Promise 原理解析

作者: HerryLo

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Promises对象被用于表示一个异步操作的最终完成 (或失败), 及其结果值。主要是为了解决异步操作的问题。

Promise 对象的状态

一个 Promise 对象有以下三种状态:

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

Promise 对象内部运行的一个变化，变化如下：

1. 当 new Promise()被实例化后，即表示 Promise 进入 pending 初始化状态，准备就绪，等待运行。2. 一旦 Promise 实例运行成功或者失败之后，实例状态就会变为 fulfilled 或者 rejected，此时状态就无法变更。

Promise 函数使用

任何系统或函数都可以简化为输入输出系统，数据输入 ——> 黑箱 ——> 输出，如下图：

我们可以拿上图来类比Promise 函数，代码如下：

// 实例化 Promise
new Promise((resolve, reject)=> {
    // 输入
    AjaxRequest.post({
        url: 'url',
        data: {},
        sueccess: ()=> {
            // resolve
            resolve(res)
        },
        fail: (err)=> {
            // reject
            reject(err)
        }
    })
}).then((res)=> {
    // res 输出
    // ... 操作
}).catch((err)=> {
    // err 输出
    // ... 操作
})

在上面的代码中，Promise 函数参数可以作为 输入信息 ，而后经过 Promise 的内部处理( 黑箱 )，在then 函数或者 catch 函数参数中 输出信息 ，这是一个完整的系统( 别被它分散了注意力，这个解释的目的：让你更加关注 Promise 函数内部实现)。下面我们将解析 Promise 中黑箱操作。

pending 状态下会运行的函数

Promise 函数实例化，会先进入到 pending 状态，在这个状态下，它会运行如下函数：

1. 实例化 Promise 构造函数
2. then 方法注册回调函数
3. catch 方法注册回调函数
4. 调用 doResolve 函数执行 fn

实例化 Promise 构造函数

你可以直接查看源码：Promise 函数：54 行，对照阅读，同时，在下面的代码中我会做不必要的省略。

// 首先运行，Promise 构造函数
function Promise(fn) {
    // ... 省略检验

    // _deferreds 的类型，1 是 single，2 是 array
    this._deferredState = 0;
    // 0 - pending
    // 1 - fulfilled(resolved)
    // 2 - rejected
    // 3 - 另一个 Promise 的状态
    this._state = 0;
    // promise 执行结果
    this._value = null;
    // then 注册回调数组
    this._deferreds = null;
    // fn 等于 noop 即 return
    if (fn === noop) return;
    // 接受 Promise 回调函数 和 this 作为参数
    doResolve(fn, this);
}

Promise构造函数，会初始化属性，其中参数 fn 就是我们传入的函数。其中 doResolve 函数接受 Promise 函数参数 和 this 作为参数，this 指向它自己，负责执行 fn 函数。等下面的 then 函数和 catch 函数的回调函数注册完之后，doResolve函数将立即执行。

then 方法注册回调函数

可以查看代码，查看源码：then 函数：72 行。then 方法的回调函数会被存储在 this._deferreds 中。仔细阅读代码中的备注

Promise.prototype.then = function(onFulfilled, onRejected) {if (this.constructor !== Promise) {
        // safeThen 函数也是通过调用 handle 函数，return 新的 Promise 对象
        return safeThen(this, onFulfilled, onRejected);
    }
    // 生成新的 Promise 对象
    var res = new Promise(noop);
    handle(this, new Handler(onFulfilled, onRejected, res));
    return res;
};

// Handler 构造函数
// 它的作用是挂载 then 中的回调函数 和 一个空的 Promise 对象
function Handler(onFulfilled, onRejected, promise){
    // then 中的 Fulfilled 回调函数
    this.onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : null;
    // then 中的 Rejected 回调函数
    this.onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : null;
    // 保存新的 Promise
    this.promise = promise;
}

// 保存 then 注册回调函数，更新回调函数状态
function handle(self, deferred) {
    //。。。省略

    // pedding 状态 
    if (self._state === 0) {// deferred == new Handler(onFulfilled, onRejected, res)
        if (self._deferredState === 0) {
            self._deferredState = 1;
            // 存储 then 回调 deferred 对象
            self._deferreds = deferred;
            return;
        }
        if (self._deferredState === 1) {
            self._deferredState = 2;
            // 存储 then 回调 deferred 对象
            self._deferreds = [self._deferreds, deferred];
            return;
        }
        // 存储 then 回调函数对象
        self._deferreds.push(deferred);
        return;
    }

    // 只有当进入到非 pedding 状态，handleResolved 才会运行
    handleResolved(self, deferred);
}

Handler函数生成一个 deffer 对象，用于保存 then 函数中的 onFulfilled 和 onRejected 回调，以及返回的新的 promise 实例

then方法中的核心函数就是 handle 函数，它负责接收 this 和new Handler对象。若在 pedding 状态下，handle函数只负责注册回调函数，更新回调函数状态 。在非pedding 状态下，则会执行 handleResolved 函数。

catch 方法注册回调函数

查看源码：catch 函数：105 行

Promise.prototype['catch'] = function (onRejected) {return this.then(null, onRejected);
};

catch方法的回调函数实际是通过 then 方法来完成保存的。

调用 doResolve 函数执行 fn

负责运行 Promise 实例对象中的回调函数参数 fn。

// 调用 doResolve 函数
function doResolve(fn, promise) {
    var done = false;
    
    // tryCallTwo 函数执行 类似于
    // (resolve, reject) => {if(err){reject(err);return};resolve(res)}执行;
    var res = tryCallTwo(fn, function (value) {if (done) return;
        done = true;
        resolve(promise, value);
    }, function (reason) {if (done) return;
        done = true;
        reject(promise, reason);
    });

    // fn 函数调用失败，手动运行 reject 函数
    if (!done && res === IS_ERROR) {
        done = true;
        reject(promise, LAST_ERROR);
    }
}

doResolve是同步直接调用传入的函数。其中 tryCallTwo 函数作用是调用函数 fn，它接受三个参数。先执行 fn 函数，根据结果，再执行resolve 函数或 reject 函数。在 resolve 函数或 reject 函数被调用之前，Promise 对象的状态依然是pending。

pending 状态下函数调用基本流程如下：

进入 resolve 或 reject 状态时会运行的函数

当初始化完之后，fn 函数执行完成，接下来就会运行 resolve 函数或者 reject 函数。

1. 调用 resolve 函数
2. 调用 finale 函数
3. 调用 handleResolved 函数

调用 resolve 函数

若 Promise 对象的 fn 函数执行正常，之后就会调用 resolve 函数。可以查看源码：resolve 函数：131 行。

function resolve(self, newValue) {
    //。。。省略
    
    // newValue 存在 & (newValue 是一个对象 || newValue 是一个函数)
    if (
        newValue &&
        (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')
    ) {
        // 获取 then 函数
        var then = getThen(newValue);
        //。。。省略

        if (
            then === self.then &&
            newValue instanceof Promise
        ) {
            // 如果 newValue 是一个 Promise 对象，那么调用 finale 函数
            self._state = 3;
            self._value = newValue;
            finale(self);
            return;
        } else if (typeof then === 'function') {
            // 如果 newValue 是一个函数，就继续调用 doResolve 函数
            doResolve(then.bind(newValue), self);
            return;
        }
    }
    // 标记完成，进入结束流程
    self._state = 1;
    self._value = newValue;
    finale(self);
}

确认 newValue 的值，如果 newValue 是一个函数，就继续循环调用 doResolve 函数；如果 newValue 是一个 Promise 对象，那么就直接调用 finale 函数。都不是，则直接调用 finale 函数。

调用 finale 函数

进入结束流程，finale 结束。

function finale(self) {
    // 单个回调
    if (self._deferredState === 1) {
        // 执行 handle 函数，实际是执行 handleResolved
        handle(self, self._deferreds);
        self._deferreds = null;
    }
    // 回调数组
    if (self._deferredState === 2) {for (var i = 0; i < self._deferreds.length; i++) {
            // 执行 handle 函数，实际是执行 handleResolved
            handle(self, self._deferreds[i]);
        }
        self._deferreds = null;
    }
}

finale函数表示进入结束流程，执行 handle 函数。同时在上面已经说到，在非 pedding 状态下，执行 handle 函数，实际会是执行 handleResolved 函数。

调用 handleResolved 函数

handleResolved负责收尾工作，负责执行 then 或者 catch 方法注册的回调函数。仔细阅读代码中的备注

var asap = require('asap/raw');

function handleResolved(self, deferred) {asap(function() {
        var cb = self._state === 1 ? deferred.onFulfilled : deferred.onRejected;
        // 不存在 onFulfilled & onRejected
        // deferred.promise 只是一个空的 Promise 对象
        if (cb === null) {// 1 - fulfilled(resolved)
            if (self._state === 1) {resolve(deferred.promise, self._value);
            } else {reject(deferred.promise, self._value);
            }
            return;
        }
        // 执行 cb 回调函数
        var ret = tryCallOne(cb, self._value);
        if (ret === IS_ERROR) {
            // 错误，报 reject
            reject(deferred.promise, LAST_ERROR);
        } else {resolve(deferred.promise, ret);
        }
    });
}

通过异步 asap 调用，若不存在 onFulfilled 和onRejected，直接调用 resolve 或reject。若存在，则 tryCallOne 回调的结果，直接调用 resolve 或reject。其中的 deferred 就是上文提到的 new Handler 实例对象。真正会影响最后这步流程的，其实是 deferred.onFulfilled 或者 deferred.onRejected的回调执行，执行完回调后，这个 Promise 的执行过程就基本完成。

而 reject 函数在这里我就不说了，有兴趣的可以看查看源码：reject 函数

Promise 对象调用函数的基本流程图，只是一个大致的走向，便于理解：

参考

Promises/A+ 规范

MDN 中文: Promise 对象

Github: then/promise 源码

tc39: tc39 ecma262 promise

感谢

掘金：代码君的自由：解读 Promise 内部实现原理

简书：乌龟怕铁锤：Promise 源代码解析

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