Promise總結

菜的黑人牙膏發表於2019-02-16

前言
API
Promise特點
狀態跟隨
V8中的async await和Promise
實現一個Promise
參考

前言

作為一個前端開發，使用了Promise一年多了，一直以來都停留在API的呼叫階段，沒有很好的去深入。剛好最近閱讀了V8團隊的一篇如何實現更快的async await，藉著這個機會整理了Promise的相關理解。文中如有錯誤，請輕噴~

API

Promise是社群中對於非同步的一種解決方案，相對於回撥函式和事件機制更直觀和容易理解。ES6 將其寫進了語言標準，統一了用法，提供了原生的Promise物件。

這裡只對API的一些特點做記錄，如果需要詳細教程，推薦阮老師的Promise物件一文

new Promise
–建立一個promise例項

Promise.prototype.then(resolve, reject)
–then方法返回一個新的Promise例項

Promise.prototype.catch(error)
–.then(null, rejection)或.then(undefined, rejection)的別名，用於指定發生錯誤時的回撥函式。
–錯誤會一直傳遞，直到被catch,如果沒有catch，則沒有任何反應
–catch返回一個新的Promise例項

Promise.prototype.finally()
–指定不管 Promise 物件最後狀態如何，都會執行的操作。
–實現如下：

Promise.prototype.finally = function (callback) {
  let P = this.constructor;
  return this.then(
    value  => P.resolve(callback()).then(() => value),
    reason => P.resolve(callback()).then(() => { throw reason })
  );
};

Promise.all([promise Array])
–將多個 Promise 例項，包裝成一個新的 Promise 例項
–所有子promise執行完成後，才執行all的resolve，引數為所有子promise返回的陣列
–某個子promise出錯時，執行all的reject，引數為第一個被reject的例項的返回值
–某個子promise自己catch時，不會傳遞reject給all，因為catch重新返回一個promise例項

Promise.race([promise Array])
–將多個 Promise 例項，包裝成一個新的 Promise 例項。
–子promise有一個例項率先改變狀態，race的狀態就跟著改變。那個率先改變的 Promise 例項的返回值，就傳遞給race的回撥函式。

Promise.resolve()
–將現有物件轉為 Promise 物件
–引數是promise例項，原封不動的返回
–引數是一個thenable物件將這個物件轉為 Promise 物件，狀態為resolved
–引數是一個原始值返回一個新的 Promise 物件，狀態為resolved
–不帶有任何引數返回一個resolved狀態的 Promise 物件。
–等價於如下程式碼

Promise.resolve(`foo`)
// 等價於
new Promise(resolve => resolve(`foo`))

Promise.reject()
–返回一個新的 Promise 例項，該例項的狀態為rejected
–Promise.reject()方法的引數，會原封不動地作為reject的理由，變成後續方法的引數。

Promise特點

很多文章都是把resolve當成fulfilled，本文也是，但本文還有另外一個resolved，指的是該Promise已經被處理，注意兩者的區別

1. 物件具有三個狀態，分別是pending（進行中）、fulfilled（resolve）（已成功）、reject（已失敗），並且物件的狀態不受外界改變，只能從pending到fulfilled或者pending到reject。  

2. 一旦狀態被改變，就不會再變，任何時候都能得到這個結果，與事件回撥不同，事件回撥在事件過去後無法再呼叫函式。  

3. 一個promise一旦resolved，再次resolve/reject將失效。即只能resolved一次。  

4. 值穿透，傳給then或者catch的引數為非函式時，會發生穿透（下面有示例程式碼）  

5. 無法取消，Promise一旦執行，無法取消。  

6. 如果不設定回撥函式，Promise內部丟擲的錯誤，不會反應到外部  

7. 處於pending時，無法感知promise的狀態（剛剛開始還是即將完成）。

值穿透程式碼：

new Promise(resolve=>resolve(8))
  .then()
  .then()
  .then(function foo(value) {
    console.log(value)  // 8
  })

狀態追隨

狀態追隨的概念和下面的v8處理asyac await相關聯

狀態跟隨就是指將一個promise（代指A）當成另外一個promise（代指B）的resolve引數，即B的狀態會追隨A。
如下程式碼所示：

const promiseA = new Promise((resolve) => {
  setTimeout(() => {
    resolve(`ccc`)
  }, 3000)
})
const promiseB = new Promise(res => {
  res(promiseA)
})
promiseB.then((arg) => {
  console.log(arg) // print `ccc` after 3000ms
})

按理說，promiseB應該是已經處於resolve的狀態，但是依然要3000ms後才列印出我們想要的值，這難免讓人困惑

在ES的標準文件中有這麼一句話可以幫助我們理解：

A resolved promise may be pending, fulfilled or rejected.

就是說一個已經處理的promise，他的狀態有可能是pending, fulfilled 或者 rejected。這與我們前面學的不一樣啊， resolved了的promise不應該是處於結果狀態嗎？這確實有點反直覺，結合上面的例子看，當處於狀態跟隨時，即使promiseB立即被resolved了，但是因為他追隨了promiseA的狀態，而A的狀態則是pending，所以才說處於resolved的promiseB的狀態是pending。

再看另外一個例子：

const promiseA = new Promise((resolve) => {
  setTimeout(() => {
    resolve(`ccc`)
  }, 3000)
})
const promiseB = new Promise(res => {
  setTimeout(() => {
    res(promiseA)
  }, 5000)
})
promiseB.then((arg) => {
  console.log(arg) // print `ccc` after 5000ms
})

其實理解了上面的話，這一段的程式碼也比較容易理解，只是因為自己之前進了牛角尖，所以特意記錄下來：

3s後 promiseA狀態變成resolve
5s後 promiseB被resolved，追隨promiseA的狀態
因為promiseA的狀態為resolve，所以列印 ccc

V8中的async await和Promise

在進入正題之前，我們可以先看下面這段程式碼：

const p = Promise.resolve();

(async () => {
  await p;
  console.log("after:await");
})();

p.then(() => {
  console.log("tick:a");
}).then(() => {
  console.log("tick:b");
});

V8團隊的部落格中，說到這段程式碼的執行結果有兩種：

Node8（錯誤的）：

tick a  
tick b  
after: await

Node10（正確的）:

after await  
tick a  
tick b

ok，問題來了，為啥是這個樣子？
先從V8對於await的處理說起，這裡引用一張官方部落格的圖來說明Node8 await的虛擬碼：

Node8 await

對於上面的例子程式碼翻譯過來就（該程式碼引用自V8是怎麼實現更快的async await）是：

const p = Promise.resolve();

(() => {
  const implicit_promise = new Promise(resolve => {
    const promise = new Promise(res => res(p));
    promise.then(() => {
      console.log("after:await");
      resolve();
    });
  });

  return implicit_promise;
})();

p.then(() => {
  console.log("tick:a");
}).then(() => {
  console.log("tick:b");
});

很明顯，內部那一句 new Promise(res => res(p)); 程式碼就是一個狀態跟隨，即promise追隨p的狀態，那這跟上面的結果又有什麼關係？

在繼續深入之前，我們還需要了解一些概念：

task和microtask

JavaScript 中有 task 和 microtask 的概念。 Task 處理 I/O 和計時器等事件，一次執行一個。 Microtask 為 async/await 和 promise 實現延遲執行，並在每個任務結束時執行。總是等到 microtasks 佇列被清空，事件迴圈執行才會返回。

如官方提供的一張圖：

EnqueueJob、PromiseResolveThenableJob和PromiseReactionJob

EnquequeJob：存放兩種型別的任務，即PromiseResolveThenableJob和PromiseReactionJob，並且都是屬於microtask型別的任務

PromiseReactionJob：可以通俗的理解為promise中的回撥函式

PromiseResolveThenableJob(promiseToResolve, thenable, then)：建立和 promiseToResolve 關聯的 resolve function 和 reject function。以 then 為呼叫函式，thenable 為this，resolve function和reject function 為引數呼叫返回。（下面利用程式碼講解）

狀態跟隨的內部

再以之前的程式碼為例子

const promiseA = new Promise((resolve) => {
  resolve(`ccc`)
})
const promiseB = new Promise(res => {
  res(promiseA)
})

當promiseB被resolved的時候，也就是將一個promise（代指A）當成另外一個promise（代指B）的resolve引數，會向EnquequeJob插入一個PromiseResolveThenableJob任務，PromiseResolveThenableJob大概做了如下的事情：

() => { 
  promiseA.then(
    resolvePromiseB, 
    rejectPromiseB
  );
}

並且當resolvePromiseB執行後， promiseB的狀態才變成resolve，也就是B追隨A的狀態

Node 8中的流程

1. p處於resolve狀態，promise呼叫then被resolved，同時向microtask插入任務PromiseResolveThenableJob  
2. p.then被呼叫， 向microtask插入任務tickA  
3. 執行PromiseResolveThenableJob, 向microtask插入任務resolvePromise（如上面的promiseA.then(...)）  
4. 執行tickA（即輸出tick: a），返回一個promise， 向microtask插入任務tickB  
5. 因為microtask的任務還沒執行完， 繼續  
6. 執行resolvePromise， 此時promise終於變成resolve， 向microtask插入任務`after await`  
7. 執行tickB（即輸出tick: b）  
8. 執行`after await`（即輸出`after await`）

Node 10 await

老規矩，先補一張虛擬碼圖：

翻譯過來就是醬紫：

const p = Promise.resolve();

(() => {
  const implicit_promise = new Promise(resolve => {
    const promise = Promise.resolve(p)
    promise.then(() => {
      console.log("after:await");
      resolve();
    });
  });

  return implicit_promise;
})();

p.then(() => {
  console.log("tick:a");
}).then(() => {
  console.log("tick:b");
});

因為p是一個promise， 然後Promise.resolve會直接將P返回，也就是

p === promise // true

因為直接返回了p，所以省去了中間兩個microtask任務，並且輸出的順序也變得正常，也就是V8所說的更快的async await

實現一個Promise

先實現一個基礎的函式

function Promise(cb) {
  const that = this
  that.value = undefined // Promise的值
  that.status = `pending` // Promise的狀態
  that.resolveArray = [] // resolve函式集合
  that.rejectArray = []  // reject函式集合

  function resolve(value) {
    if (value instanceof Promise) {
      return value.then(resolve, reject)
    }
    setTimeout(function() {
      if (that.status === `pending`) { // 處於pending狀態 迴圈呼叫
        that.value = value
        that.status = `resolve`
        for(let i = 0; i < that.resolveArray.length; i++) {
          that.resolveArray[i](value)
        }
      }
    })
  }
  function reject(reason) {
    if (reason instanceof Promise) {
      return reason.then(resolve, reject)
    }
    setTimeout(function() {
      if (that.status === `pending`) { // 處於pending狀態 迴圈呼叫
        that.value = reason
        that.status = `reject`
        for(let i = 0; i < that.rejectArray.length; i++) {
          that.rejectArray[i](reason)
        }
      }
    })
  }

  try {
    cb(resolve, reject)
  } catch (e) {
    reject(e)
  }
}
Promise.prototype.then = function(onResolve, onReject) {
  var that = this
  var promise2 // 返回的Promise

  onResolve = typeof onResolve === `function` ? onResolve : function(v) { return v }  //如果不是函式 則處理穿透值
  onReject = typeof onReject === `function` ? onReject : function(v) { return v } //如果不是函式 則處理穿透值

  if (that.status === `resolve`) {
    return promise2 = new Promise(function(resolve, reject) {
      setTimeout(function() {
        try {
          const x = onResolve(that.value)
          if (x instanceof Promise) { // 如果onResolved的返回值是一個Promise物件，直接取它的結果做為promise2的結果
            x.then(resolve, reject)
          } else {
            resolve(x)
          }
        } catch (e) {
          reject(e)
        }
      })
    })
  }

  if (that.status === `reject`) {
    return promise2 = new Promise(function(resolve, reject) {
      setTimeout(function() {
        try {
          const x = onResolve(that.value)
          if (x instanceof Promise) { // 如果onResolved的返回值是一個Promise物件，直接取它的結果做為promise2的結果
            x.then(resolve, reject)
          } else {
            reject(x)
          }
        } catch (e) {
          reject(e)
        }
      })
    })
  }

  if (that.status === `pending`) {
    return promise2 = new Promise(function(resolve, reject) {
      that.resolveArray.push(function(value) {
        try {
          var x = onResolve(value)
          if (x instanceof Promise) {
            x.then(resolve, reject)
          }
        } catch (e) {
          reject(e)
        }
      })
      that.rejectArray.push(function(reason) {
        try {
          var x = onReject(reason)
          if (x instanceof Promise) {
            x.then(resolve, reject)
          }
        } catch (e) {
          reject(e)
        }
      })
    })
  }
}
Promise.prototype.catch = function(onReject) {
  return this.then(null, onReject)
}

參考

v8是怎麼實現更快的 await ？深入理解 await 的執行機制
 V8中更快的非同步函式和promise
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