面试题常客之-Promise

1. Promise是什么

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。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。

2. 解决的痛点

Promise 对象是 JavaScript 的异步操作解决方案,为异步操作提供统一接口。它起到代理作用(proxy),充当异步操作与回调函数之间的中介,使得异步操作具备同步操作的接口。Promise 可以让异步操作写起来,就像在写同步操作的流程,而不必一层层地嵌套回调函数。

  1. 回调地狱,代码难以维护。
  2. promise可以支持多个并发的请求,获取并发请求中的数据。
  3. promise可以解决可读性的问题,异步的嵌套带来的可读性的问题。
  4. promise可以解决信任问题,对于回调过早、回调过晚或没有调用和回调次数太少或太多,由于promise只能决议一次,决议值只能有一个,决议之后无法改变,任何then中的回调也只会被调用一次,所以这就保证了Promise可以解决信任问题。

3. 其它解决方案

  1. setTimeout:缺点不精确,只是确保在一定时间后加入到任务队列,并不保证立马执行。只有执行引擎栈中的代码执行完毕,主线程才会去读取任务队列。
  2. 事件监听:任务的执行不取决于代码的顺序,而取决于某个事件是否发生。
  3. Generator函数虽然将异步操作表示得很简洁,但是流程管理却不方便(即何时执行第一阶段、何时执行第二阶段),即如何实现自动化的流程管理。
  4. async/await终极解决方案,但是过多的使用容易造成性能降低,一般只用在必须要使用的地方。

4. Promise 原理

Promise 对象是一个代理对象(代理一个值),被代理的值在Promise对象创建时可能是未知的。它允许你为异步操作的成功和失败分别绑定相应的处理方法(handlers)。 这让异步方法可以像同步方法那样返回值,但并不是立即返回最终执行结果,而是一个能代表未来出现的结果的promise对象

一个 Promise有以下几种状态:

  • pending: 初始状态,既不是成功,也不是失败状态。
  • fulfilled: 意味着操作成功完成。
  • rejected: 意味着操作失败。

pending 状态的 Promise 对象可能会变为fulfilled 状态并传递一个值给相应的状态处理方法,也可能变为失败状态(rejected)并传递失败信息。当其中任一种情况出现时,Promise 对象的 then 方法绑定的处理方法(handlers )就会被调用(then方法包含两个参数:onfulfilledonrejected,它们都是 Function 类型。当Promise状态为fulfilled时,调用 thenonfulfilled 方法,当Promise状态为rejected时,调用 thenonrejected 方法, 所以在异步操作的完成和绑定处理方法之间不存在竞争)。

因为 Promise.prototype.thenPromise.prototype.catch 方法返回promise 对象, 所以它们可以被链式调用。

img

5. Promise 创建

创建一个Promise非常简单,使用 new 来调用 Promise 的构造器来进行实例化。

let promise =new Promise((resolve, reject)=>{
    // 异步处理
    // 处理结束后、调用resolve 或 reject
})

Promise 构造函数包含一个参数和一个带有 resolve(解析)和 reject(拒绝)两个参数的回调。在回调中执行一些操作(例如异步),如果一切都正常,则调用 resolve,否则调用 reject

6. Promise 常用的方法

6.1 then

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。

其中,第二个函数是可选的,不一定要提供。这两个函数都接受Promise对象传出的值作为参数。

可以采用链式写法,例如:

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

6.2 catch

  • 指定发生错误时的回调函数。

  • Promise 内部的错误不会影响到 Promise 外部的代码,通俗的说法就是“Promise 会吃掉错误”。

  • 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。

  • 没有报错时,会跳过catch()

    const someAsyncThing = function() {
      return new Promise(function(resolve, reject) {
        var x = 2;
        resolve(x + 2);
      });
    };
    
    someAsyncThing()
      //没有报错时会跳过
      .catch(function(error) {
        console.log("oh no", error);
      })
      .then(function() {
        console.log("carry on");
      });
    

6.3 resolve

有时需要将现有对象转为 Promise 对象,Promise.resolve()方法就起到这个作用。

const jsPromise = Promise.resolve($.ajax('/whatever.json'));

上面代码将 jQuery 生成的deferred对象,转为一个新的 Promise 对象。

Promise.resolve()等价于下面的写法。

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。

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。

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

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。

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。

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。

6.4 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

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。

注意,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。这一点与Promise.resolve方法不一致。

const thenable = {
  then(resolve, reject) {
    reject('出错了');
  }
};

Promise.reject(thenable)
.catch(e => {
  console.log(e === thenable)
})
// true

上面代码中,Promise.reject方法的参数是一个thenable对象,执行以后,后面catch方法的参数不是reject抛出的“出错了”这个字符串,而是thenable对象。

6.5 all

  • 将多个 Promise 实例,包装成一个新的 Promise 实例。
  • 只有每个实例的状态都变成fulfilled,或者其中有一个变为rejected,才会调用Promise.all方法后面的回调函数。
  • 如果作为参数的 Promise 实例,自己定义了catch方法,那么它一旦被rejected,并不会触发Promise.all()catch方法。

例如:

// 生成一个Promise对象的数组
const promises = [2, 3, 5, 7, 11, 13].map(function (id) {
  return getJSON('/post/' + id + ".json");
});

Promise.all(promises).then(function (posts) {
  // ...
}).catch(function(reason){
  // ...
});

6.6 race

  • 将多个 Promise 实例,包装成一个新的 Promise 实例。
  • 率先改变的 Promise 实例的返回值就传给P的回调函数。
const p = Promise.race([p1, p2, p3]);

6.7 finally

ES9的标准,用于指定不管 Promise 对象最后状态如何,都会执行的操作。

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。

finally本质上是then方法的特例。

promise.finally(() => {
  // 语句
});

// 等同于
promise.then(
  result => {
    // 语句
    return result;
  },
  error => {
    // 语句
    throw error;
  }
);

实现方法

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 })
  );
};

7. async,await

为了解决promise.then过多导致代码可读性变差问题,在ES7中发布了async,await。使用async,await就可以将异步代码转换为同步代码。

  • async就是将函数返回值使用Promise.resolve()包裹了下,和then中处理返回值一样,并且await只能配套async使用。
  • await就是generator加上Promise的语法糖,且内部实现了自动执行generator
  • await 将异步代码改造成同步代码,如果多个异步操作没有依赖性而使用 await 会导致性能上的降低,所以不能滥用。

8. 总结

其实Promise的原理并不算太复杂,但是理解起来有一定难度,一般来讲只要会用就可以了,如果有闲心的话再去研究。

但是Promise是面试的时候的一个重点问题,所以还是建议多看看资料,其实这种原理性的问题,对于我来说,几天不看就忘记了…

9. 参考资料

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Promise

https://juejin.im/post/5b32f552f265da59991155f0

https://es6.ruanyifeng.com/#docs/promise