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JavaScript - Promise

Promise 的含义

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。

所谓 Promise,简单说就是一个容器,里面保存着某个未来才会结束的事件(通常是一个异步操作)的结果。从语法上说,Promise 是一个对象,从它可以获取异步操作的消息。Promise 提供统一的 API,各种异步操作都可以用同样的方法进行处理。

Promise 对象有以下两个特点:

  • 对象的状态不受外界影响。Promise 对象代表一个异步操作,有三种状态:pending(进行中)、fulfilled(已成功)和 rejected(已失败)。只有异步操作的结果,可以决定当前是哪一种状态,任何其他操作都无法改变这个状态。这也是 Promise 这个名字的由来,它的英语意思就是“承诺”,表示其他手段无法改变。
  • 一旦状态改变,就不会再变,任何时候都可以得到这个结果。Promise 对象的状态改变,只有两种可能:从 pending 变为 fulfilled 和从 pending 变为 rejected。只要这两种情况发生,状态就凝固了,不会再变了,会一直保持这个结果,这时就称为 resolved(已定型)。如果改变已经发生了,你再对 Promise 对象添加回调函数,也会立即得到这个结果。这与事件(Event)完全不同,事件的特点是,如果你错过了它,再去监听,是得不到结果的。

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。

Promise 也有一些缺点。

  • 首先,无法取消 Promise,一旦新建它就会立即执行,无法中途取消。
  • 其次,如果不设置回调函数,Promise 内部抛出的错误,不会反应到外部。
  • 第三,当处于 pending 状态时,无法得知目前进展到哪一个阶段(刚刚开始还是即将完成)。

基本用法

ES 6 规定,Promise 对象是一个构造函数,用来生成 Promise 实例。

下面代码创造了一个 Promise 实例。

javascript
const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  // ... some code

  if (/* 异步操作成功 */){
    resolve(value);
  } else {
    reject(error);
  }
});

Promise 构造函数接受一个函数作为参数,该函数的两个参数分别是 resolve 和 reject,它们是两个函数。

resolve 函数的作用是,将 Promise 对象的状态从“未完成”变为“成功”(即从 pending 变为 resolved),在异步操作成功时调用,并将异步操作的结果,作为参数传递出去;reject 函数的作用是,将 Promise 对象的状态从“未完成”变为“失败”(即从 pending 变为 rejected),在异步操作失败时调用,并将异步操作报出的错误,作为参数传递出去。

Promise 实例生成以后,可以用 then 方法分别指定 resolved 状态和 rejected 状态的回调函数。

javascript
promise.then(function(value) {
  // success
}, function(error) {
  // failure
});

then 方法可以接受两个回调函数作为参数。第一个回调函数是 Promise 对象的状态变为 resolved 时调用,第二个回调函数是 Promise 对象的状态变为 rejected 时调用。这两个函数都是可选的,不一定要提供。它们都接受 Promise 对象传出的值作为参数。

下面是一个 Promise 对象的简单例子。

javascript
function p() {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        console.log("我立马执行...");
        resolve("执行成功回调 then...");
        console.log("虽然在 resolve 之后,但我也立马执行...")
    });
}

p().then((value) => {
    console.log(value);
});
console.log("我在 then 之前执行...");
我立马执行...
虽然在 resolve 之后,但我也立马执行...
我在 then 之前执行...                 
执行成功回调 then...  

上面代码中,p 方法返回一个 Promise 实例,表示输出几句话以后才会发生的结果。当 Promise 实例内部所有逻辑执行完,回调 resolve 函数,使得 Promise 对象的状态从 pending 变为 fulfilled ,即已经 resolved,此时就会触发 then 方法绑定的回调函数。

  • Promise 新建后立即执行,所以首先输出的是 我立马执行...
  • then 方法指定的回调函数,将在当前脚本所有同步任务执行完才会执行,所以 执行成功回调 then... 最后输出

TIP

简单来说,在 Promise 内部定义了一系列逻辑操作,这些操作会在 resolve 和 reject 函数之前执行 (不管 resolve 和 reject 是否代码在前),因为这两个函数会根据这些逻辑执行的结果看是成功还是出错了,分别执行。此时只是改变 Promise 对象的状态,并将结果或是错误传出去,交由具体的回调函数执行。这里如果只执行 p(),那么 resolve 在改变 Promise 状态后就停止了,因为没指定成功后的操作,所以结束当前操作。

这就很明显,有个操作需要等结果要进一步处理,但是我又不想等了。在不影响后面逻辑的情况下,我们可以利用 Promise 将这个操作的处理过程押后,异步等待这个操作执行完再处理,转而继续执行主逻辑,提高了效率。

下面是一个用 Promise 对象实现的 Ajax 操作的例子。

javascript
const getJSON = function(url) {
  const promise = new Promise(function(resolve, reject){
    const handler = function() {
      if (this.readyState !== 4) {
        return;
      }
      if (this.status === 200) {
        resolve(this.response);
      } else {
        reject(new Error(this.statusText));
      }
    };
    const client = new XMLHttpRequest();
    client.open("GET", url);
    client.onreadystatechange = handler;
    client.responseType = "json";
    client.setRequestHeader("Accept", "application/json");
    client.send();

  });

  return promise;
};

getJSON("/posts.json").then(function(json) {
  console.log('Contents: ' + json);
}, function(error) {
  console.error('出错了', error);
});

上面代码中,getJSON是对 XMLHttpRequest 对象的封装,用于发出一个针对 JSON 数据的 HTTP 请求,并且返回一个 Promise 对象。需要注意的是,在 getJSON 内部,resolve 函数和 reject 函数调用时,都带有参数。

如果调用 resolve 函数和 reject 函数时带有参数,那么它们的参数会被传递给回调函数。reject 函数的参数通常是 Error 对象的实例,表示抛出的错误;resolve 函数的参数除了正常的值以外,还可能是另一个 Promise 实例,比如像下面这样。

javascript
let storeElephant = () => new Promise(resolve => {
    console.log("第一步,把冰箱门打开...");
    return resolve(new Promise(resolve => {
        console.log("第二步,把大象放进去...");
        return resolve(new Promise(resolve => {
            console.log("第三步,把冰箱门带上...");
            return resolve("大哥,搞定!");
        }))
    }))
})

storeElephant().then(value => console.log(value));
第一步,把冰箱门打开...
第二步,把大象放进去...
第三步,把冰箱门带上...
大哥,搞定!

TIP

一般来说,调用 resolve 或 reject 以后,Promise 的使命就完成了,后继操作应该放到 then 方法里面,而不应该直接写在 resolve 或 reject 的后面。所以,最好在它们前面加上 return 语句,这样就不会有意外。

链式调用

then()

Promise 实例具有 then 方法,也就是说,then 方法是定义在原型对象 Promise.prototype 上的。它的作用是为 Promise 实例添加状态改变时的回调函数。前面说过,then 方法的第一个参数是 resolved 状态的回调函数,第二个参数是 rejected 状态的回调函数,它们都是可选的。

then 的语法为:

javascript
getJSON("/posts.json").then(function(json) {
  return json.post;
}).then(function(post) {
  // ...
});


// 箭头函数的写法
getJSON("/post/1.json").then(
  post => getJSON(post.commentURL)
).then(
  comments => console.log("resolved: ", comments),
  err => console.log("rejected: ", err)
);
javascript
let fun = () => new Promise(resolve => {
    resolve(1);
})

fun().then(value => {
    console.log(value);
    return value;
})
.then(value => {
    console.log(value + 1);
    return value + 1;
}).then(value => console.log(value + 1));
1
2
3

采用链式的 then,可以指定一组按照次序调用的回调函数。这时,前一个回调函数,有可能返回的还是一个Promise对象(即有异步操作),这时后一个回调函数,就会等待该 Promise 对象的状态发生变化,才会被调用。

catch()

Promise.prototype.catch() 方法是 .then(null, rejection) 或 .then(undefined, rejection) 的别名,用于指定发生错误时的回调函数。

javascript
getJSON('/posts.json').then(function(posts) {
  // ...
}).catch(function(error) {
  // 处理 getJSON 和 前一个回调函数运行时发生的错误
  console.log('发生错误!', error);
});

上面代码中,getJSON() 方法返回一个 Promise 对象,如果该对象状态变为 resolved,则会调用 then() 方法指定的回调函数;如果异步操作抛出错误,状态就会变为 rejected,就会调用 catch() 方法指定的回调函数,处理这个错误。另外,then() 方法指定的回调函数,如果运行中抛出错误,也会被 catch() 方法捕获。

javascript
let fun = () => new Promise(resolve => {
    resolve(1);
})

fun().then(value => {
    console.log(value);
    throw new Error('test');
})
.catch(error => {
    console.log("出错了!")
    console.log(error);
});
1
出错了!                                              
Error: test                                           
    at xxx/xxx/test.js:7:11

一般来说,不要在 then() 方法里面定义 Reject 状态的回调函数(即 then 的第二个参数),总是使用 catch 方法。

finally()

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。该方法是 ES 9 引入标准的。

javascript
promise
.then(result => {···})
.catch(error => {···})
.finally(() => {···});

上面代码中,不管promise最后的状态,在执行完 then 或 catch 指定的回调函数以后,都会执行 finally 方法指定的回调函数。

下面是一个例子,服务器使用 Promise 处理请求,然后使用 finally 方法关掉服务器。

javascript
server.listen(port)
  .then(function () {
    // ...
  })
  .finally(server.stop);

finally 方法的回调函数不接受任何参数,这意味着没有办法知道,前面的 Promise 状态到底是 fulfilled 还是 rejected。这表明,finally 方法里面的操作,应该是与状态无关的,不依赖于 Promise 的执行结果。

allSettled

有时候,我们希望等到一组异步操作都结束了,不管每一个操作是成功还是失败,再进行下一步操作。但是,现有的 Promise 方法很难实现这个要求。

Promise.all() 方法只适合所有异步操作都成功的情况,如果有一个操作失败,就无法满足要求。

javascript
const urls = [url_1, url_2, url_3];
const requests = urls.map(x => fetch(x));

try {
  await Promise.all(requests);
  console.log('所有请求都成功。');
} catch {
  console.log('至少一个请求失败,其他请求可能还没结束。');
}

上面示例中,Promise.all() 可以确定所有请求都成功了,但是只要有一个请求失败,它就会报错,而不管另外的请求是否结束。

为了解决这个问题,ES 11 引入了 Promise.allSettled() 方法,用来确定一组异步操作是否都结束了(不管成功或失败)。所以,它的名字叫做”Settled“,包含了”fulfilled“和”rejected“两种情况。

Promise.allSettled() 方法接受一个数组作为参数,数组的每个成员都是一个 Promise 对象,并返回一个新的 Promise 对象。只有等到参数数组的所有 Promise 对象都发生状态变更(不管是 fulfilled 还是 rejected),返回的 Promise 对象才会发生状态变更。

javascript
const promises = [
  fetch('/api-1'),
  fetch('/api-2'),
  fetch('/api-3'),
];

await Promise.allSettled(promises);
removeLoadingIndicator();

上面示例中,数组 promises 包含了三个请求,只有等到这三个请求都结束了(不管请求成功还是失败),removeLoadingIndicator() 才会执行。

该方法返回的新的 Promise 实例,一旦发生状态变更,状态总是 fulfilled,不会变成 rejected。状态变成 fulfilled 后,它的回调函数会接收到一个数组作为参数,该数组的每个成员对应前面数组的每个 Promise 对象。

javascript
const resolved = Promise.resolve(42);
const rejected = Promise.reject(-1);

const allSettledPromise = Promise.allSettled([resolved, rejected]);

allSettledPromise.then(function (results) {
  console.log(results);
});
// [
//    { status: 'fulfilled', value: 42 },
//    { status: 'rejected', reason: -1 }
// ]

results 的每个成员是一个对象,对象的格式是固定的,对应异步操作的结果。

javascript
// 异步操作成功时
{status: 'fulfilled', value: value}

// 异步操作失败时
{status: 'rejected', reason: reason}

成员对象的 status 属性的值只可能是字符串 fulfilled 或字符串 rejected,用来区分异步操作是成功还是失败。如果是成功(fulfilled),对象会有 value 属性,如果是失败(rejected),会有 reason 属性,对应两种状态时前面异步操作的返回值。

TIP

类似的几个有 all、any 方法,和 allSettled 方法类似,只是对应情况不同。

Promise.resolve()

Promise.resolve() 等价于下面的写法。

javascript
Promise.resolve('foo')
// 等价于
new Promise(resolve => resolve('foo'))

Promise.resolve() 方法的参数分成四种情况。

(1)参数是一个 Promise 实例

如果参数是 Promise 实例,那么 Promise.resolve 将不做任何修改、原封不动地返回这个实例。

(2)参数是一个 thenable 对象

thenable 对象指的是具有 then 方法的对象,比如下面这个对象。

javascript
let thenable = {
  then: function(resolve, reject) {
    resolve(42);
  }
};

Promise.resolve() 方法会将这个对象转为 Promise 对象,然后就立即执行 thenable 对象的 then() 方法。

javascript
let thenable = {
  then: function(resolve, reject) {
    resolve(42);
  }
};

let p1 = Promise.resolve(thenable);
p1.then(function (value) {
  console.log(value);  // 42
});

上面代码中,thenable 对象的 then() 方法执行后,对象 p1 的状态就变为 resolved,从而立即执行最后那个 then() 方法指定的回调函数,输出 42。

(3)参数不是具有 then() 方法的对象,或根本就不是对象

如果参数是一个原始值,或者是一个不具有 then() 方法的对象,则 Promise.resolve() 方法返回一个新的 Promise 对象,状态为 resolved。

javascript
const p = Promise.resolve('Hello');

p.then(function (s) {
  console.log(s)
});
// Hello

上面代码生成一个新的 Promise 对象的实例 p。由于字符串 Hello 不属于异步操作(判断方法是字符串对象不具有 then 方法),返回 Promise 实例的状态从一生成就是 resolved,所以回调函数会立即执行。Promise.resolve() 方法的参数,会同时传给回调函数。

(4)不带有任何参数

Promise.resolve() 方法允许调用时不带参数,直接返回一个 resolved 状态的 Promise 对象。

所以,如果希望得到一个 Promise 对象,比较方便的方法就是直接调用 Promise.resolve() 方法。

javascript
const p = Promise.resolve();

p.then(function () {
  // ...
});

上面代码的变量 p 就是一个 Promise 对象。

需要注意的是,立即 resolve() 的 Promise 对象,是在本轮“事件循环”(event loop)的结束时执行,而不是在下一轮“事件循环”的开始时。

javascript
setTimeout(function () {
  console.log('three');
}, 0);

Promise.resolve().then(function () {
  console.log('two');
});

console.log('one');

// one
// two
// three

上面代码中,setTimeout(fn, 0) 在下一轮“事件循环”开始时执行,Promise.resolve() 在本轮“事件循环”结束时执行,console.log('one') 则是立即执行,因此最先输出。

Promise.reject()

Promise.reject(reason) 方法也会返回一个新的 Promise 实例,该实例的状态为 rejected。

javascript
const p = Promise.reject('出错了');
// 等同于
const p = new Promise((resolve, reject) => reject('出错了'))

p.then(null, function (s) {
  console.log(s)
});
// 出错了

上面代码生成一个 Promise 对象的实例 p,状态为 rejected,回调函数会立即执行。

Promise.reject() 方法的参数,会原封不动地作为 reject 的理由,变成后续方法的参数。

javascript
Promise.reject('出错了')
.catch(e => {
  console.log(e === '出错了')
})
// true

上面代码中,Promise.reject() 方法的参数是一个字符串,后面 catch() 方法的参数 e 就是这个字符串。

Promise.try()

javascript
try {
  database.users.get({id: userId})
  .then(...)
  .catch(...)
} catch (e) {
  // ...
}

上面这样的写法就很笨拙了,这时就可以统一用 promise.catch() 捕获所有同步和异步的错误。

javascript
Promise.try(() => database.users.get({id: userId}))
  .then(...)
  .catch(...)

事实上,Promise.try 就是模拟 try 代码块,就像 promise.catch 模拟的是 catch 代码块。