前端的异步解决方案之Promise和Await-Async

异步编程模式在前端开发过程中，显得越来越重要。从最开始的XHR到封装后的Ajax都在试图解决异步编程过程中的问题。随着ES6新标准的出来，处理异步数据流的解决方案又有了新的变化。Promise就是这其中的一个。我们都知道，在传统的ajax请求中，当异步请求之间的数据存在依赖关系的时候，就可能产生很难看的多层回调，俗称”回调地狱”（callback hell）。另一方面，往往错误处理的代码和正常的业务代码耦合在一起，造成代码会极其难看。为了让编程更美好，我们就需要引入promise来降低异步编程的复杂性。

Promise

Promise 对象是一个返回值的代理，这个返回值在promise对象创建时未必已知。它允许你为异步操作的成功返回值或失败信息指定处理方法。 这使得异步方法可以像同步方法那样返回值：异步方法会返回一个包含了原返回值的 promise 对象来替代原返回值。 ——MDN

我们来看一下官方定义，Promise实际上就是一个特殊的Javascript对象，反映了”异步操作的最终值”。”Promise”直译过来有预期的意思，因此，它也代表了某种承诺，即无论你异步操作成功与否，这个对象最终都会返回一个值给你。
先写一个简单的demo来直观感受一下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

const promise = new Promise((resolve, reject) => { $.ajax('https://github.com/users', (value) => { resolve(value); }).fail((err) => { reject(err); }); });   promise.then((value) => { console.log(value); },(err) => { console.log(err); }); //也可以采取下面这种写法 promise.then(value => console.log(value)).catch(err => console.log(err));

上面的例子，会在Ajax请求成功后调用resolve回调函数来处理结果，如果请求失败则调用reject回调函数来处理错误。Promise对象内部包含三种状态，分别为pending,fulfilled和rejected。这三种状态可以类比于我们平常在ajax数据请求过程的pending,success,error。一开始请求发出后，状态是Pending,表示正在等待处理完毕，这个状态是中间状态而且是单向不可逆的。成功获得值后状态就变为fulfilled，然后将成功获取到的值存储起来，后续可以通过调用then方法传入的回调函数来进一步处理。而如果失败了的话，状态变为rejected,错误可以选择抛出（throw)或者调用reject方法来处理。

请求的几个状态：

1. pending（ 中间状态）—> fulfilled , rejected
2. fulfilled（最终态）—> 返回value 不可变
3. rejected（最终态） —> 返回reason 不可变

如图所示：

promises

promise

一个promise内部可以返回另一个promise，这样就可以进行层级调用。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

const getAllUsers = new Promise((resolve, reject) => { $.ajax('https://github.com/users', (value) => { resolve(value); }).fail((err) => { reject(err); }); });   const getUserProfile = function(username) { return new Promise((resolve, reject) => { $.ajax('https://github.com/users' + username, (value) => { resolve(value); }).fail((err) => { reject(err); }); };   getAllUsers.then((users) => { //获取第一个用户的信息 return getUserProfile(users[0]); }).then((profile) => { console.log(profile) }).catch(err => console.log(err));

Promise实现原理

目前，有多种Promise的实现方式，我选择了https://github.com/then/promise的源码进行阅读。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

function Promise(fn) { var state = null; //用以保存处理状态，true为fulfilled状态，false为rejected状态 var value = null; //用以保存处理结果值 var deferreds = []; var self = this; this.then = function(onFulfilled, onRejected) { return new self.constructor( function(resolve, reject) {...} ); }; //返回一个延迟处理函数，调用这个方法，就能触发用户传入的处理函数，分别对应处理promise的fulfilled状态和rejected状态   function handle(deferred) {...} //延迟队列处理   function resolve(newValue) {...} //更新value值，并把state更新为true,代表结果正常   function reject(newValue) {...} //更新vlaue值，并把state更新为false,代表结果错误，这个value值就是错误原因方便后面调用处理   function finale() {...} //清空异步队列   doResolve(fn, resolve, reject); //调用resolve和reject两个回调函数处理结果 }

通过阅读promise的源码，我们可以很清楚地看到，在构建一个promise对象的时候，是利用函数式编程的特性，如惰性求值和部分求值等来进行将异步处理的。而处理多线程并发的机制就是利用setTimeout(fn,0)这个技巧。

构造Promise

Promise构造函数的初始函数需要有两个参数，resolve和reject，分别对应fulfilled和rejected两个状态的处理。

1 2 3 4 5 6 7 8

var promise = new Promise((resolve, reject) => { try { var value = doSomething(); resolve(value); } catch(err) { reject(err); } });

Promise的常用方法

1.Promise.all(iterator):

​ 返回一个新的promise对象，其中所有promise的对象成功触发的时候，该对象才会触发成功，若有任何一个发成错误，就会触发改对象的失败方法。成功触发的返回值是所有promise对象返回值组成的数组。直接看例子吧：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

//设置三个任务 const tasks = { task1() { return new Promise(...); //return 1 },   task2() { return new Promise(...); // return 2 },   task3() { return new Promise(...); // return 3 } };   //列表中的所有任务会并发执行，当所有任务执行状态都为fulfilled后，执行then方法 Promise.all([tasks.task1(), tasks.task2(), tasks.task3()]).then(result => console.log(result)); //最终结果为：[1,2,3]

2.Promise.race(iterable): 返回一个新的promise对象，其回调函数迭代遍历每个值，分别处理。同样都是传入一组promise对象进行处理，同Promise.all不同的是，只要其中有一个promise的状态变为fulfilled或rejected，就会调用后续的操作。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

//设置三个任务 const tasks = { task1() { return new Promise(...); //return 1 },   task2() { return new Promise(...); // return 2 },   task3() { return new Promise(...); // return 3 } };   //列表中的所有任务会并发执行，只要有一个promise对象出现结果，就会执行then方法 Promise.race([tasks.task1(), tasks.task2(), tasks.task3()]).then(result => console.log(result)); //假设任务1最开始返回结果，则控制台打印结果为`1`

3.Promise.reject(reason)： 返回一个新的promise对象，用reason值直接将状态变为rejected。

1 2 3 4 5

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => { reject('Failed'); });   const promise2 = Promise.reject('Failed');

上面两种写法是等价的。

4.Promise.resolve(value): 返回一个新的promise对象，这个promise对象是被resolved的。

与reject类似，下面这两种写法也是等价的。

1 2 3 4 5

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => { resolve('Success'); });   const promise2 = Promise.resolve('Success');

5.then 利用这个方法访问值或者错误原因。其回调函数就是用来处理异步处理返回值的。

6.catch 利用这个方法捕获错误，并处理。

Generator & Iterator 迭代器和生成器

虽然Promise解决了回调地狱（callback hell)的问题，但是仍然需要在使用的时候考虑到非同步的情况，而有没有什么办法能让异步处理的代码写起来更简单呢？在介绍解决方案之前，我们先来介绍一下ES6中有的迭代器和生成器。
迭代器(Iterator)，顾名思义，它的作用就是用来迭代遍历集合对象。
在ES6语法中迭代器是一个有next方法的对象，可以利用Symbol.iterator的标志返回一个迭代器。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

const getNum = { [Symbol.iterator]() { let arr = [1,2,3]; let i = 0; return { next() { return i < arr.length ? {value: arr[i++]} : {done: true}; } } } }   //利用for...of语法遍历迭代器 for(const num of getNum) { console.log(num); }

而生成器(Generator)可以看做一个特殊的迭代器，你可以不用纠结迭代器的定义形式，使用更加友好地方式实现代码逻辑。
先来看一段简单的代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

function* getNum() { yield 1; yield 2; yield 3; } //调用生成器，生成一个可迭代的对象 const gen = getNum();   gen.next(); // {value: 1, done: false} gen.next(); // {value: 2, done: false} gen.next(); // {value: 3, done: true}

生成器函数的定义需要使用function*的形式，这也是它和普通函数定义的区别。yield是一个类似return的关键字，当代码执行到这里的时候，会暂停当前函数的执行，并保存当前的堆栈信息，返回yield后面跟着表达式的值，这个值就是上面代码所看到的value所对应的值。而done这个属性表示是否还有更多的元素。当done为true的时候，就表明这个迭代过程结束了。需要注意的是这个next方法其实传入参数，这个参数表示上一个yield语句的返回值，如果你给next方法传入了参数，就会将上一次yield语句的值设置为对应值。

利用generator的异步处理

先来看一下下面这段代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

function getFirstName() { setTimeout(() => { gen.next('hello'); },2000); }   function getLastName() { setTimeout(() => { gen.next('world'); },1000); }   function* say() { let firstName = yield getFirstName(); let lastName = yield getLastName(); console.log(firstName + lastName); }   var gen = say();   gen.next(); // {value: undefined, done: false} //helloworld

我们可以发现，当第一次调用gen.next()后，程序执行到第一个yield语句就中断了,而在getFirstName里显式地将上一个yield语句的返回值改为hello,触发了第二yield语句的执行。以此类推，最终就打印出我们想要的结果了。

spawn函数

我们可以考虑把上面的代码改写一下，在这里将Promise和Generator结合起来，将异步操作用Promise对象封装好，然后，resolve出去，而创建一个spawn函数，这个函数的作用是自动触发generator的next方法。来看一下代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

function getFirstName() { return new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { resolve('hello'); }, 2000); }); }   function getLastName() { return new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { resolve('world'); }, 1000); }); }   function* say() { let firstName = yield getFirstName(); let lastName = yield getLastName(); console.log(firstName + lastName); }   function spawn(generator) { return new Promise((resolve, reject) => { var onResult = (lastPromiseResult) => { var {value, done} = generator.next(lastPromiseResult); if(!done) { value.then(onResult, reject); }else { resolve(value); } } onResult(); }); }   spawn(say()).then((value) => {console.log(value)});

到这里，这个解决方案就很接近接下来要介绍的async/await的实现方式了。

Async/Await

这两个关键字其实是一起使用的，async函数其实就相当于funciton *的作用，而await就相当与yield的作用。而在async/await机制中，自动包含了我们上述封装出来的spawn自动执行函数。
利用这两个新的关键字，可以让代码更加简洁和明了：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

function getFirstName() { return new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { console.log('hello'); resolve('hello'); }, 2000); }); }   function getLastName() { return new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { console.log('world'); resolve('world'); }, 1000); }); }   async function say() { let firstName = await getFirstName(); let secondName = await getLastName(); return firstName + lastName; }   console.log(say());

执行结果为，先等待2秒打印hello,再等待1秒打印world，最后打印’helloworld’，与预期的执行顺序是一致的。

上面的代码你需要注意的是，你必须显式声明await，否则你会得到一个promise对象而不是你想要获得的值。

比起Generator函数,async/await的语义更好，代码写起来更加自然。将异步处理的逻辑放在语法层面去处理，写的代码也更加符合人的自然思考方式。

错误处理

对于async/await这种方法来说，错误处理也比较符合我们平常编写同步代码时候处理的逻辑，直接使用try..catch就可以了。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

function getUsers() { return $.ajax('https://github.com/users'); }   async function getFirstUser() { try { let users = await getUsers(); return users[0].name; } catch (err) { return { name: 'default user' } } }

写在最后

目前，Service Workers、 Fetch、 Streams、Loader 等全部基于 Promise。可以预见，在未来的Javascript异步编程中，Promise及其衍生出来的技术必将大放异彩。那么，你准备好了吗？

原文地址：http://scq000.github.io/2016/11/05/%E5%89%8D%E7%AB%AF%E7%9A%84%E5%BC%82%E6%AD%A5%E8%A7%A3%E5%86%B3%E6%96%B9%E6%A1%88%E4%B9%8BPromise%E5%92%8CAwait-Async/