setTimeout(() => {
try {
// onResolved/onRejected有返回值则把返回值定义为x
const x = onResolved(this.data);
// 执行[[Resolve]](promise2, x)
this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}, 0);
}
// 如果状态为rejected,则执行onRejected
if (this.status === 'rejected') {
setTimeout(() => {
try {
const x = onRejected(this.data);
this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}, 0);
}
// 如果状态为pending,则把处理函数进行存储
if (this.status = 'pending') {
this.onResolvedCallback.push(() => {
setTimeout(() => {
try {
const x = onResolved(this.data);
this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}, 0);
});
this.onRejectedCallback.push(() => {
setTimeout(() => {
try {
const x = onRejected(this.data);
this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}, 0);
});
}
});
return promise2;
}
// [[Resolve]](promise2, x)函数
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
}
}
至此,规范中关于then
的部分就全部实现完毕了。代码添加了详细的注释,参考注释不难理解。
规范解读第3条,代码实现:
// [[Resolve]](promise2, x)函数
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
let called = false;
if (promise2 === x) {
return reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise!'))
}
// 如果x仍然为Promise的情况
if (x instanceof Promise) {
// 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,所以需要继续调用resolvePromise
if (x.status === 'pending') {
x.then(function(value) {
resolvePromise(promise2, value, resolve, reject)
}, reject)
} else {
// 如果x状态已经确定了,直接取它的状态
x.then(resolve, reject)
}
return
}
if (x !== null && (Object.prototype.toString(x) === '[object Object]' || Object.prototype.toString(x) === '[object Function]')) {
try {
// 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,所以通过变量called进行控制
const then = x.then
// then是函数,那就说明x是thenable,继续执行resolvePromise函数,直到x为普通值
if (typeof then === 'function') {
then.call(x, (y) => {
if (called) return;
called = true;
this.resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
}, (r) => {
if (called) return;
called = true;
reject(r);
})
} else { // 如果then不是函数,那就说明x不是thenable,直接resolve x
if (called) return ;
called = true;
resolve(x);
}
} catch (e) {
if (called) return;
called = true;
reject(e);
}
} else {
resolve(x);
}
}
这一步骤非常简单,只要按照规范转换成代码即可。
最后,完整的Promise
按照规范就实现完毕了,是的,规范里并没有规定catch
、Promise.resolve
、Promise.reject
、Promise.all
等方法,接下来,我们就看一看Promise
的这些常用方法。
catch
方法是对then
方法的封装,只用于接收reject(reason)
中的错误信息。因为在then
方法中onRejected
参数是可不传的,不传的情况下,错误信息会依次往后传递,直到有onRejected
函数接收为止,因此在写promise
链式调用的时候,then
方法不传onRejected
函数,只需要在最末尾加一个catch()
就可以了,这样在该链条中的promise
发生的错误都会被最后的catch
捕获到。
catch(onRejected) {
return this.then(null, onRejected);
}
catch
在promise
链式调用的末尾调用,用于捕获链条中的错误信息,但是catch
方法内部也可能出现错误,所以有些promise
实现中增加了一个方法done
,done
相当于提供了一个不会出错的catch
方法,并且不再返回一个promise
,一般用来结束一个promise
链。
done() {
this.catch(reason => {
console.log('done', reason);
throw reason;
});
}
finally
方法用于无论是resolve
还是reject
,finall
y的参数函数都会被执行。
finally(fn) {
return this.then(value => {
fn();
return value;
}, reason => {
fn();
throw reason;
});
};
Promise.all
方法接收一个promise
数组,返回一个新promise2
,并发执行数组中的全部promise
,所有promise
状态都为resolved
时,promise2
状态为resolved
并返回全部promise
结果,结果顺序和promise
数组顺序一致。如果有一个promise
为rejected
状态,则整个promise2
进入rejected
状态。
static all(promiseList) {
return new Promise((resolve, reject) => {
const result = [];
let i = 0;
for (const p of promiseList) {
p.then(value => {
result[i] = value;
if (result.length === promiseList.length) {
resolve(result);
}
}, reject);
i++;
}
});
}
Promise.race
方法接收一个promise
数组, 返回一个新promise2
,顺序执行数组中的promise
,有一个promise
状态确定,promise2
状态即确定,并且同这个promise
的状态一致。
static race(promiseList) {
return new Promise((resolve, reject) => {
for (const p of promiseList) {
p.then((value) => {
resolve(value);
}, reject);
}
});
}
Promise.resolve
用来生成一个rejected
完成态的promise
,Promise.reject
用来生成一个rejected
失败态的promise
。
static resolve(value) {
let promise;
promise = new Promise((resolve, reject) => {
this.resolvePromise(promise, value, resolve, reject);
});
return promise;
}
static reject(reason) {
return new Promise((resolve, reject) => {
reject(reason);
});
}
常用的方法基本就这些,Promise
还有很多扩展方法,这里就不一一展示,基本上都是对then
方法的进一步封装,只要你的then
方法没有问题,其他方法就都可以依赖then
方法实现。
面试相关问题,笔者只说一下我司这几年的情况,并不能代表全部情况,参考即可。Promise
是我司前端开发职位,nodejs
开发职位,全栈开发职位,必问的一个知识点,主要问题会分布在Promise
介绍、基础使用方法以及深层次的理解三个方面,问题一般在3-5个,根据面试者回答情况会适当增减。
Promise
是异步编程的一种解决方案,比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。它由社区最早提出和实现,ES6 将其写进了语言标准,统一了用法,原生提供了Promise
对象。有了Promise
对象,就可以将异步操作以同步操作的流程表达出来,避免了层层嵌套的回调函数。此外,Promise
对象提供统一的接口,使得控制异步操作更加容易。(当然了也可以简单介绍promise
状态,有什么方法,callback
存在什么问题等等,这个问题是比较开放的)
这个答案不是固定的,可以参考最简实现 Promise,支持异步链式调用
onResolved/onRejected
函数异步调用,错误捕获合理等亮点。JS
中分为两种任务类型:macrotask
和microtask
,其中macrotask
包含:主代码块,setTimeout
,setInterval
,setImmediate
等(setImmediate
规定:在下一次Event Loop
(宏任务)时触发);microtask
包含:Promise
,process.nextTick
等(在node
环境下,process.nextTick
的优先级高于Promise
)Event Loop
中执行一个macrotask
任务(栈中没有就从事件队列中获取)执行过程中如果遇到microtask
任务,就将它添加到微任务的任务队列中,macrotask
任务执行完毕后,立即执行当前微任务队列中的所有microtask
任务(依次执行),然后开始下一个macrotask
任务(从事件队列中获取) 浏览器运行机制可参考这篇文章
JS
运行机制的理解)Promise.deferred
、Promise.all
、Promise.race
、Promise.resolve
、Promise.reject
等
1、无法取消Promise
,一旦新建它就会立即执行,无法中途取消。2、如果不设置回调函数,Promise
内部抛出的错误,不会反应到外部。3、吞掉错误或异常,错误只能顺序处理,即便在Promise
链最后添加catch
方法,依然可能存在无法捕捉的错误(catch
内部可能会出现错误) 4、阅读代码不是一眼可以看懂,你只会看到一堆then
,必须自己在then
的回调函数里面理清逻辑。
1、使用async
函数配合await
或者使用generator
函数配合yield
。2、使用promise.then
通过for
循环或者Array.prototype.reduce
实现。
function sequenceTasks(tasks) {
function recordValue(results, value) {
results.push(value);
return results;
}
var pushValue = recordValue.bind(null, []);
return tasks.reduce(function (promise, task) {
return promise.then(() => task).then(pushValue);
}, Promise.resolve());
}
promise
的理解程度,又能考察编程逻辑,最后还有bind
和reduce
等方法的运用)async
函数和generator
函数的可以得到20%的分数,可以用promise.then
配合for
循环解决的可以得到60%的分数,配合Array.prototype.reduce
实现的可以得到最后的20%分数。在要停止的promise
链位置添加一个方法,返回一个永远不执行resolve
或者reject
的Promise
,那么这个promise
永远处于pending
状态,所以永远也不会向下执行then
或catch
了。这样我们就停止了一个promise
链。
Promise.cancel = Promise.stop = function() {
return new Promise(function(){})
}
catch
在promise
链式调用的末尾调用,用于捕获链条中的错误信息,但是catch
方法内部也可能出现错误,所以有些promise
实现中增加了一个方法done
,done
相当于提供了一个不会出错的catch
方法,并且不再返回一个promise
,一般用来结束一个promise
链。
done() {
this.catch(reason => {
console.log('done', reason);
throw reason;
});
}
promise
的理解程度)done()
方法代码实现1、链式promise
要返回一个promise
,而不只是构造一个promise
。2、合理的使用Promise.all
和Promise.race
等方法。3、在写promise
链式调用的时候,then
方法不传onRejected
函数,只需要在最末尾加一个catch()
就可以了,这样在该链条中的promise
发生的错误都会被最后的catch
捕获到。如果catch()
代码有出现错误的可能,需要在链式调用的末尾增加done()
函数。
(此题目,欢迎大家补充答案)
至此,我司关于Promise
的一些面试题目就列举完毕了,有些题目的答案是开放的,欢迎大家一起补充完善。总结起来,Promise
作为js面试必问部分还是相对容易掌握并通过的。
Promise作为所有js开发者的必备技能,其实现思路值得所有人学习,通过这篇文章,希望小伙伴们在以后编码过程中能更加熟练、更加明白的使用Promise。
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