关于javascript:这篇手写-Promise-你一定要康康

最近重温了一下 Q/Promise 的设计解说，联合本人的了解和一些小优化，决定也来写一篇手写 Promise 的文章。本文的内容适宜对 Promise 的应用有肯定理解的童鞋，因为过程中不会过多解释 Promise 的根底操作。咱们从一个根底版本开始，渐进式地实现这个 Promise，在过程中分享我的了解和观点。内容可能有点长，废话不多说，咱们开始吧。

根底版本

咱们先以 观察者模式 作为基石来搭建一个根底版本，实现的性能如下：

1. 构造函数承受一个函数 exector 作为参数，该函数的第一个参数是 resolve，作用是把 Promise 对象的状态变为“胜利”。
2. 原型办法 then 是用来注册一个当状态变为胜利的回调函数，当回调触发时，参数是 resolve 时的决定值。

function Promise(exector) {this.pending = [];
  this.value = undefined;

  const resolve = value => {if (this.pending) {
      this.value = value;
      for (const onFulfilled of this.pending) {
        // 告诉观察者。onFulfilled(this.value);
      }
      this.pending = undefined;
    }
  };

  exector(resolve);
}

Promise.prototype.then = function (onFulfilled) {if (this.pending) {
    // 还没决定，先注册观察者。this.pending.push(onFulfilled);
  } else {
    // 已决定，间接告诉。onFulfilled(this.value);
  }
};

// 测试一下。const p = new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(666), 100);
})

p.then(res => console.log('res: %s', res));

// 输入：// res: 666

代码很简略，应该不必过多解释，下面的残缺代码在这里：p0.js。

这个根底版本有个显著的问题：then 不能进行链式调用，接着就来优化一下。

then 链式调用

then 的链式调用会返回一个新的 Promise，并且 then 中回调的返回值会使这个新的 Promise 决定为“胜利”状态。

Promise.prototype.then = function (onFulfilled) {
  //“以后”Promise，对于返回的新 Promise 而言，也是“前一个”Promise。const prev = this;

  const promise = new Promise(resolve => {
    // 包装 onFulfilled，使其能够“流传”决定；//“前一个”Promise 决定后，决定返回的这个新 Promise。const onSpreadFulfilled = function (value) {resolve(onFulfilled(value));
    };

    if (prev.pending) {prev.pending.push(onSpreadFulfilled);
    } else {onSpreadFulfilled(prev.value);
    }
  });

  return promise;
};

// 测试一下。const p = new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(666), 100);
});

p.then(res => {console.log('res1: %s', res);
  return res + 1;
).then(res => {console.log('res2: %s', res);
);
  
// 输入：// res1: 666
// res2: 667

实现链式调用的要害是如何决定返回的新 Promise？这里我对变量做了一些有含意的命名，不便了解：

1. prev 是调用 then 时“以后”的 Promise，对于返回的新 Promise 而言，能够看做是“前一个”Promise。
2. 包装 onFulfilled——执行完以后注册的 onFulfilled 后，用其返回值来决定返回的那个新的 Promise。这是个关键步骤，为体现流传的动作，将其命名为 onSpreadFulfilled。
3. 将 onSpreadFulfilled 作为胜利的回调注册到 prev 上。

下面的残缺代码在这里：p1.js。

当初又有个新问题，如果 resolve 的 value 是个 Promise，或者 onfulfilled 函数返回的后果是个 Promise，那么链式流传的决定值不应该是这个 Promise 自身，而是这个 Promise 的决定值才对，也就是要 反对 Promise 的状态传递。

状态传递

在实现状态传递之前，咱们先来康康如何确定一个值是不是 Promise。咱们能够用原型继承来判断：

return value instanceof Promise;

这样的毛病是兼容性较差，你无奈强制使用者的运行环境上下文中只会用一种 Promise 的库，或者在不同的运行上下文中传递 Promise 实例。所以这里咱们应用 鸭子类型 来判断 Promise，重点关注对象的行为，将 Promise 看作是一个 thenable 对象。

function isPromise(value) {
  // 如果这个对象上能够调用 then 办法，就认为它是一个“Promise”了。return value && typeof value.then === 'function';
}

接下来就来实现状态传递了，实现的思路就是基于鸭子类型和“告诉转移”。咱们先定义一个函数：

function wrapToThenable(value) {if (isPromise(value)) {return value;} else {
    return {then: function (onFulfilled) {return wrapToThenable(onFulfilled(value));
      }
    };
  }
}

顾名思义，这个函数的作用是用来把一个值包装为 thenable 对象：如果 value 是 Promise 则间接返回；如果不是就包装并返回一个有 then 办法的对象，也就是 thenable 对象。这个 thenable 对象的作用是啥呢？接着看这里：

function Promise(exector) {this.pending = [];
  this.value = undefined;

  const resolve = value => {if (this.pending) {
      // 包装为 thenable。this.value = wrapToThenable(value);
      for (const onFulfilled of this.pending) {
        // 告诉时改为调用 thenable 上的 then。this.value.then(onFulfilled);
      }
      this.pending = undefined;
    }
  };

  exector(resolve);
}

resolve 决定时，依据 value 的类型不同，有两种解决状况：

1. 如果 value 是一般值，通过 wrapToThenable 会包装为 thenable 对象，告诉时调用 then 办法相当于间接调用 onFulfilled。
2. 如果 value 是 Promise，则把 onFulfilled 注册到 value 上；等到 value 决定时，就会调用 onFulfilled。还记得链式调用时的 onSpreadFulfilled 吗？这里就是“告诉转移”了，把告诉下一个 Promise 的责任转移到了 value 身上。

当然 then 也要做一点批改：

Promise.prototype.then = function (onFulfilled) {
  const prev = this;

  const promise = new Promise(resolve => {const onSpreadFulfilled = function (value) {resolve(onFulfilled(value));
    };

    if (prev.pending) {prev.pending.push(onSpreadFulfilled);
    } else {
      // 这里也要改为调用 then。prev.value.then(onSpreadFulfilled);
    }
  });

  return promise;
};

// 测试一下。const p = new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(666), 100);
});

p.then(res => {console.log('res1: %s', res);
  return new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(777), 100);
  });
}).then(res => {console.log('res2: %s', res);
});

// 输入：// res1: 666
// res2: 777

这里来总结一下状态传递的设计思路。包装为 thenable 对象十分要害，作用是放弃了与 Promise 统一的行为，也就是接口统一。这样在 resolve 时咱们不必特定去判断这个值是不是 Promise，而能够用对立的解决形式来告诉观察者；并且也顺便实现了“告诉转移”，如果 value 还没有决定，则 then 会注册为回调，如果已决定则 then 会立刻执行。

下面的残缺代码在这里：p2.js。接下来，咱们来欠缺一下 reject。

失败状态

当 Promise 决定失败时，then 办法外面将只执行第二个参数 onRejected 对应的回调。首先咱们须要另一个包装函数：

function wrapToRejected(value) {
  return {then: function (_, onRejected) {return wrapToThenable(onRejected(value));
    }
  };
}

这个函数的作用是一旦产生 reject(value) 时，咱们把 value 变为另一种 thenable 对象，这个对象在执行 then 时只会调用 onRejected。

而后扭转一下构造函数：

function Promise(exector) {// pending 变为一个二维数组，外面寄存的元素是 [onFulfilled, onRejected]。this.pending = [];
  this.value = undefined;

  const resolve = value => {if (this.pending) {this.value = wrapToThenable(value);
      for (const handlers of this.pending) {this.value.then.apply(this.value, handlers);
      }
      this.pending = undefined;
    }
  };

  const reject = value => {resolve(wrapToRejected(value));
  };

  exector(resolve, reject);
}

当初有一个比拟大的变动：this.pending 变为了二维数组。这样 this.value.then.apply 在执行时会有三种状况：

1. this.value 是胜利决定转换来的 thenable 对象，还记得 wrapToThenable 吗？then 被执行时只会调用 onFulfilled。
2. this.value 是失败决定转换来的 thenable 对象，then 被执行时只会调用 onRejected。
3. this.value 是一个 Promise，决定会转移到这个 Promise 上。

同样 then 办法也要做一些批改：

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRejected) {
  const prev = this;
  
  // 留神这里给了 onFulfilled、onRejected 默认值。onFulfilled =
    onFulfilled ||
    function (value) {return value;};
  onRejected =
    onRejected ||
    function (value) {return wrapToRejected(value);
    };

  const promise = new Promise(resolve => {const onSpreadFulfilled = function (value) {resolve(onFulfilled(value));
    };
    const onSpreadRejected = function (value) {resolve(onRejected(value));
    };

    if (prev.pending) {prev.pending.push([onSpreadFulfilled, onSpreadRejected]);
    } else {prev.value.then(onSpreadFulfilled, onSpreadRejected);
    }
  });

  return promise;
};

// 测试一下。const p = new Promise((resolve, reject) => {setTimeout(() => reject(666), 100);
});

p.then(undefined, err => {console.log('err1: %s', err);
  return 1;
}).then(res => {console.log('res1: %s', res);
});

// 输入：// err1: 666
// res1: 1

咱们要特地留神一下减少了 onFulfilled、onRejected 的默认值。在理论应用 then 时，可能只会专一解决胜利或者失败的回调，然而咱们又须要另外一种状态要持续流传上来。这里可能有点不好了解，能够代入数据模仿一下。下面的残缺代码在这里：p3.js。

又到了思考总结工夫，thenable 这个接口是关键所在。通过两个包装对象，别离解决胜利和失败的状态，在告诉观察者时能够放弃对立的逻辑，这个设计是不是感觉很妙呢？

接下来咱们要解决一下调用时会产生异样的问题。

异样解决

咱们先思考一下会有哪些地方会产生异样？第一个是构造函数外面 exector 执行的时候：

function Promise(exector) {this.pending = [];
  this.value = undefined;

  const resolve = value => {// ...};

  const reject = value => {resolve(wrapToRejected(value));
  };

  try {exector(resolve, reject);
  } catch (e) {
    // 如果有异样产生，状态变为“失败”。reject(e);
  }
}

而后是onFulfilled 和 onRejected 执行的时候。当在以上两个办法里产生异样时，状态要变为失败，并且须要把异样流传上来。then 的改变如下：

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRejected) {
  // ...
  // 产生异样的时候包装一下。const errHandler = returnWhenError(err => wrapToRejected(err));
  onFulfilled = errHandler(onFulfilled);
  onRejected = errHandler(onRejected);

  const promise = new Promise(resolve => {const onSpreadFulfilled = function (value) {resolve(onFulfilled(value));
    };
    const onSpreadRejected = function (value) {resolve(onRejected(value));
    };

    if (prev.pending) {prev.pending.push([onSpreadFulfilled, onSpreadRejected]);
    } else {prev.value.then(onSpreadFulfilled, onSpreadRejected);
    }
  });

  return promise;
};

// 封装为一个可重用的高阶函数。// 如果 fun 执行失败了，则返回 onError 的后果。function returnWhenError(onError) {
  return fun =>
    (...args) => {
      let result;

      try {result = fun(...args);
      } catch (e) {result = onError(e);
      }

      return result;
    };
}

而后咱们能够退出 catch 办法：

Promise.prototype.catch = function (onRejected) {
  // 在 then 中疏忽掉“胜利”状态的回调。return Promise.prototype.then.call(this, undefined, onRejected);
};

// 测试一下。const p = new Promise(resolve => {setTimeout(() => resolve(666), 100);
});

p.then(res => {console.log('res1: %s', res);
  throw new Error('test error1');
}).then(undefined, err => {console.log('err1: %s', err.message);
  throw new Error('test error2');
}).catch(err => {console.log('err2: %s', err.message);
});

// 输入：// res1: 666
// err1: test error1
// err2: test error2

下面的残缺代码在这里：p4.js。

到了这里，基本上 Promise 的基本功能就差不多实现了。不过还有一些不太欠缺的中央，咱们来持续做一些优化。

一些优化

封装公有变量

this.pending 和 this.value 从内部是能够读写的，不够平安和强壮。而我又还是想用构造函数和原型办法，不想用闭包来封装。我这里采纳的是 WeakMap 来达到目标，要害的批改如下：

const refMap = new WeakMap();

// ...

function Promise(exector) {
  // 用以后的实例援用作为 key，把想暗藏的数据放进一个对象里。refMap.set(this, {pending: [],
    value: undefined
  });

  const resolve = value => {
    // 取出封装的数据。const data = refMap.get(this);

    if (data.pending) {data.value = wrapToThenable(value);
      for (const handlers of data.pending) {data.value.then.apply(data.value, handlers);
      }
      data.pending = undefined;
    }
  };

  // ...
}

同样 then 也批改一下：

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRejected) {
  // ...

  const promise = new Promise(resolve => {const onSpreadFulfilled = function (value) {resolve(onFulfilled(value));
    };
    const onSpreadRejected = function (value) {resolve(onRejected(value));
    };
    // 取出封装的数据。const data = refMap.get(prev);

    if (data.pending) {data.pending.push([onSpreadFulfilled, onSpreadRejected]);
    } else {data.value.then(onSpreadFulfilled, onSpreadRejected);
    }
  });

  return promise;
};

下面的残缺代码在这里：p5.js。

当 Promise 实例被垃圾回收时，对应在 WeakMap 中的公有数据对象援用也会被打消，没有内存透露问题，这种计划非常适合用来封装公有变量。

调用程序

目前的 Promise 在执行时有调用程序问题，比方：

const p = new Promise(resolve => resolve(1));

p.then(res => {console.log('res1:', res);
  return res + 1;
}).then(res => {console.log('res2:', res);
});

p.then(res => {console.log('res3:', res);
});

console.log('Hi!');

// 目前的输入是：// res1: 1
// res2: 2
// res3: 1
// Hi!

// 正确的输入应该是：// Hi!
// res1: 1
// res3: 1
// res2: 2

一个简略的做法是利用 setTimeout 来改良：

function Promise(exector) {
  // ...
  
  const resolve = value => {const data = refMap.get(this);

    if (data.pending) {data.value = wrapToThenable(value);
      for (const handlers of data.pending) {
        // 提早执行。enqueue(() => {data.value.then.apply(data.value, handlers);
        });
      }
      data.pending = undefined;
    }
  };
  
  // ...
}

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRejected) {
  // ...

  const promise = new Promise(resolve => {
    // ...

    if (data.pending) {data.pending.push([onSpreadFulfilled, onSpreadRejected]);
    } else {
      // 提早执行。enqueue(() => {data.value.then(onSpreadFulfilled, onSpreadRejected);
      });
    }
  });

  return promise;
};

function enqueue(callback) {setTimeout(callback, 1);
}

enqueue 的作用是模仿按入队程序来提早执行函数。通过对所有 then 调用的提早执行，能够保障按正确的注册程序和决定程序来执行了，下面的残缺代码在这里：p6.js。

接下来呢？

咳咳，到了这里我感觉就先差不多了，毕竟此文的目标是分享和交换一种 Promise 的设计思路和心得，而不是去造一个完满的 Promise。手写一个 Promise 这个后果不应该是咱们的目标，察看演进过程中的思路和计划才是咱们须要排汇的货色。前面有工夫我会把短少的一些接口也补上，比方 Promise.resolve、Promise.prototype.finally 等等。

最初，心愿你也能从这篇文章中播种一些货色吧，欢送 star 和关注我的 JavaScript 博客：小声比比 JavaScript