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【前端】從小白視角上手Promise、Async/Await和手撕代碼

作者：一川
開發 前端
對于前端新手而言，Promise是一件比較困擾學習的事情，需要理解的細節比較多。對于前端面試而言，Promise是面試官最常問的問題，特別是手撕源碼。眾所周知，JavaScript語言執行環境是“單線程”。

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寫在前面

對于前端新手而言，Promise是一件比較困擾學習的事情，需要理解的細節比較多。對于前端面試而言，Promise是面試官最常問的問題，特別是手撕源碼。眾所周知，JavaScript語言執行環境是“單線程”。

單線程，就是指一次只能完成一件任務，如果有多個任務就必須排隊等候，前面一個任務完成，再執行后面一個任務。這種“單線程”模式執行效率較低，任務耗時長。

為了解決這個問題，就有了異步模式，也叫異步編程。

一、異步編程

所謂"異步"，簡單說就是一個任務分成兩段，先執行第一段，然后轉而執行其他任務，當第一段有了執行結果之后，再回過頭執行第二段。

JavaScript采用異步編程原因有兩點：

  • JavaScript是單線程。
  • 為了提高CPU的利用率。

在提高CPU的利用率的同時也提高了開發難度，尤其是在代碼的可讀性上。

那么異步存在的場景有：

  • fs 文件操作
  1. require("fs").readFile("./index.html",(err,data)=>{}) 
  • 數據庫操作
  • AJAX
  1. $.get("/user",(data)=>{}) 

定時器

  1. setTimeout(()=>{},2000) 

二、Promise是什么

Promise理解

(1) 抽象表達

  • Promise 是一門新的技術(es6規范)
  • Promise是js中進行異步編程的新解決方案

(2) 具體表達

  • 從語法上說：Promise是一個構造函數
  • 從功能上說：Promise對象是用來封裝一個異步操作并可以獲取其成功/失敗的結果值

為什么要使用Promise

(1) 指定回調函數的方式更加靈活

  • promise：啟動異步任務=>返回promise對象=>給promise對象綁定回調函數

(2) 支持鏈式調用方式，可以解決回調地獄問題

  • 什么是回調地獄?

回調地獄就是回調函數嵌套使用，外部回調函數異步執行的結果是嵌套的回調執行的條件

  • 回調地獄的缺點

不便于閱讀

不便于異常處理

解決方法

Promise的狀態

  1. Promise必須擁有三種狀態：pending、rejected、resolved
  2. 如果Promise的狀態是pending時，它可以變成成功fulfilled或失敗rejected
  3. 如果promise是成功狀態，則它不能轉換為任何狀態，而且需要一個成功的值，并且這個值不能改變
  4. 如果promise是失敗狀態，則它不能轉換成任何狀態，而且需要一個失敗的原因，并且這個值不能改變

Promise的狀態改變

pending未決定的，指的是實例狀態內置的屬性

(1)pending變為resolved/fullfilled

(2)pending變為rejected

說明：Promise的狀態改變只有兩種，且一個Promise對象只能改變一次，無論失敗還是成功都會得到一個結果輸出，成功的結果一般是value，失敗的結果一般是reason。

無論狀態是成功還是失敗，返回的都是promise。

Promise的值

實例對象中的另一個屬性 [PromiseResult]保存著異步任務 [成功/失敗] 的結果resolve/reject。

Promise的api

手寫Promide中的api:

(1)promise構造函數 Promise(executor){}

  • executor：執行器(resolve,reject)=>{}
  • resolve：內部定義成功時我們需要調用的函數value=>{}
  • reject：內部定義失敗時我們調用的函數 reason=>{}說明：executor會在Promise內部立即同步調用，異步操作在執行器中執行

(2)Promise.prototype.then方法：(onResolved,rejected)=>{}

  • onResolved函數：成功的回調函數value=>{}
  • rejected函數：失敗的回調函數reason=>{}

說明：指定用于得到成功value的成功回調和用于得到失敗reason的失敗回調，返回一個新的promise對象

(3)Promise.prototype.catch方法：(onRejected)=>{}

前三條是本文章中將要實現的手寫代碼，當然Promise還有其它的api接口。

(1)Promise.prototype.finally()方法

finally()方法用于指定不管 Promise 對象最后狀態如何，都會執行的操作。不管promise最后的狀態，在執行完then或catch指定的回調函數以后，都會執行finally方法指定的回調函數。

  1. promise 
  2. .then(result => {···}) 
  3. .catch(error => {···}) 
  4. .finally(() => {···}); 

(2)Promise.all()方法

Promise.all()方法用于將多個 Promise 實例，包裝成一個新的 Promise 實例。

  1. const p = Promise.all([p1, p2, p3]); 

p的狀態由p1、p2、p3決定，分成兩種情況。

  • 只有p1、p2、p3的狀態都變成fulfilled，p的狀態才會變成fulfilled，此時p1、p2、p3的返回值組成一個數組，傳遞給p的回調函數。
  • 只要p1、p2、p3之中有一個被rejected，p的狀態就變成rejected，此時第一個被reject的實例的返回值，會傳遞給p的回調函數。

(3)Promise.race()方法

Promise.race()方法同樣是將多個 Promise 實例，包裝成一個新的 Promise 實例。

  1. const p = Promise.race([p1, p2, p3]); 

只要p1、p2、p3之中有一個實例率先改變狀態，p的狀態就跟著改變。那個率先改變的 Promise 實例的返回值，就傳遞給p的回調函數。

(4)Promise.allSettled()方法

Promise.allSettled()方法接受一組 Promise 實例作為參數，包裝成一個新的 Promise 實例。只有等到所有這些參數實例都返回結果，不管是fulfilled還是rejected，包裝實例才會結束。

  1. const promises = [ 
  2.   fetch('/api-1'), 
  3.   fetch('/api-2'), 
  4.   fetch('/api-3'), 
  5. ]; 
  6.  
  7. await Promise.allSettled(promises); 
  8. removeLoadingIndicator(); 

該方法返回的新的 Promise 實例，一旦結束，狀態總是fulfilled，不會變成rejected。狀態變成fulfilled后，Promise 的監聽函數接收到的參數是一個數組，每個成員對應一個傳入Promise.allSettled()的 Promise 實例。

(5)Promise.any()方法

ES2021 引入了Promise.any()方法。該方法接受一組 Promise 實例作為參數，包裝成一個新的 Promise 實例返回。只要參數實例有一個變成fulfilled狀態，包裝實例就會變成fulfilled狀態;如果所有參數實例都變成rejected狀態，包裝實例就會變成rejected狀態。

(6)Promise.reject(reason)方法

Promise.reject(reason)方法也會返回一個新的 Promise 實例，該實例的狀態為rejected。

  1. const p = Promise.reject('出錯了'); 
  2. // 等同于 
  3. const p = new Promise((resolve, reject) => reject('出錯了')) 
  4.  
  5. p.then(null, function (s) { 
  6.   console.log(s) 
  7. }); 
  8. // 出錯了 

(7)Promise.resolve()方法 有時需要將現有對象轉為 Promise 對象，Promise.resolve()方法就起到這個作用。

  1. Promise.resolve('foo') 
  2. // 等價于 
  3. new Promise(resolve => resolve('foo')) 

改變promsie狀態和指定回調函數誰先誰后?

(1)都有可能，正常情況下是先指定回調函數再改變狀態，但也可以先改變狀態再指定回調函數。

(2)如何改變狀態再指定回調?

  • 在執行器中直接調用resolve/reject
  • 延遲更長時間才進行調用then

(3)什么時候才能得到數據?

  • 如果先指定的回調，那當狀態發生改變，回調函數就會調用，得到數據
  • 如果先改變的狀態，那當指定回調時，回調函數就會進行調用，得到數據

示例：

  1. let p = new Promise((resolve,reject)=>{ 
  2.     resolve("成功了"); 
  3.     reject("失敗了"); 
  4. }); 
  5.  
  6. p.then((value)=>{ 
  7.     console.log(value); 
  8. },(reason)=>{ 
  9.     console.log(reason); 
  10. }) 

Promise規范

  1. "Promise"是一個具有then方法的對象或函數，其行為符合此規范。也就是說Promise是一個對象或函數
  2. "thenable"是一個具有then方法的對象或函數，也就是這個對象必須擁有then方法
  3. "value"是任何合法的js值(包括undefined或promise)
  4. promise中的異常需要使用throw語句進行拋出
  5. promise失敗的時候需要給出失敗的原因

then方法說明

  1. 一個promise必須要有一個then方法，而且可以訪問promise最終的結果，成功或者失敗的值
  2. then方法需要接收兩個參數，onfulfilled和onrejected這兩個參數是可選參數
  3. promise無論then方法是否執行完畢，只要promise狀態變了，then中綁定的函數就會執行。

鏈式調用

Promise最大的優點就是可以進行鏈式調用,如果一個then方法返回一個普通值，這個值就會傳遞給下一次的then中，作為成功的結果。

如果返回的是一個promise，則會把promise的執行結果傳遞下去取決于這個promise的成功或失敗。

如果返回的是一個報錯，就會執行到下一個then的失敗函數中。

三、手寫Promise代碼

面試經常考的手寫Promise代碼，可以仔細理解一下。

  1. // 手寫Promise 
  2. // 首先定義一個構造函數,在創建Promise對象的時候會傳遞一個函數executor， 
  3. // 這個函數會立即被調用，所以我們在Promise內部立即執行這個函數。 
  4. function Promise(executor){ 
  5.     // 用于保存promise的狀態 
  6.     this.status = "pending"; 
  7.     this.value;//初始值 
  8.     this.reason;//初始原因 
  9.     this.onResolvedCallbacks = [];//存放所有成功的回調函數 
  10.     this.onRejectedCallbacks = [];//存放所有失敗的回調函數 
  11.     //定義resolve函數 
  12.     const resolve = (value)=>{ 
  13.         if(this.status === "pending"){ 
  14.             this.status = "resolved"; 
  15.             this.value = value; 
  16.             this.onResolvedCallbacks.forEach(function(fn){ 
  17.                 fn() 
  18.             }) 
  19.         } 
  20.     } 
  21.     //定義reject函數 
  22.     const reject = (reason)=>{ 
  23.         if(this.status === "pending"){ 
  24.             this.status = "rejected"; 
  25.             this.reason = reason; 
  26.             this.onRejectedCallbacks.forEach(function(fn){ 
  27.                 fn() 
  28.             }) 
  29.         } 
  30.     } 
  31.     executor(resolve,reject); 
  32. } 
  33.  
  34. Promise.prototype.then = function(onFulfilled,onRejected){ 
  35. /* 
  36. 每次then都會返回一個新的promise 
  37.  
  38. 我們需要拿到當前then方法執行成功或失敗的結果， 
  39. 前一個then方法的返回值會傳遞給下一個then方法， 
  40. 所以這里我們要關心onFulfilled(self.value) 
  41. 和 onRejected(self.reason)的返回值，我們這里定義一個x來接收一下。 
  42.  
  43. 如果失敗拋錯需要執行reject方法，這里使用try...catch捕獲一下錯誤。 
  44. 也就是判斷then函數的執行結果和返回的promise的關系。 
  45. */ 
  46.     return new Promise((resolve,reject)=>{ 
  47.         //當Promise狀態為resolved時 
  48.         if(this.status === "resolved"){ 
  49.             try{ 
  50.                 resolve(onFulfilled(this.value)) 
  51.             }catch(error){ 
  52.                 reject(error) 
  53.             } 
  54.         } 
  55.         //當Promise狀態為rejected時 
  56.         if(this.status === "rejected"){ 
  57.             try { 
  58.                 resolve(onRejected(this.reason)) 
  59.             } catch (error) { 
  60.                 reject(error) 
  61.             } 
  62.         } 
  63.         //當Promise狀態為pendding 
  64.         if(this.status === "pending"){ 
  65.             this.onResolvedCallbacks.push(function(){ 
  66.                 try{ 
  67.                     resolve(onFulfilled(this.value)) 
  68.                 }catch(error){ 
  69.                     reject(error) 
  70.                 } 
  71.             }); 
  72.             this.onRejectedCallbacks.push(function(){ 
  73.                 try { 
  74.                     resolve(onRejected(this.reason)) 
  75.                 } catch (error) { 
  76.                     reject(error) 
  77.                 } 
  78.             }); 
  79.         } 
  80.     }) 
  81. } 

升級版Promise:

  1. class Promise{ 
  2.     /*首先定義一個構造函數,在創建Promise對象的時候會傳遞一個函數executor， 
  3.     這個函數會立即被調用，所以我們在Promise內部立即執行這個函數。*/ 
  4.     constructor(executor){ 
  5.         this.executor = executor(this.resolve,this.reject); 
  6.         
  7.  
  8.         this.onResolvedCallbacks = [];//存放所有成功的回調函數 
  9.         this.onRejectedCallbakcs = [];//存放所有失敗的回調函數 
  10.     } 
  11.      
  12.      // 用于存儲相應的狀態 
  13.     status = "pending"; 
  14.     // 初始值 
  15.     value; 
  16.     // 初始原因 
  17.     reason; 
  18.      
  19.     // executor在執行的時候會傳入兩個方法，一個是resolve， 
  20.     // 一個reject，所以我們要創建這兩個函數，而且需要把這兩個函數傳遞給executor。 
  21.     // 當我們成功或者失敗的時候，執行onFulfilled和onRejected的函數， 
  22.     // 也就是在resolve函數中和reject函數中分別循環執行對應的數組中的函數。 
  23.     // 定義成功事件 
  24.     resolve(value){ 
  25.         if(status === "pending"){ 
  26.             status = "resolved"; 
  27.             value = value; 
  28.             this.onResolvedCallbacks.forEach(fn=>{fn()}) 
  29.         } 
  30.     } 
  31.     // 定義失敗事件 
  32.     reject(){ 
  33.         if(this.status === "pending"){ 
  34.             this.status = "rejected"; 
  35.             this.reason = reason; 
  36.             this.onRejectedCallbakcs.forEach(fn=>{fn()}); 
  37.         } 
  38.     } 
  39.     // 這個時候當我們異步執行resolve方法時候，then中綁定的函數就會執行，并且綁定多個then的時候，多個方法都會執行。 
  40.  
  41.  
  42.     // Promise的對象存在一個then方法，這個then方法里面會有兩個參數，一個是成功的回調onFulfilled， 
  43.     // 另一個是失敗的回調onRejected，只要我們調用了resolve就會執行onFulfilled，調用了reject就會執行onRejected。 
  44.     // 為了保證this不錯亂，我們定義一個self存儲this。當我們調用了resolve或reject的時候，需要讓狀態發生改變. 
  45.     // 需要注意的是Promise的狀態只可改變一次，所以我們要判斷，只有當狀態未發生改變時，才去改變狀態。 
  46.     then(onFulfilled,onRejected){ 
  47.         // 判斷當前狀態進行回調 
  48.         if(this.status === "resolved"){ 
  49.             onFulfilled(self.value) 
  50.         }; 
  51.         if(this.status === "rejected"){ 
  52.             onRejected(self.reason) 
  53.         } 
  54.         // 當狀態還處于pending狀態時 
  55.         // 因為onFulfilled和onRejected在執行的時候需要傳入對應的value值，所我們這里用一個函數包裹起來，將對應的值也傳入進去。 
  56.         if(this.status === "pending"){ 
  57.             this.onResolvedCallbacks.push(()=>{onFulfilled(this.value)}); 
  58.             this.onResolvedCallbacks.push(()=>{onRejected(this.reason)}); 
  59.         } 
  60.     } 
  61.  
  62. } 

使用自己手寫的Promise源碼：

  1. let p = new Promise((resolve,reject)=>{ 
  2.     setTimeout(()=>{ 
  3.         resolve("成功了") 
  4.     },1000) 
  5. }); 
  6.  
  7. p.then(function(value){ 
  8.     return 123; 
  9. }).then(value=>{ 
  10.     console.log("收到了成功的消息:",value); 
  11. }).catch(error=>{ 
  12.     console.log(error); 
  13. }); 
  14.  
  15. p.then(value=>{ 
  16.     console.log(value); 
  17. }) 

四、Async/Await

async用來表示函數是異步的，定義的async函數返回值是一個promise對象，可以使用then方法添加回調函數。

await 可以理解為是 async wait 的簡寫。await 必須出現在 async 函數內部，不能單獨使用。函數中只要使用await，則當前函數必須使用async修飾。

所以回調函數的終結者就是async/await。

async命令

  • async函數返回的是一個promise對象。
  • async函數內部return語句返回的值，會成為then方法回調的參數。
  • async函數內部拋出錯誤，會導致返回的 Promise 對象變為reject狀態。
  • 拋出的錯誤對象會被catch方法回調函數接收到。

async函數返回的 Promise 對象，必須等到內部所有await命令后面的 Promise 對象執行完，才會發生狀態改變，除非遇到return語句或者拋出錯誤。

也就是說，只有async函數內部的異步操作執行完，才會執行then方法指定的回調函數。

  1. async function fun(){ 
  2.     // return "hello wenbo"; 
  3.     throw new Error("ERROR"); 
  4. } 
  5. fun().then(v => console.log(v),reason=>console.log(reason));//Error: ERROR``` 

await命令

正常情況下，await命令后面是一個 Promise 對象，返回該對象的結果。如果不是 Promise 對象，就直接返回對應的值。

  1. async function fun(){ 
  2.     return await "zhaoshun"; 
  3.     // 等價于 return "zhaoshun"; 
  4. } 
  5. fun().then(value=>console.log(value));//zhaoshun 

另一種情況是，await命令后面是一個thenable對象(即定義了then方法的對象)，那么await會將其等同于 Promise 對象。

  1. class Sleep{ 
  2.     constructor(timeout){ 
  3.         this.timeout = timeout; 
  4.     } 
  5.     then(resolve,reject){ 
  6.         const startTime = Date.now(); 
  7.         setTimeout(()=>resolve(Date.now() - startTime),this.timeout); 
  8.          
  9.  
  10.     } 
  11.  
  12. } 
  13.  
  14. ( 
  15.     async ()=>{ 
  16.         const sleepTime = await new Sleep(1000); 
  17.         console.log(sleepTime);//1012 
  18.     } 
  19. )() 
  20.  
  21.  
  22. // js里面沒有休眠的語法，但是借助await命令可以讓程序停頓的時間 
  23. const sleepFun = (interval) => { 
  24.     return new Promise(resolve=>{ 
  25.         setTimeout(resolve,interval); 
  26.     }) 
  27. } 
  28.  
  29. // 用法 
  30. const asyncFun = async ()=>{ 
  31.     for(let i = 1; i <= 5; i++){ 
  32.         console.log(i); 
  33.         await sleepFun(1000); 
  34.     } 
  35. } 
  36. asyncFun(); 

從上面可以看到，await命令后面是一個Sleep對象的實例。這個實例不是 Promise 對象，但是因為定義了then方法，await會將其視為Promise處理。

await命令后面的 Promise 對象如果變為reject狀態，則reject的參數會被catch方法的回調函數接收到。

注意：上面代碼中，await語句前面沒有return，但是reject方法的參數依然傳入了catch方法的回調函數。這里如果在await前面加上return，效果是一樣的。

  • 任何一個await語句后面的 Promise 對象變為reject狀態，那么整個async函數都會中斷執行。
  • 使用try/catch可以很好處理前面await中斷，而后面不執行的情況。

示例：

  1. const fun = async ()=>{ 
  2.     try { 
  3.         await Promise.reject("ERROR"); 
  4.     } catch (error) { 
  5.          
  6.  
  7.     } 
  8.     return await Promise.resolve("success"); 
  9.  
  10. } 
  11. fun().then( 
  12.     value=>console.log(value),reason=>console.log(reason,"error")// 
  13. ).catch( 
  14.     error=>console.log(error)//ERROR 
  15. ); 

另一種方法是await后面的 Promise 對象再跟一個catch方法，處理前面可能出現的錯誤。

  1. const fun = async ()=>{ 
  2.     await Promise.reject("error").catch(e=>console.log(e)); 
  3.     return await Promise.resolve("success"); 
  4. } 
  5. fun().then(v=>console.log(v));//success 

錯誤處理

第一點：如果await后面的異步操作出錯，那么等同于async函數后面的promise對象被reject。

  1. const fun = async()=>{ 
  2.     await new Promise((resolve,reject)=>{ 
  3.         throw new Error("error") 
  4.     }) 
  5. } 
  6. fun().then(v=>console.log(v)).catch(e=>console.log(e)); 

第二點：多個await命令后面的異步操作，如果不存在繼發關系，最好讓他們同時進行觸發。

  1. const [fun1,fun2] = await Promise.all([getFun(),getFoo()]); 
  2.  
  3. const fooPromise = getFoo(); 
  4. const funPromise = getFun(); 
  5. const fun1 = await fooPromise(); 
  6. const fun2 = await funPromise(); 

第三點：await命令只能用在async函數之中，如果用在普通函數，就會報錯。

  1. async function dbFuc(db) { 
  2.   let docs = [{}, {}, {}]; 
  3.  
  4.   // 報錯 
  5.   docs.forEach(function (doc) { 
  6.     await db.post(doc); 
  7.   }); 
  8. } 

第四點：async 函數可以保留運行堆棧。

小結在這篇文章中我們總結了異步編程和回調函數的解決方案Promise，以及回調終結者aysnc/await。

  • Promise有三個狀態：pending、rejected、resolved。
  • Promise的狀態改變，只能改變一次，只有兩種改變：pending變為resolved/fullfilled、pending變為rejected。
  • Promise最大優點就是可以進行鏈式調用。
  • async用來表示函數是異步的，定義的async函數返回值是一個promise對象。
  • 函數中只要使用await，則當前函數必須使用async修飾。
  • 回調函數的終結者就是async/await。

參考文章

  • 《異步終結者 async await，了解一下》
  • 《一次性讓你懂async/await，解決回調地獄》
  • 《面試精選之Promise》
  • 《BAT前端經典面試問題：史上最最最詳細的手寫Promise教程》
  • 《Promise實現原理(附源碼)》
  • 《JavaScript高級程序設計(第四版)》
  • 《你不知道的JavaScript(中卷)》
  • 阮一峰《ES6 入門教程》

本文轉載自微信公眾號「前端萬有引力」，可以通過以下二維碼關注。轉載本文請聯系前端萬有引力公眾號。

 

責任編輯：姜華 來源： 前端萬有引力
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2017-06-19 09:12:08

JavaScriptPromiseAsync

2022-11-21 09:01:00

Swift并發結構

2021-06-09 07:01:30

前端CallApply

2014-07-15 10:08:42

異步編程In .NET

2021-09-06 08:13:35

APM系統監控

2021-07-15 14:29:06

LRU算法

2016-11-22 11:08:34

asyncjavascript

2014-07-15 10:31:07

asyncawait

2024-02-01 09:39:02

asyncawaitPromise

2024-03-05 18:15:28

AsyncAwait前端

2022-06-24 08:33:13

ECMAScriptjavaScript

2020-09-27 08:04:57

前端

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Silverlight

2021-07-20 10:26:12

JavaScriptasyncawait

2023-07-28 07:31:52

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