深入剖析 Promise.withResolver

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本文译者为 360 奇舞团前端开发工程师

原文标题：ECMAScript 2024 feature: Promise.withResolvers()

原文作者：Dr. Axel Rauschmayer

原文地址：https://2ality.com/2024/05/proposal-promise-with-resolvers.html#why-not-promise-deferred

本文将着重探讨 ECMAScript 2024 年的新特性之一 -- "Promise.withResolvers"（由 Peter Klecha 提出）。该特性提供了一种直接创建 Promise 的新方法，可替代 new Promise(...)。

new Promise(...) – 构造函数模式

在使用 Promise.withResolvers() 之前，只有一种方法可以直接创建 Promise - 通过以下模式：

const promise = new Promise(
  (resolve, reject) => {
    // ---
  }
);

之所以这样做，根据 JavaScript 的 Promise API 设计团队的 Domenic Denicola 的说法是因为：

我之所以称其为 "揭示型构造器模式"，是因为 Promise 构造器正在揭示其内部功能，但仅限于向构造相关 Promise 的代码揭示。resolve或reject promise的能力只透露给其构造者，关键是不会透露给使用promise的。因此任何人，如果我们将 p 移交给另一个消费者，例如

doThingsWith(p)；

那么我们就可以确保，这个消费者不会扰乱构造函数向我们透露的任何内部信息。这有别于在 p 上放置任何人都可以调用的resolve和reject。

举例来说，让我们将基于回调的函数转换为基于许诺的函数（注意，Node.js 确实有一个完整的基于许诺的 API，即 node:fs/promises）。

以下代码展示了使用基于回调的函数 fs.readFile() 的场景：

import * as fs from 'node:fs';
fs.readFile('some-file.txt', 'utf-8', (error, result) => {
  if (error !== null) {
    console.error(error);
    return;
  }
  assert.equal(
    result,
    'Content of some-file.txt'
  );
});

接下来让我们实现一个基于 Promise 的 fs.readFile() 版本：

import * as fs from 'node:fs';
function readFileAsync(filePath, encoding) {
  return new Promise(
    (resolve, reject) => {
      fs.readFile(filePath, encoding, (error, result) => {
        if (error !== null) {
          reject(error);
          return;
        }
        resolve(result);
      });
    }
  );
}

assert.equal(
  await readFileAsync('some-file.txt', 'utf-8'),
  'Content of some-file.txt'
);

Promise.withResolvers()

揭示构造器模式的一个限制是，settlement函数 resolve 和 reject 不能离开 Promise 构造器回调，也不能与 Promise 分开使用。通过以下静态工厂可以解决这个问题：

const { promise, resolve, reject } = Promise.withResolvers();、

适用工厂函数就会像是下面这样：

{
  const { promise, resolve, reject } = Promise.withResolvers();
  resolve('fulfilled');
  assert.equal(
    await promise,
    'fulfilled'
  );
}
{
  const { promise, resolve, reject } = Promise.withResolvers();
  reject('rejected');
  try {
    await promise;
  } catch (err) {
    assert.equal(err, 'rejected');
  }
}

2.1 实现

我们可以如下实现 Promise.withResolvers()：

function promiseWithResolvers() {
  let resolve;
  let reject;
  const promise = new Promise(
    (res, rej) => {
      // Executed synchronously!
      resolve = res;
      reject = rej;
    });
  return {promise, resolve, reject};
}

该提案指出了有多少代码库实现了这一功能（这也是为什么现在将其内置到语言中确实是一个好消息）：React、Vue、Axios、TypeScript、Vite、Deno 标准库。

3. promise化基于回调的函数

让我们重温一下之前实现的函数 readFileAsync()。使用新的 API，我们可以将其编写如下：

import * as fs from 'node:fs';
function readFileAsync(filePath, encoding) {
  const { promise, resolve, reject } = Promise.withResolvers();
  fs.readFile(filePath, encoding, (error, result) => {
    if (error !== null) {
      reject(error);
      return;
    }
    resolve(result);
  });
  return promise;
}

这段代码与我们使用 Promise 构造函数时的代码大致相同。让我们继续讨论构造函数无法处理的用例。

4.单元素队列

class OneElementQueue {
  #promise = null;
  #resolve = null;
  constructor() {
    const { promise, resolve } = Promise.withResolvers();
    this.#promise = promise;
    this.#resolve = resolve;
  }
  get() {
    return this.#promise;
  }
  put(value) {
    this.#resolve(value);
  }
}

{ // Putting before getting
  const queue = new OneElementQueue();
  queue.put('one');
  assert.equal(
    await queue.get(),
    'one'
  );
}
{ // Getting before putting
  const queue = new OneElementQueue();
  setTimeout(
    // Runs after `await` pauses the current execution context
    () => queue.put('two'),
    0
  );
  assert.equal(
    await queue.get(),
    'two'
  );
}

具有任意容量的队列

PromiseQueue 是一个潜在的无限队列：

.get() 会阻塞，直到有一个值可用。
.put(value)是非阻塞的该代码是对基于 SES 的分布式安全 JavaScript 沙箱 Endo 软件包 stream 中函数 makeQueue() 的轻微重写。请查看该软件包，了解更多使用 makePromiseKit() 的代码，它等同于 Promise.withResolvers()。

class PromiseQueue {
  #frontPromise;
  #backResolve;
  constructor() {
    const { promise, resolve } = Promise.withResolvers();
    this.#frontPromise = promise;
    this.#backResolve = resolve;
  }
  put(value) {
    const { resolve, promise } = Promise.withResolvers();
    // By resolving, we add another (pending) element
    // to the end of the queue
    this.#backResolve({ value, promise });
    this.#backResolve = resolve;
  }
  get() {
    return this.#frontPromise.then(
      (next) => {
        this.#frontPromise = next.promise;
        return next.value;
      }
    );
  }
}

{ // Putting before getting
  const queue = new PromiseQueue();
  queue.put('one');
  queue.put('two');

  assert.equal(
    await queue.get(),
    'one'
  );
  assert.equal(
    await queue.get(),
    'two'
  );
}
{ // Getting before putting
  const queue = new PromiseQueue();
  setTimeout(
    // Runs after `await` pauses the current execution context
    () => {
      queue.put('one');
      queue.put('two');
    },
    0
  );
  assert.equal(
    await queue.get(),
    'one'
  );
  assert.equal(
    await queue.get(),
    'two'
  );
}

每个队列元素都是 {value, promise} 的 Promise：

value 是存储在队列元素中的值。promise 是下一个（可能pending的）队列元素。队列的前面和后面：

前面是第一个队列元素（一个 Promise）。后面是最后一个（pending！）队列元素的resolve函数。

6. 可异步迭代的队列

class AsyncIterQueue {
  #frontPromise;
  #backResolve;
  constructor() {
    const { promise, resolve } = Promise.withResolvers();
    this.#frontPromise = promise;
    this.#backResolve = resolve;
  }
  put(value) {
    if (this.#backResolve === null) {
      throw new Error('Queue is closed');
    }
    const { resolve, promise } = Promise.withResolvers();
    this.#backResolve({ done: false, value, promise });
    this.#backResolve = resolve;
  }
  close() {
    this.#backResolve(
      { done: true, value: undefined, promise: null }
    );
    this.#backResolve = null;
  }
  next() {
    if (this.#frontPromise === null) {
      return Promise.resolve({done: true});
    }
    return this.#frontPromise.then(
      (next) => {
        this.#frontPromise = next.promise;
        return {value: next.value, done: next.done};
      }
    );
  }
  [Symbol.asyncIterator]() {
    return this;
  }
}

{ // Putting before async iteration
  const queue = new AsyncIterQueue();
  queue.put('one');
  queue.put('two');
  queue.close();
  assert.deepEqual(
    await Array.fromAsync(queue),
    ['one', 'two']
  );
}
{ // Async iteration before putting
  const queue = new AsyncIterQueue();
  setTimeout(
    // Runs after `await` pauses the current execution context
    () => {
      queue.put('one');
      queue.put('two');
      queue.close();
    },
    0
  );
  assert.deepEqual(
    await Array.fromAsync(queue),
    ['one', 'two']
  );
}

与之前的实现相比，变化不大：

方法 .next() 和 .Symbol.asyncIterator是 AsyncIterable 接口的声名和实现。队列元素现在是{value, done, promise}的 Promise。.close()通过向队列添加最后一个元素，让我们可以关闭队列：{done: true, value: undefined, promise: null }

7. 常见问题

7.1 为什么不使用 Promise.deferred()（或 Promise.defer()）？

只有了解 Promises 历史的人才能理解 "deferred "这个名称：这是 jQuery 的 "Promise API" 中使用的名称。如果你是 JavaScript 的新手，这个名字对你来说没有任何意义。

7.2 为什么使用 "resolvers "而不是 "settlers "这个名称？

通过 resolve() 解析 Promise 只意味着确定了它的"命运"：

它可以解决 Promise 的问题：

const {promise, resolve} = Promise.withResolvers()；
resolve(123); // 解决了`promise`。

但它也可能将 Promise 的状态锁定为另一个 Promise 的状态。而后一个 Promise 可能永远处于pending状态（永远无法settle）：

const {promise, resolve} = Promise.withResolvers()；
resolve(new Promise(() => {}); // `promise` is forever pending

因此，resolve 和 reject 通常只能解析 Promise，而不会settle。

[图片来源：proposal-promise-with-resolvers:issues[1]]

此外，ECMAScript 规范将 resolve 和 reject 命名为 "resolving functions"。

参考资料

[1]https://github.com/tc39/proposal-promise-with-resolvers/issues/2#issuecomment-1554692517: https://github.com/tc39/proposal-promise-with-resolvers/issues/2#issuecomment-1554692517

new Promise(...) – 构造函数模式