细嗅Promise
读完这篇文章,预计会消耗你 40 分钟的时间。
Ajax 出现的时候,刮来了一阵异步之风,现在 Nodejs 火爆,又一阵异步狂风刮了过来。需求是越来越苛刻,用户对性能的要求也是越来越高,随之而来的是页面异步操作指数般增长,如果不能恰当的控制代码逻辑,我们就会陷入无穷的回调地狱中。
ECMAScript 6 已经将异步操作纳入了规范,现代浏览器也内置了 Promise 对象供我们进行异步编程,那么此刻,还在等啥?赶紧学习学习 Promise 的内部原理吧!
第一章 了解 Promise
一、场景再现
由于 javascript 的单线程性质,我们必须等待上一个事件执行完成才能处理下一步,如下:
- // DOM ready之后执行
- $(document).ready(function(){
- // 获取模板
- $.get(url, function(tpl){
- // 获取数据
- $.get(url2, function(data){
- // 构建 DOMString
- makeHtml(tpl, data, function(str){
- // 插入到 DOM 中
- $(obj).html(str);
- });
- });
- });
- });
为了减少首屏数据的加载,我们将一些模板和所有数据都放在服务器端,当用户操作某个按钮时,需要将模板和数据拼接起来插入到 DOM 中,这个过程还必须在 DOMReady 之后才能执行。这种情况是十分常见的,如果异步操作再多一些,整个代码的缩进让人看着很不舒服,为了优雅地处理这个问题,ECMAScript 6 引入了 Promise 的概念,目前一些现代浏览器已经支持这些新东西了!
二、模型
为了让代码流程更加清晰,我们假想着能够按照下面的流程来跑程序:
- new Promise(ready).then(getTpl).then(getData).then(makeHtml).resolve();
先将要事务按照执行顺序依次 push 到事务队列中,push 完了之后再通过 resolve 函数启动整个流程。
整个流程的操作模型如下:
- promise(ok).then(ok_1).then(ok_2).then(ok_3).reslove(value)------+
- | | | | |
- | | | | +=======+ |
- | | | | | | |
- | | | | | | |
- +---------|----------|----------|--------→ ok() ←------+
- | | | | ↓ |
- | | | | ↓ |
- +----------|----------|--------→ ok_1()|
- | | | ↓ |
- | | | ↓ |
- +----------|--------→ ok_2()|
- | | ↓ |
- | | ↓ |
- +--------→ ok_3()-----+
- | | |
- | | ↓
- @ Created By Barret Lee +=======+ exit
在 resolve 之前,promise 的每一个 then 都会将回调函数压入队列,resolve 后,将 resolve 的值送给队列的第一个函数,第一个函数执行完毕后,将执行结果再送入下一个函数,依次执行完队列。一连串下来,一气呵成,没有丝毫间断。
三、简单的封装
如果了解 Promise,可以移步下方,看看对 Promise 的封装:
Github: https://github.com/barretlee/myPromise
DEMO: http://barretlee.github.io/myPromise/index.html
如果还不是很了解,可以往下阅读全文,了解一二。
第二章 Promise 原理
一、什么是 Promise ?
那么,什么是 Promise ?
Promise 可以简单理解为一个事务,这个事务存在三种状态:
- 已经完成了 resolved
- 因为某种原因被中断了 rejected
- 还在等待上一个事务结束 pending
上文中我们举了一个栗子,获取模板和数据之后再将拼合的数据插入到 DOM 中,这里我们将整个程序分解成多个事务:
- 事务一: 获取模板
- ↓
- 事务二: 获取数据
- ↓
- 事务三: 拼合之后插入到 DOM
在事务一结束之前,也就是模板代码从服务器拉取过来之前,事务二和事务三都处于 pending 状态,他们必须等待上一个事务结束。而事务一结束之后会将自身状态标记为 resolved,并把该事务中处理的结果移交给事务二继续处理(当然,这里如果没有数据返回,事务二就不会获得上一个事务的数据),依次类推,直到最后一个事务操作结束。
在事务操作的过程中,若遇到错误,比如事务一获取数据存在跨域问题,那事务就会操作失败,此时它会将自身的状态标记为 rejected,由于后续事务都是承接前一事务的,前一事务已经宣告工程已经玩不成了,那么后续的所有事务都会将自己标记为 rejected,其标记理由(reason)就是出错事务的报错信息(这个报错信息可以使用 try…catch 来捕获,也可以通过程序自身来捕获,如 ajax 的 onerror 事件、ajax 返回的状态码为 404 等)。
小结:Promise 就是一个事务的管理器。他的作用就是将各种内嵌回调的事务用流水形式表达,其目的是为了简化编程,让代码逻辑更加清晰。
由于整个程序的实现比较难理解,对于 Promise,我们将分为两部分阐述:
- 无错误传递的 Promise,也就是事务不会因为任何原因中断,事务队列中的事项都会被依次处理,此过程中 Promise 只有 pending 和 resolved 两种状态,没有 rejected 状态。
- 包含错误的 Promise,每个事务的处理都必须使用容错机制来获取结果,一旦出错,就会将错误信息传递给下一个事务,如果错误信息会影响下一个事务,则下一个事务也会 rejected,如果不会,下一个事务可以正常执行,依次类推。
二、无错误传递的 Promise(简化版的 Promise)
首先,我们需要用一个变量(status)来标记事务的状态,然后将事务(affair)也保存到 Promise 对象中。
- var Promise = function(affair){
- this.state = “pending”;
- this.affair = affair || function(o) { return o; };
- this.allAffairs = [];
- };
Promise 有两个重要的方法,一个是 then,另一个是 resolve:
- then,将事务添加到事务队列(allAffairs)中
- resolve,开启流程,让整个操作从第一个事务开始执行
在操作事务之前,我们会先把各种事务依次放入事务队列中,这里会用到 then 方法:
- Promise.prototype.then = function (nextAffair){
- var promise = new Promise();
- if (this.state == ‘resloved’){
- // 如果当前状态是已完成,则这个事务将会被立即执行
- return this._fire(promise, nextAffair);
- }else{
- // 否则将会被加入队列中
- return this._push(promise, nextAffair);
- }
- };
如果整个操作已经完成了,那 then 方法送进的事务会被立即执行,
- Promise.prototype._fire = function (nextPromise, nextAffair){
- var nextResult = nextAffair(this.result);
- if (nextResult instanceof Promise){
- nextResult.then(function(obj){
- nextPromise.resolve(obj);
- });
- }else{
- nextPromise.resolve(nextResult);
- }
- return nextPromise;
- };
- 被立即执行之后会返回一个结果,这个结果会被传递到下一个事务中作为原料,但是这里需要考虑两种情况:
- 异步,如果这个结果也是一个 Promise,则需要等待这个 Promise 执行完毕再将最终的结果传到下一个事务中。
- 同步,如果这个结果不是 Promise,则直接将结果传递给下一个事务。
第一种情况还是比较常见的,比如我们在一个事务中有一个子事务队列需要处理,此时必须等待子事务完成才能回到主事务队列中。
- Promise.prototype.resolve = function (obj){
- if (this.state != ‘pending’) {
- throw ‘流程已完成,不能再次开启流程!’;
- }
- this.state = ‘resloved’;
- // 执行该事务,并将执行结果寄存到 Promise 管理器上
- this.result = this.affair(obj);
- for (var i = 0, len = this.allAffairs.length; i < len; ++i){
- // 往后执行事务
- var affair = this.allAffairs[i];
- this._fire(affair.promise, affair.affair);
- }
- return this;
- };
resolve 接受一个参数,这个数据是交给第一个事务来处理的,因为第一个事务的启动可能需要点原料,这个数据就是原料,它也可以是空。该事物处理完毕之后,将操作结果(result)寄存在 Promise 对象上,方便引用,然后将结果(result)作为原料送入下一个事务。依次类推。
我们看到 then 方法中还调用了一个 _push ,这个方法的作用是将事务推进事务管理器(Promise)。
- Promise.prototype._push = function (nextPromise, nextAffair){
- this.allAffairs.push({
- promise: nextPromise,
- affair: nextAffair
- });
- return nextPromise;
- };
以上操作,我们就实现了一个简单的事务管理器,可以测试下下面的代码:
- // 初始化事务管理器
- var promise = new Promise(function(data){
- console.log(data);
- return 1;
- });
- // 添加事务
- promise.then(function(data){
- console.log(data);
- return 2;
- }).then(function(data){
- console.log(data);
- return 3;
- }).then(function(data){
- console.log(data);
- console.log(“end”);
- });
- // 启动事务
- promise.resolve(“start”);
可以看到依次输出的结果为:
- > start
- > 1
- > 2
- > 3
- > end
由于上述实现十分简陋,链式调用没做太好的处理,请读者自行完善:)
下面是一个异步操作演示:
- var promise = new Promise(function(data){
- console.log(data);
- return “end”;
- });
- promise.then(function(data){
- // 这里需要返回一个 Promise,让主事务切换到子事务处理
- return (function(data){
- // 创建一个子事务
- var promise = new Promise();
- setTimeout(function(){
- console.log(data);
- // 一秒之后才启动子事务,模拟异步延时
- promise.resolve();
- }, 1000);
- return promise;
- })(data);
- });
- promise.resolve(“start”);
- 可以看到依次输出的结果为:
- > start
- > end (1s之后输出)
将函数写的稍微好看点:
- function delay(data){
- // 创建一个子事务
- var promise = new Promise();
- setTimeout(function(){
- console.log(data);
- // 一秒之后才启动子事务,模拟异步延时
- promise.resolve();
- }, 1000);
- return promise;
- }
- // 主事务
- var promise = new Promise(function(data){
- console.log(data);
- return “end”;
- });
- promise.then(delay);
- promise.resolve(“start”);
三、包含错误传递的 Promise
真的很羡慕你能看到这么详细的文章,当然,后面会更加精彩!
没有错误处理的 Promise 只能算是一个半成品,虽说可以通过在最外层加一个 try..catch 来捕获错误,但没法具体定位是哪个事务发生的错误。并且这里的错误不仅仅包含 JavaScript Error,还有诸如 ajax 返回的 data code 不是 200 的情况等。
先看一个浏览器内置 Promise 的实例(该代码可在现代浏览器下运行):
- new Promise(function(resolve, reject){
- resolve(“start”);
- }).then(function(data){
- console.log(data);
- throw “error”;
- }).catch(function(err){
- console.log(err);
- return “end”;
- }).then(function(data){
- console.log(data)
- });
- Promise 的回调和 then 方法都是接受两个参数:
- new Promise(function(resolve, reject){
- // …
- });
- promise.then(
- function(value){/* code here */},
- function(reason){/* code here */}
- );
事务处理过程中,如果有值返回,则作为 value,传入到 resolve 函数中,若有错误产生,则作为 reason 传入到 reject 函数中处理。
在初始化 Promise 对象时,若传入的回调中没有执行 resolve 或者 reject,这需要我们主动去启动事务队列。
- promise.resolve();
- promise.reject();
上面两种都是可以启动一个队列的。这里跟第二章第二节的 resolve 函数用法类似。Promise 对象还提供了 catch 函数,起用法等价于下面所示:
- promise.catch();
- // 等价于
- promise.then(null, function(reason){});
还有两个 API:
- promise.all();
- promise.race();
后续再讲。先看看这个有错误处理的 Promise 是如何实现的。
- function Promise(resolver){
- this.status = “pending”;
- this.value = null;
- this.handlers = [];
- this._doPromise.call(this, resolver);
- }
_doPromise 方法在实例化 Promise 函数时就执行。如果送入的回调函数 resolver 中已经 resolve 或者 reject 了,程序就已经启动了,所以在实例化的时候就开始判断。
- _doPromise: function(resolver){
- var called = false, self = this;
- try{
- resolver(function(value){
- // 如果没有 call 则继续,并标记 called 为 true
- !called && (called = !0, self.resolve(value));
- }, function(reason){
- // 同上
- !called && (called = !0, self.reject(reason));
- });
- } catch(e) {
- // 同上,捕获错误,传递错误到下一个 then 事务
- !called && (called = !0, self.reject(e));
- }
- },
只要 resolve 或者 reject 就会标记程序 called 为 true,表示程序已经启动了。
- resolve: function(value) {
- try{
- if(this === value){
- throw new TypeError(‘流程已完成,不能再次开启流程!’);
- } else {
- // 如果还有子事务队列,继续执行
- value && value.then && this._doPromise(value.then);
- }
- // 执行完了之后标记为完成
- this.status = “fulfilled”;
- this.value = value;
- this._dequeue();
- } catch(e) {
- this.reject(e);
- }
- },
- reject: function(reason) {
- // 标记状态为出错
- this.status = “rejected”;
- this.value = reason;
- this._dequeue();
- },
可以看到,每次 resolve 的时候都会用一个 try..catch 包裹来捕获未知错误。
- _dequeue: function(){
- var handler;
- // 执行事务,直到队列为空
- while (this.handlers.length) {
- handler = this.handlers.shift();
- this._handle(handler.thenPromise, handler.onFulfilled, handler.onRejected);
- }
- },
无论是 resolve 还是 reject 都会让程序往后奔流,直到结束所有事务,所以这两个方法中都有 _dequeue 函数。
- _handle: function(thenPromise, onFulfilled, onRejected){
- var self = this;
- setTimeout(function() {
- // 判断下次操作采用哪个函数,reject 还是 resolve
- var callback = self.status == “fulfilled”
- ? onFulfilled
- : onRejected;
- // 只有是函数才会继续回调
- if (typeof callback === ‘function’) {
- try {
- self.resolve.call(thenPromise, callback(self.value));
- } catch(e) {
- self.reject.call(thenPromise, e);
- }
- return;
- }
- // 否则就将 value 传递给下一个事务了
- self.status == “fulfilled”
- ? self.resolve.call(thenPromise, self.value)
- : self.reject.call(thenPromise, self.value);
- }, 1);
- },
这个函数跟上一节提到的 _fire 类似,如果 callback 是 function,就会进入子事务队列,处理完了之后退回到主事务队列。最后一个 then 方法,将事务推进队列。
- then: function(onFulfilled, onRejected){
- var thenPromise = new Promise(function() {});
- if (this.status == “pending”) {
- this.handlers.push({
- thenPromise: thenPromise,
- onFulfilled: onFulfilled,
- onRejected: onRejected
- });
- } else {
- this._handle(thenPromise, onFulfilled, onRejected);
- }
- return thenPromise;
- }
如果第二节没有理解清楚,这一节也会让人头疼,这一部分讲的比较粗糙。
第三章 异步编程
一、jQuery 中的 Defferred 对象
或许你在面试的时候,有面试官问你:
$.ajax()
执行后返回的结果是什么?
在 jQuery1.5 版本就已经引入了 Defferred 对象,当时为了引入这个东西,整个 jQuery 都被重构了。Defferred 跟 Promise 类似,它表示一个还未完成任务的对象,而 Promise 确切的说,是一个代表未知值的对象。
- $.ajax({
- url: url
- }).done(function(data, status, xhr){
- //…
- }).fail(function(){
- //…
- });
回忆下第二章第一节中的 Promise,是不是如出一辙,只是 jQuery 还提供了更多的语法糖:
- $.ajax({
- url: url,
- success: function(data){
- //…
- },
- error: funtion(){
- //…
- }
- });
他允许将 done 和 fail 两个函数的回调放在 ajax 初始化的参数 success 和 fail 上,其原理还是一样的,同样,还有这样的东西:
- $.when(taskOne, taskTwo).done(function () {
- console.log(“都执行完毕后才会输出我!”);
- }).fail(function(){
- console.log(“只要有一个失败,就会输出我!”)
- });
- 当 taskOne 和 taskTwo 都完成之后才执行 done 回调,这个浏览器内置的 Promise 也有对应的函数:
- Promise.all([true, Promise.resolve(1), …]).then(function(value){
- //....
- });
浏览器内置的 Promise 还提供了一个 API:
- Promise.race([true, Promise.resolve(1), …]).then(function(value){
- //....
- }, function(reason){
- //…
- });
只要 race 参数中有一个 resolve 或者 reject,then 回调就会出发。
二、基于事件响应的异步模型
@朴灵 写的 EventProxy 就是基于事件响应的异步模型,按理说,这个实现的逻辑是最清晰的,不过代码量稍微多一点。
- function taskA(){
- setTimeout(function(){
- var result = “A”;
- E.emit(“taskA”, result);
- }, 1000);
- }
- function taskB(){
- setTimeout(function(){
- var result = “B”;
- E.emit(“taskB”, result);
- }, 1000);
- }
- E.all([“taskA”, “taskB”], function(A, B){
- return A + B;
- });
我没有看他的源码,但是想想,应该是这个逻辑。只需要在消息中心管理各个 emit 以及消息注册。这里的错误处理值得思考下。
在半年前,也写过一篇关于异步编程的文章:JavaScript异步编程原理,感兴趣的可以去读一读。
第四章 小结
一、小结
文章比较长,阅读了好几天别人写的东西,自己提笔还是比较轻松的,本文大概花费了 6 个小时撰写。
本文主要解说了 Promise 的应用场景和实现原理,如果你能够顺畅的读完全文并且之处文中的一些错误,说明你已经悟到了:)
Promise 使用起来不难,但是理解其原理还是有点偏头痛的,所以下面列举的几篇相关阅读也建议读者点进去看看。
二、相关阅读
- JavaScript Promises
- Promise 初探
- JavaScript中的异步梳理(0)
- JavaScript中的异步梳理(2)——使用Promises/A
- jQuery的Deferred对象
- JavaScript中的Promise和Deferred对象 第二部分:实战
- MDN
- JavaScript异步编程原理
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