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Promise实现原理(附源码)

2018-09-16 20:00 前端大全

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来源:面条

https://juejin.im/post/5b83cb5ae51d4538cc3ec354


本篇文章主要在于探究 Promise 的实现原理,带领大家一步一步实现一个 Promise , 不对其用法做说明,如果读者还对Promise的用法不了解,可以查看阮一峰老师的ES6 Promise教程。


接下来,带你一步一步实现一个 Promise


1. Promise 基本结构


new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('FULFILLED')
  }, 1000)
})


构造函数Promise必须接受一个函数作为参数,我们称该函数为handle,handle又包含resolve和reject两个参数,它们是两个函数。


定义一个判断一个变量是否为函数的方法,后面会用到


// 判断变量否为function
const isFunction = variable => typeof variable === 'function'


首先,我们定义一个名为 MyPromise 的 Class,它接受一个函数 handle 作为参数


class MyPromise {
  constructor (handle) {
    if (!isFunction(handle)) {
      throw new Error('MyPromise must accept a function as a parameter')
    }
  }
}


2. Promise 状态和值


Promise 对象存在以下三种状态:


  • Pending(进行中)

  • Fulfilled(已成功)

  • Rejected(已失败)


状态只能由 Pending 变为 Fulfilled 或由 Pending 变为 Rejected ,且状态改变之后不会在发生变化,会一直保持这个状态。


Promise的值是指状态改变时传递给回调函数的值


上文中handle函数包含 resolve 和 reject 两个参数,它们是两个函数,可以用于改变 Promise 的状态和传入 Promise 的值


new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('FULFILLED')
  }, 1000)
})


这里 resolve 传入的 "FULFILLED" 就是 Promise 的值


resolve 和 reject


  • resolve : 将Promise对象的状态从 Pending(进行中) 变为 Fulfilled(已成功)

  • reject : 将Promise对象的状态从 Pending(进行中) 变为 Rejected(已失败)

  • resolve 和 reject 都可以传入任意类型的值作为实参,表示 Promise 对象成功(Fulfilled)和失败(Rejected)的值


了解了 Promise 的状态和值,接下来,我们为 MyPromise 添加状态属性和值


首先定义三个常量,用于标记Promise对象的三种状态


// 定义Promise的三种状态常量
const PENDING = 'PENDING'
const FULFILLED = 'FULFILLED'
const REJECTED = 'REJECTED'


再为 MyPromise 添加状态和值,并添加状态改变的执行逻辑


class MyPromise {
  constructor (handle) {
    if (!isFunction(handle)) {
      throw new Error('MyPromise must accept a function as a parameter')
    }
    // 添加状态
    this._status = PENDING
    // 添加状态
    this._value = undefined
    // 执行handle
    try {
      handle(this._resolve.bind(this), this._reject.bind(this)) 
    } catch (err) {
      this._reject(err)
    }
  }
  // 添加resovle时执行的函数
  _resolve (val) {
    if (this._status !== PENDING) return
    this._status = FULFILLED
    this._value = val
  }
  // 添加reject时执行的函数
  _reject (err) { 
    if (this._status !== PENDING) return
    this._status = REJECTED
    this._value = err
  }
}


这样就实现了 Promise 状态和值的改变。下面说一说 Promise 的核心: then 方法


3. Promise 的 then 方法


Promise 对象的 then 方法接受两个参数:


promise.then(onFulfilled, onRejected)


参数可选


onFulfilled 和 onRejected 都是可选参数。


  • 如果 onFulfilled 或 onRejected 不是函数,其必须被忽略


onFulfilled 特性

    如果 onFulfilled 是函数:


  • 当 promise 状态变为成功时必须被调用,其第一个参数为 promise 成功状态传入的值( resolve 执行时传入的值)

  • 在 promise 状态改变前其不可被调用

  • 其调用次数不可超过一次


onRejected 特性

    如果 onRejected 是函数:


  • 当 promise 状态变为失败时必须被调用,其第一个参数为 promise 失败状态传入的值( reject 执行时传入的值)

  • 在 promise 状态改变前其不可被调用

  • 其调用次数不可超过一次


多次调用

    then 方法可以被同一个 promise 对象调用多次


  • 当 promise 成功状态时,所有 onFulfilled 需按照其注册顺序依次回调

  • 当 promise 失败状态时,所有 onRejected 需按照其注册顺序依次回调


返回


then 方法必须返回一个新的 promise 对象


promise2 = promise1.then(onFulfilled, onRejected);


因此 promise 支持链式调用


promise1.then(onFulfilled1, onRejected1).then(onFulfilled2, onRejected2);


这里涉及到 Promise 的执行规则,包括“值的传递”和“错误捕获”机制:

1、如果 onFulfilled 或者 onRejected 返回一个值 x ,则运行下面的 Promise 解决过程:[[Resolve]](promise2, x)


  • 若 x 不为 Promise ,则使 x 直接作为新返回的 Promise 对象的值, 即新的onFulfilled 或者 onRejected 函数的参数.

  • 若 x 为 Promise ,这时后一个回调函数,就会等待该 Promise 对象(即 x )的状态发生变化,才会被调用,并且新的 Promise 状态和 x 的状态相同。


下面的例子用于帮助理解:


let promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve()
  }, 1000)
})
promise2 = promise1.then(res => {
  // 返回一个普通值
  return '这里返回一个普通值'
})
promise2.then(res => {
  console.log(res) //1秒后打印出:这里返回一个普通值
})


let promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve()
  }, 1000)
})
promise2 = promise1.then(res => {
  // 返回一个Promise对象
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
     resolve('这里返回一个Promise')
    }, 2000)
  })
})
promise2.then(res => {
  console.log(res) //3秒后打印出:这里返回一个Promise
})


2、如果 onFulfilled 或者onRejected 抛出一个异常 e ,则 promise2 必须变为失败(Rejected),并返回失败的值 e,例如:


let promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('success')
  }, 1000)
})
promise2 = promise1.then(res => {
  throw new Error('这里抛出一个异常e')
})
promise2.then(res => {
  console.log(res)
}, err => {
  console.log(err) //1秒后打印出:这里抛出一个异常e
})


3、如果onFulfilled 不是函数且 promise1 状态为成功(Fulfilled), promise2 必须变为成功(Fulfilled)并返回 promise1 成功的值,例如:


let promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('success')
  }, 1000)
})
promise2 = promise1.then('这里的onFulfilled本来是一个函数,但现在不是')
promise2.then(res => {
  console.log(res) // 1秒后打印出:success
}, err => {
  console.log(err)
})


4、如果 onRejected 不是函数且 promise1 状态为失败(Rejected),promise2必须变为失败(Rejected) 并返回 promise1 失败的值,例如:


let promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('fail')
  }, 1000)
})
promise2 = promise1.then(res => res, '这里的onRejected本来是一个函数,但现在不是')
promise2.then(res => {
  console.log(res)
}, err => {
  console.log(err)  // 1秒后打印出:fail
})


根据上面的规则,我们来为 完善 MyPromise

修改 constructor : 增加执行队列

由于 then 方法支持多次调用,我们可以维护两个数组,将每次 then 方法注册时的回调函数添加到数组中,等待执行


constructor (handle) {
  if (!isFunction(handle)) {
    throw new Error('MyPromise must accept a function as a parameter')
  }
  // 添加状态
  this._status = PENDING
  // 添加状态
  this._value = undefined
  // 添加成功回调函数队列
  this._fulfilledQueues = []
  // 添加失败回调函数队列
  this._rejectedQueues = []
  // 执行handle
  try {
    handle(this._resolve.bind(this), this._reject.bind(this)) 
  } catch (err) {
    this._reject(err)
  }
}


添加then方法

首先,then 返回一个新的 Promise 对象,并且需要将回调函数加入到执行队列中


// 添加then方法
then (onFulfilled, onRejected) {
  const { _value, _status } = this
  switch (_status) {
    // 当状态为pending时,将then方法回调函数加入执行队列等待执行
    case PENDING:
      this._fulfilledQueues.push(onFulfilled)
      this._rejectedQueues.push(onRejected)
      break
    // 当状态已经改变时,立即执行对应的回调函数
    case FULFILLED:
      onFulfilled(_value)
      break
    case REJECTED:
      onRejected(_value)
      break
  }
  // 返回一个新的Promise对象
  return new MyPromise((onFulfilledNext, onRejectedNext) => {
  })
}

那返回的新的 Promise 对象什么时候改变状态?改变为哪种状态呢?


根据上文中 then 方法的规则,我们知道返回的新的 Promise 对象的状态依赖于当前 then 方法回调函数执行的情况以及返回值,例如 then 的参数是否为一个函数、回调函数执行是否出错、返回值是否为 Promise 对象。

我们来进一步完善 then 方法:

// 添加then方法
then (onFulfilled, onRejected) {
  const { _value, _status } = this
  // 返回一个新的Promise对象
  return new MyPromise((onFulfilledNext, onRejectedNext) => {
    // 封装一个成功时执行的函数
    let fulfilled = value => {
      try {
        if (!isFunction(onFulfilled)) {
          onFulfilledNext(value)
        } else {
          let res =  onFulfilled(value);
          if (res instanceof MyPromise) {
            // 如果当前回调函数返回MyPromise对象,必须等待其状态改变后在执行下一个回调
            res.then(onFulfilledNext, onRejectedNext)
          } else {
            //否则会将返回结果直接作为参数,传入下一个then的回调函数,并立即执行下一个then的回调函数
            onFulfilledNext(res)
          }
        }
      } catch (err) {
        // 如果函数执行出错,新的Promise对象的状态为失败
        onRejectedNext(err)
      }
    }
    // 封装一个失败时执行的函数
    let rejected = error => {
      try {
        if (!isFunction(onRejected)) {
          onRejectedNext(error)
        } else {
            let res = onRejected(error);
            if (res instanceof MyPromise) {
              // 如果当前回调函数返回MyPromise对象,必须等待其状态改变后在执行下一个回调
              res.then(onFulfilledNext, onRejectedNext)
            } else {
              //否则会将返回结果直接作为参数,传入下一个then的回调函数,并立即执行下一个then的回调函数
              onFulfilledNext(res)
            }
        }
      } catch (err) {
        // 如果函数执行出错,新的Promise对象的状态为失败
        onRejectedNext(err)
      }
    }
    switch (_status) {
      // 当状态为pending时,将then方法回调函数加入执行队列等待执行
      case PENDING:
        this._fulfilledQueues.push(fulfilled)
        this._rejectedQueues.push(rejected)
        break
      // 当状态已经改变时,立即执行对应的回调函数
      case FULFILLED:
        fulfilled(_value)
        break
      case REJECTED:
        rejected(_value)
        break
    }
  })
}


这一部分可能不太好理解,读者需要结合上文中 then 方法的规则来细细的分析。


接着修改 _resolve 和 _reject :依次执行队列中的函数

当 resolve 或  reject 方法执行时,我们依次提取成功或失败任务队列当中的函数开始执行,并清空队列,从而实现 then 方法的多次调用,实现的代码如下:


// 添加resovle时执行的函数
_resolve (val) {
  if (this._status !== PENDING) return
  // 依次执行成功队列中的函数,并清空队列
  const run = () => {
    this._status = FULFILLED
    this._value = val
    let cb;
    while (cb = this._fulfilledQueues.shift()) {
      cb(val)
    }
  }
  // 为了支持同步的Promise,这里采用异步调用
  setTimeout(() => run(), 0)
}
// 添加reject时执行的函数
_reject (err) { 
  if (this._status !== PENDING) return
  // 依次执行失败队列中的函数,并清空队列
  const run = () => {
    this._status = REJECTED
    this._value = err
    let cb;
    while (cb = this._rejectedQueues.shift()) {
      cb(err)
    }
  }
  // 为了支持同步的Promise,这里采用异步调用
  setTimeout(run, 0)
}


这里还有一种特殊的情况,就是当 resolve 方法传入的参数为一个 Promise 对象时,则该 Promise 对象状态决定当前 Promise 对象的状态。


const p1 = new Promise(function (resolve, reject{
  // ...
});

const p2 = new Promise(function (resolve, reject{
  // ...
  resolve(p1);
})


上面代码中,p1 和 p2 都是 Promise 的实例,但是 p2 的resolve方法将 p1 作为参数,即一个异步操作的结果是返回另一个异步操作。


注意,这时 p1 的状态就会传递给 p2,也就是说,p1 的状态决定了 p2 的状态。如果 p1 的状态是Pending,那么 p2 的回调函数就会等待 p1 的状态改变;如果 p1 的状态已经是 Fulfilled 或者 Rejected,那么 p2 的回调函数将会立刻执行。


我们来修改_resolve来支持这样的特性


  // 添加resovle时执行的函数
  _resolve (val) {
    const run = () => {
      if (this._status !== PENDING) return
      // 依次执行成功队列中的函数,并清空队列
      const runFulfilled = (value) => {
        let cb;
        while (cb = this._fulfilledQueues.shift()) {
          cb(value)
        }
      }
      // 依次执行失败队列中的函数,并清空队列
      const runRejected = (error) => {
        let cb;
        while (cb = this._rejectedQueues.shift()) {
          cb(error)
        }
      }
      /* 如果resolve的参数为Promise对象,则必须等待该Promise对象状态改变后,
        当前Promsie的状态才会改变,且状态取决于参数Promsie对象的状态
      */

      if (val instanceof MyPromise) {
        val.then(value => {
          this._value = value
          this._status = FULFILLED
          runFulfilled(value)
        }, err => {
          this._value = err
          this._status = REJECTED
          runRejected(err)
        })
      } else {
        this._value = val
        this._status = FULFILLED
        runFulfilled(val)
      }
    }
    // 为了支持同步的Promise,这里采用异步调用
    setTimeout(run, 0)
  }


这样一个Promise就基本实现了,现在我们来加一些其它的方法


catch 方法


相当于调用 then 方法, 但只传入 Rejected 状态的回调函数


// 添加catch方法
catch (onRejected) {
  return this.then(undefined, onRejected)
}


静态 resolve 方法


// 添加静态resolve方法
static resolve (value{
  // 如果参数是MyPromise实例,直接返回这个实例
  if (value instanceof MyPromise) return value
  return new MyPromise(resolve => resolve(value))
}


静态 reject 方法


// 添加静态reject方法
static reject (value{
  return new MyPromise((resolve ,reject) => reject(value))
}


静态 all 方法

// 添加静态all方法
static all (list) {
  return new MyPromise((resolve, reject) => {
    /**
     * 返回值的集合
     */

    let values = []
    let count = 0
    for (let [i, p] of list.entries()) {
      // 数组参数如果不是MyPromise实例,先调用MyPromise.resolve
      this.resolve(p).then(res => {
        values[i] = res
        count++
        // 所有状态都变成fulfilled时返回的MyPromise状态就变成fulfilled
        if (count === list.length) resolve(values)
      }, err => {
        // 有一个被rejected时返回的MyPromise状态就变成rejected
        reject(err)
      })
    }
  })
}


静态 race 方法


// 添加静态race方法
static race (list) {
  return new MyPromise((resolve, reject) => {
    for (let p of list) {
      // 只要有一个实例率先改变状态,新的MyPromise的状态就跟着改变
      this.resolve(p).then(res => {
        resolve(res)
      }, err => {
        reject(err)
      })
    }
  })
}


finally 方法


finally 方法用于指定不管 Promise 对象最后状态如何,都会执行的操作


finally (cb) {
  return this.then(
    value  => MyPromise.resolve(cb()).then(() => value),
    reason => MyPromise.resolve(cb()).then(() => { throw reason })
  );
};


这样一个完整的 Promsie 就实现了,大家对 Promise 的原理也有了解,可以让我们在使用Promise的时候更加清晰明了。

完整代码如下


  // 判断变量否为function
  const isFunction = variable => typeof variable === 'function'
  // 定义Promise的三种状态常量
  const PENDING = 'PENDING'
  const FULFILLED = 'FULFILLED'
  const REJECTED = 'REJECTED'

  class MyPromise {
    constructor (handle) {
      if (!isFunction(handle)) {
        throw new Error('MyPromise must accept a function as a parameter')
      }
      // 添加状态
      this._status = PENDING
      // 添加状态
      this._value = undefined
      // 添加成功回调函数队列
      this._fulfilledQueues = []
      // 添加失败回调函数队列
      this._rejectedQueues = []
      // 执行handle
      try {
        handle(this._resolve.bind(this), this._reject.bind(this)) 
      } catch (err) {
        this._reject(err)
      }
    }
    // 添加resovle时执行的函数
    _resolve (val) {
      const run = () => {
        if (this._status !== PENDING) return
        // 依次执行成功队列中的函数,并清空队列
        const runFulfilled = (value) => {
          let cb;
          while (cb = this._fulfilledQueues.shift()) {
            cb(value)
          }
        }
        // 依次执行失败队列中的函数,并清空队列
        const runRejected = (error) => {
          let cb;
          while (cb = this._rejectedQueues.shift()) {
            cb(error)
          }
        }
        /* 如果resolve的参数为Promise对象,则必须等待该Promise对象状态改变后,
          当前Promsie的状态才会改变,且状态取决于参数Promsie对象的状态
        */

        if (val instanceof MyPromise) {
          val.then(value => {
            this._value = value
            this._status = FULFILLED
            runFulfilled(value)
          }, err => {
            this._value = err
            this._status = REJECTED
            runRejected(err)
          })
        } else {
          this._value = val
          this._status = FULFILLED
          runFulfilled(val)
        }
      }
      // 为了支持同步的Promise,这里采用异步调用
      setTimeout(run, 0)
    }
    // 添加reject时执行的函数
    _reject (err) { 
      if (this._status !== PENDING) return
      // 依次执行失败队列中的函数,并清空队列
      const run = () => {
        this._status = REJECTED
        this._value = err
        let cb;
        while (cb = this._rejectedQueues.shift()) {
          cb(err)
        }
      }
      // 为了支持同步的Promise,这里采用异步调用
      setTimeout(run, 0)
    }
    // 添加then方法
    then (onFulfilled, onRejected) {
      const { _value, _status } = this
      // 返回一个新的Promise对象
      return new MyPromise((onFulfilledNext, onRejectedNext) => {
        // 封装一个成功时执行的函数
        let fulfilled = value => {
          try {
            if (!isFunction(onFulfilled)) {
              onFulfilledNext(value)
            } else {
              let res =  onFulfilled(value);
              if (res instanceof MyPromise) {
                // 如果当前回调函数返回MyPromise对象,必须等待其状态改变后在执行下一个回调
                res.then(onFulfilledNext, onRejectedNext)
              } else {
                //否则会将返回结果直接作为参数,传入下一个then的回调函数,并立即执行下一个then的回调函数
                onFulfilledNext(res)
              }
            }
          } catch (err) {
            // 如果函数执行出错,新的Promise对象的状态为失败
            onRejectedNext(err)
          }
        }
        // 封装一个失败时执行的函数
        let rejected = error => {
          try {
            if (!isFunction(onRejected)) {
              onRejectedNext(error)
            } else {
                let res = onRejected(error);
                if (res instanceof MyPromise) {
                  // 如果当前回调函数返回MyPromise对象,必须等待其状态改变后在执行下一个回调
                  res.then(onFulfilledNext, onRejectedNext)
                } else {
                  //否则会将返回结果直接作为参数,传入下一个then的回调函数,并立即执行下一个then的回调函数
                  onFulfilledNext(res)
                }
            }
          } catch (err) {
            // 如果函数执行出错,新的Promise对象的状态为失败
            onRejectedNext(err)
          }
        }
        switch (_status) {
          // 当状态为pending时,将then方法回调函数加入执行队列等待执行
          case PENDING:
            this._fulfilledQueues.push(fulfilled)
            this._rejectedQueues.push(rejected)
            break
          // 当状态已经改变时,立即执行对应的回调函数
          case FULFILLED:
            fulfilled(_value)
            break
          case REJECTED:
            rejected(_value)
            break
        }
      })
    }
    // 添加catch方法
    catch (onRejected) {
      return this.then(undefined, onRejected)
    }
    // 添加静态resolve方法
    static resolve (value) {
      // 如果参数是MyPromise实例,直接返回这个实例
      if (value instanceof MyPromise) return value
      return new MyPromise(resolve => resolve(value))
    }
    // 添加静态reject方法
    static reject (value) {
      return new MyPromise((resolve ,reject) => reject(value))
    }
    // 添加静态all方法
    static all (list) {
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        /**
         * 返回值的集合
         */

        let values = []
        let count = 0
        for (let [i, p] of list.entries()) {
          // 数组参数如果不是MyPromise实例,先调用MyPromise.resolve
          this.resolve(p).then(res => {
            values[i] = res
            count++
            // 所有状态都变成fulfilled时返回的MyPromise状态就变成fulfilled
            if (count === list.length) resolve(values)
          }, err => {
            // 有一个被rejected时返回的MyPromise状态就变成rejected
            reject(err)
          })
        }
      })
    }
    // 添加静态race方法
    static race (list) {
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        for (let p of list) {
          // 只要有一个实例率先改变状态,新的MyPromise的状态就跟着改变
          this.resolve(p).then(res => {
            resolve(res)
          }, err => {
            reject(err)
          })
        }
      })
    }
    finally (cb) {
      return this.then(
        value  => MyPromise.resolve(cb()).then(() => value),
        reason => MyPromise.resolve(cb()).then(() => { throw reason })
      );
    }
  }


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