js常见面试题——详解Promise使用与原理及实现过程（附源码

2021-04-19 本文已影响0人程序员阿野

一、什么是 Promise

promise 是目前 JS 异步编程的主流解决方案，遵循 Promises/A+ 方案。

二、Promise 原理简析

（1）promise 本身相当于一个状态机，拥有三种状态

pending
fulfilled
rejected
一个 promise 对象初始化时的状态是 pending，调用了 resolve 后会将 promise 的状态扭转为 fulfilled，调用 reject 后会将 promise 的状态扭转为 rejected，这两种扭转一旦发生便不能再扭转该 promise 到其他状态。

（2）promise 对象原型上有一个 then 方法，then 方法会返回一个新的 promise 对象，并且将回调函数 return 的结果作为该 promise resolve 的结果，then 方法会在一个 promise 状态被扭转为 fulfilled 或 rejected 时被调用。then 方法的参数为两个函数，分别为 promise 对象的状态被扭转为 fulfilled 和 rejected 对应的回调函数

三、Promise 如何使用

构造一个 promise 对象，并将要执行的异步函数传入到 promise 的参数中执行，并且在异步执行结束后调用 resolve( ) 函数，就可以在 promise 的 then 方法中获取到异步函数的执行结果

new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve()
  }, 1000)
}).then(
  res => {},
  err => {}
)

同时在 Promise 还为我们实现了很多方便使用的方法:

resolve方法

Promise.resolve 返回一个 fulfilled 状态的 promise

const a = Promise.resolve(1)
a.then(
  res => {
    // res = 1
  },
  err => {}
)

all方法

Promise.all 接收一个 promise 对象数组作为参数，只有全部的 promise 都已经变为 fulfilled 状态后才会继续后面的处理。Promise.all 本身返回的也是一个 promise

const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('promise1')
  }, 100)
})
const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('promise2')
  }, 100)
})
const promises = [promise1, promise2]

Promise.all(promises).then(
  res => {
    // promises 全部变为 fulfilled 状态的处理
  },
  err => {
    // promises 中有一个变为 rejected 状态的处理
  }
)

race方法

Promise.race 和 Promise.all 类似，只不过这个函数会在 promises 中第一个 promise 的状态扭转后就开始后面的处理（fulfilled、rejected 均可）

const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('promise1')
  }, 100)
})
const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('promise2')
  }, 1000)
})
const promises = [promise1, promise2]

Promise.race(promises).then(
  res => {
    // 此时只有 promise1 resolve 了，promise2 仍处于 pending 状态
  },
  err => {}
)

四、配合 async await 使用

现在的开发场景中我们大多会用 async await 语法糖来等待一个 promise 的执行结果，使代码的可读性更高。async 本身是一个语法糖，将函数的返回值包在一个 promise 中返回。

// async 函数会返回一个 promise
const p = async function f() {
  return 'hello world'
}
p.then(res => console.log(res)) // hello world

五、开发技巧

在前端开发上 promise 大多被用来请求接口，Axios 库也是开发中使用最频繁的库，但是频繁的 try catch 扑捉错误会让代码嵌套很严重。考虑如下代码的优化方式

const getUserInfo = async function() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    // resolve() || reject()
  })
}
// 为了处理可能的抛错,不得不将 try catch 套在代码外边，
// 一旦嵌套变多，代码可读性就会急剧下降
try {
  const user = await getUserInfo()
} catch (e) {}

好的处理方法是在异步函数中就将错误 catch，然后正常返回，如下所示 👇

const getUserInfo = async function() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    // resolve() || reject()
  }).then(
    res => {
      return [res, null] // 处理成功的返回结果
    },
    err => {
      return [null, err] // 处理失败的返回结果
    }
  )
}

const [user, err] = await getUserInfo()
if (err) {
  // err 处理
}

// 这样的处理是不是清晰了很多呢

六、Promise 源码实现

知识的学习需要知其然且知其所以然，所以通过一点点实现的一个 promise 能够对 promise 有着更深刻的理解。

（1）首先按照最基本的 promise 调用方式实现一个简单的 promise （基于 ES6 规范编写），假设我们有如下调用方式

new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve(1)
  }, 1000)
})
  .then(
    res => {
      console.log(res)
      return 2
    },
    err => {}
  )
  .then(
    res => {
      console.log(res)
    },
    err => {}
  )

我们首先要实现一个 Promise 的类，这个类的构造函数会传入一个函数作为参数，并且向该函数传入 resolve 和 reject 两个方法。
初始化 Promise 的状态为 pending。

class MyPromise {
  constructor(executor) {
    this.executor = executor
    this.value = null
    this.status = 'pending'

    const resolve = value => {
      if (this.status === 'pending') {
        this.value = value          // 调用 resolve 后记录 resolve 的值
        this.status = 'fulfilled'   // 调用 resolve 扭转 promise 状态
      }
    }

    const reject = value => {
      if (this.status === 'pending') {
        this.value = value          // 调用 reject 后记录 reject 的值
        this.status = 'rejected'    // 调用 reject 扭转 promise 状态
      }
    }

    this.executor(resolve, reject)
  }

（2）接下来要实现 promise 对象上的 then 方法，then 方法会传入两个函数作为参数，分别作为 promise 对象 resolve 和 reject 的处理函数。
这里要注意三点：

then 函数需要返回一个新的 promise 对象
执行 then 函数的时候这个 promise 的状态可能还没有被扭转为 fulfilled 或 rejected
一个 promise 对象可以同时多次调用 then 函数

class MyPromise {
  constructor(executor) {
    this.executor = executor
    this.value = null
    this.status = 'pending'
    this.onFulfilledFunctions = [] // 存放这个 promise 注册的 then 函数中传的第一个函数参数
    this.onRejectedFunctions = [] // 存放这个 promise 注册的 then 函数中传的第二个函数参数
    const resolve = value => {
      if (this.status === 'pending') {
        this.value = value
        this.status = 'fulfilled'
        this.onFulfilledFunctions.forEach(onFulfilled => {
          onFulfilled() // 将 onFulfilledFunctions 中的函数拿出来执行
        })
      }
    }
    const reject = value => {
      if (this.status === 'pending') {
        this.value = value
        this.status = 'rejected'
        this.onRejectedFunctions.forEach(onRejected => {
          onRejected() // 将 onRejectedFunctions 中的函数拿出来执行
        })
      }
    }
    this.executor(resolve, reject)
  }

  then(onFulfilled, onRejected) {
    const self = this
    if (this.status === 'pending') {
      /**
       *  当 promise 的状态仍然处于 ‘pending’ 状态时，需要将注册 onFulfilled、onRejected 方法放到 promise 的 onFulfilledFunctions、onRejectedFunctions 备用
       */
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        this.onFulfilledFunctions.push(() => {
          const thenReturn = onFulfilled(self.value)
          resolve(thenReturn)
        })
        this.onRejectedFunctions.push(() => {
          const thenReturn = onRejected(self.value)
          resolve(thenReturn)
        })
      })
    } else if (this.status === 'fulfilled') {
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        const thenReturn = onFulfilled(self.value)
        resolve(thenReturn)
      })
    } else {
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        const thenReturn = onRejected(self.value)
        resolve(thenReturn)
      })
    }
  }
}

对于以上完成的 MyPromise 进行测试，测试代码如下

const p = new MyPromise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve(1)
  }, 1000)
})

p.then(res => {
  console.log('first then', res)
  return res + 1
}).then(res => {
  console.log('first then', res)
})

p.then(res => {
  console.log(`second then`, res)
  return res + 1
}).then(res => {
  console.log(`second then`, res)
})

/**
 *  输出结果如下：
 *  first then 1
 *  first then 2
 *  second then 1
 *  second then 2
 */

（3）在 promise 相关的内容中，有一点常常被我们忽略，当 then 函数中返回的是一个 promise 应该如何处理？
考虑如下代码：

// 使用正确的 Promise
new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve()
  }, 1000)
})
  .then(res => {
    console.log('外部 promise')
    return new Promise((resolve, reject) => {
      resolve(`内部 promise`)
    })
  })
  .then(res => {
    console.log(res)
  })

/**
 * 输出结果如下：
 * 外部 promise
 * 内部 promise
 */

通过以上的输出结果不难判断，当 then 函数返回的是一个 promise 时，promise 并不会直接将这个 promise 传递到下一个 then 函数，而是会等待该 promise resolve 后，将其 resolve 的值，传递给下一个 then 函数，找到我们实现的代码的 then 函数部分，做以下修改：

then(onFulfilled, onRejected) {
   const self = this
   if (this.status === 'pending') {
       return new MyPromise((resolve, reject) => {
       this.onFulfilledFunctions.push(() => {
           const thenReturn = onFulfilled(self.value)
           if (thenReturn instanceof MyPromise) {
               // 当返回值为 promise 时，等该内部的 promise 状态扭转时，同步扭转外部的 promise 状态
               thenReturn.then(resolve, reject)
           } else {
               resolve(thenReturn)
           }
       })
       this.onRejectedFunctions.push(() => {
           const thenReturn = onRejected(self.value)
           if (thenReturn instanceof MyPromise) {
               // 当返回值为 promise 时，等该内部的 promise 状态扭转时，同步扭转外部的 promise 状态
               thenReturn.then(resolve, reject)
           } else {
               resolve(thenReturn)
           }
       })
       })
   } else if (this.status === 'fulfilled') {
       return new MyPromise((resolve, reject) => {
           const thenReturn = onFulfilled(self.value)
           if (thenReturn instanceof MyPromise) {
               // 当返回值为 promise 时，等该内部的 promise 状态扭转时，同步扭转外部的 promise 状态
               thenReturn.then(resolve, reject)
           } else {
               resolve(thenReturn)
           }
       })
   } else {
       return new MyPromise((resolve, reject) => {
           const thenReturn = onRejected(self.value)
           if (thenReturn instanceof MyPromise) {
               // 当返回值为 promise 时，等该内部的 promise 状态扭转时，同步扭转外部的 promise 状态
               thenReturn.then(resolve, reject)
           } else {
               resolve(thenReturn)
           }
       })
   }
}

(4) 之前的 promise 实现代码仍然缺少很多细节逻辑，下面会提供一个相对完整的版本，注释部分是增加的代码，并提供了解释。

class MyPromise {
  constructor(executor) {
    this.executor = executor
    this.value = null
    this.status = 'pending'
    this.onFulfilledFunctions = []
    this.onRejectedFunctions = []
    const resolve = value => {
      if (this.status === 'pending') {
        this.value = value
        this.status = 'fulfilled'
        this.onFulfilledFunctions.forEach(onFulfilled => {
          onFulfilled()
        })
      }
    }
    const reject = value => {
      if (this.status === 'pending') {
        this.value = value
        this.status = 'rejected'
        this.onRejectedFunctions.forEach(onRejected => {
          onRejected()
        })
      }
    }
    this.executor(resolve, reject)
  }

  then(onFulfilled, onRejected) {
    const self = this
    if (typeof onFulfilled !== 'function') {
      // 兼容 onFulfilled 未传函数的情况
      onFulfilled = function() {}
    }
    if (typeof onRejected !== 'function') {
      // 兼容 onRejected 未传函数的情况
      onRejected = function() {}
    }
    if (this.status === 'pending') {
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        this.onFulfilledFunctions.push(() => {
          try {
            const thenReturn = onFulfilled(self.value)
            if (thenReturn instanceof MyPromise) {
              thenReturn.then(resolve, reject)
            } else {
              resolve(thenReturn)
            }
          } catch (err) {
            // catch 执行过程的错误
            reject(err)
          }
        })
        this.onRejectedFunctions.push(() => {
          try {
            const thenReturn = onRejected(self.value)
            if (thenReturn instanceof MyPromise) {
              thenReturn.then(resolve, reject)
            } else {
              resolve(thenReturn)
            }
          } catch (err) {
            // catch 执行过程的错误
            reject(err)
          }
        })
      })
    } else if (this.status === 'fulfilled') {
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        try {
          const thenReturn = onFulfilled(self.value)
          if (thenReturn instanceof MyPromise) {
            thenReturn.then(resolve, reject)
          } else {
            resolve(thenReturn)
          }
        } catch (err) {
          // catch 执行过程的错误
          reject(err)
        }
      })
    } else {
      return new MyPromise((resolve, reject) => {
        try {
          const thenReturn = onRejected(self.value)
          if (thenReturn instanceof MyPromise) {
            thenReturn.then(resolve, reject)
          } else {
            resolve(thenReturn)
          }
        } catch (err) {
          // catch 执行过程的错误
          reject(err)
        }
      })
    }
  }
}

（5）至此一个相对完整的 promise 已经实现，但他仍有一些问题，了解宏任务、微任务的同学一定知道，promise 的 then 函数实际上是注册一个微任务，then 函数中的参数函数并不会同步执行。
查看如下代码：

new Promise((resolve,reject)=>{
    console.log(`promise 内部`)
    resolve()
}).then((res)=>{
    console.log(`第一个 then`)
})
console.log(`promise 外部`)

/**
 * 输出结果如下：
 * promise 内部
 * promise 外部
 * 第一个 then
 */

// 但是如果使用我们写的 MyPromise 来执行上面的程序

new MyPromise((resolve,reject)=>{
    console.log(`promise 内部`)
    resolve()
}).then((res)=>{
    console.log(`第一个 then`)
})
console.log(`promise 外部`)
/**
 * 输出结果如下：
 * promise 内部
 * 第一个 then
 * promise 外部
 */

以上的原因是因为的我们的 then 中的 onFulfilled、onRejected 是同步执行的，当执行到 then 函数时上一个 promise 的状态已经扭转为 fulfilled 的话就会立即执行 onFulfilled、onRejected。
要解决这个问题也非常简单，将 onFulfilled、onRejected 的执行放在下一个事件循环中就可以了。

if (this.status === 'fulfilled') {
  return new MyPromise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      try {
        const thenReturn = onFulfilled(self.value)
        if (thenReturn instanceof MyPromise) {
          thenReturn.then(resolve, reject)
        } else {
          resolve(thenReturn)
        }
      } catch (err) {
        // catch 执行过程的错误
        reject(err)
      }
    })
  }, 0)
}