JavaScript Promise 对象

概述

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。

注意，本章只是 Promise 对象的简单介绍。为了避免与后续教程的重复，更完整的介绍请看《ES6 标准入门》的《Promise 对象》一章。

首先，Promise 是一个对象，也是一个构造函数。

function f1(resolve, reject) {
  // 异步代码...
}

var p1 = new Promise(f1);

上面代码中，Promise构造函数接受一个回调函数f1作为参数，f1里面是异步操作的代码。然后，返回的p1就是一个 Promise 实例。

Promise 的设计思想是，所有异步任务都返回一个 Promise 实例。Promise 实例有一个then方法，用来指定下一步的回调函数。

var p1 = new Promise(f1);
p1.then(f2);

上面代码中，f1的异步操作执行完成，就会执行f2。

传统的写法可能需要把f2作为回调函数传入f1，比如写成f1(f2)，异步操作完成后，在f1内部调用f2。Promise 使得f1和f2变成了链式写法。不仅改善了可读性，而且对于多层嵌套的回调函数尤其方便。

// 传统写法
step1(function (value1) {
  step2(value1, function(value2) {
    step3(value2, function(value3) {
      step4(value3, function(value4) {
        // ...
      });
    });
  });
});

// Promise 的写法
(new Promise(step1))
  .then(step2)
  .then(step3)
  .then(step4);

从上面代码可以看到，采用 Promises 以后，程序流程变得非常清楚，十分易读。注意，为了便于理解，上面代码的Promise实例的生成格式，做了简化，真正的语法请参照下文。

总的来说，传统的回调函数写法使得代码混成一团，变得横向发展而不是向下发展。Promise 就是解决这个问题，使得异步流程可以写成同步流程。

Promise 原本只是社区提出的一个构想，一些函数库率先实现了这个功能。ECMAScript 6 将其写入语言标准，目前 JavaScript 原生支持 Promise 对象。

Promise 对象的状态

Promise 对象通过自身的状态，来控制异步操作。Promise 实例具有三种状态。

• 异步操作未完成（pending）
• 异步操作成功（fulfilled）
• 异步操作失败（rejected）

上面三种状态里面，fulfilled和rejected合在一起称为resolved（已定型）。

这三种的状态的变化途径只有两种。

• 从“未完成”到“成功”
• 从“未完成”到“失败”

一旦状态发生变化，就凝固了，不会再有新的状态变化。这也是 Promise 这个名字的由来，它的英语意思是“承诺”，一旦承诺成效，就不得再改变了。这也意味着，Promise 实例的状态变化只可能发生一次。

因此，Promise 的最终结果只有两种。

• 异步操作成功，Promise 实例传回一个值（value），状态变为​fulfilled​。
• 异步操作失败，Promise 实例抛出一个错误（error），状态变为​rejected​。

Promise 构造函数 

JavaScript 提供原生的Promise构造函数，用来生成 Promise 实例。

var promise = new Promise(function (resolve, reject) {
  // ...

  if (/* 异步操作成功 */){
    resolve(value);
  } else { /* 异步操作失败 */
    reject(new Error());
  }
});

上面代码中，Promise构造函数接受一个函数作为参数，该函数的两个参数分别是resolve和reject。它们是两个函数，由 JavaScript 引擎提供，不用自己实现。

resolve函数的作用是，将Promise实例的状态从“未完成”变为“成功”（即从pending变为fulfilled），在异步操作成功时调用，并将异步操作的结果，作为参数传递出去。reject函数的作用是，将Promise实例的状态从“未完成”变为“失败”（即从pending变为rejected），在异步操作失败时调用，并将异步操作报出的错误，作为参数传递出去。

下面是一个例子。

function timeout(ms) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(resolve, ms, 'done');
  });
}

timeout(100)

上面代码中，timeout(100)返回一个 Promise 实例。100毫秒以后，该实例的状态会变为fulfilled。

Promise.prototype.then()

Promise 实例的then方法，用来添加回调函数。

then方法可以接受两个回调函数，第一个是异步操作成功时（变为fulfilled状态）的回调函数，第二个是异步操作失败（变为rejected）时的回调函数（该参数可以省略）。一旦状态改变，就调用相应的回调函数。

var p1 = new Promise(function (resolve, reject) {
  resolve('成功');
});
p1.then(console.log, console.error);
// "成功"

var p2 = new Promise(function (resolve, reject) {
  reject(new Error('失败'));
});
p2.then(console.log, console.error);
// Error: 失败

上面代码中，p1和p2都是Promise 实例，它们的then方法绑定两个回调函数：成功时的回调函数console.log，失败时的回调函数console.error（可以省略）。p1的状态变为成功，p2的状态变为失败，对应的回调函数会收到异步操作传回的值，然后在控制台输出。

then方法可以链式使用。

p1
  .then(step1)
  .then(step2)
  .then(step3)
  .then(
    console.log,
    console.error
  );

上面代码中，p1后面有四个then，意味依次有四个回调函数。只要前一步的状态变为fulfilled，就会依次执行紧跟在后面的回调函数。

最后一个then方法，回调函数是console.log和console.error，用法上有一点重要的区别。console.log只显示step3的返回值，而console.error可以显示p1、step1、step2、step3之中任意一个发生的错误。举例来说，如果step1的状态变为rejected，那么step2和step3都不会执行了（因为它们是resolved的回调函数）。Promise 开始寻找，接下来第一个为rejected的回调函数，在上面代码中是console.error。这就是说，Promise 对象的报错具有传递性。

then() 用法辨析

Promise 的用法，简单说就是一句话：使用then方法添加回调函数。但是，不同的写法有一些细微的差别，请看下面四种写法，它们的差别在哪里？

// 写法一
f1().then(function () {
  return f2();
});

// 写法二
f1().then(function () {
  f2();
});

// 写法三
f1().then(f2());

// 写法四
f1().then(f2);

为了便于讲解，下面这四种写法都再用then方法接一个回调函数f3。写法一的f3回调函数的参数，是f2函数的运行结果。

f1().then(function () {
  return f2();
}).then(f3);

写法二的f3回调函数的参数是undefined。

f1().then(function () {
  f2();
  return;
}).then(f3);

写法三的f3回调函数的参数，是f2函数返回的函数的运行结果。

f1().then(f2())
  .then(f3);

写法四与写法一只有一个差别，那就是f2会接收到f1()返回的结果。

f1().then(f2)
  .then(f3);

实例：图片加载

下面是使用 Promise 完成图片的加载。

var preloadImage = function (path) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    var image = new Image();
    image.onload  = resolve;
    image.onerror = reject;
    image.src = path;
  });
};

上面代码中，image是一个图片对象的实例。它有两个事件监听属性，onload属性在图片加载成功后调用，onerror属性在加载失败调用。

上面的preloadImage()函数用法如下。

preloadImage('https://example.com/my.jpg')
  .then(function (e) { document.body.append(e.target) })
  .then(function () { console.log('加载成功') })

上面代码中，图片加载成功以后，onload属性会返回一个事件对象，因此第一个then()方法的回调函数，会接收到这个事件对象。该对象的target属性就是图片加载后生成的 DOM 节点。

小结 

Promise 的优点在于，让回调函数变成了规范的链式写法，程序流程可以看得很清楚。它有一整套接口，可以实现许多强大的功能，比如同时执行多个异步操作，等到它们的状态都改变以后，再执行一个回调函数；再比如，为多个回调函数中抛出的错误，统一指定处理方法等等。

而且，Promise 还有一个传统写法没有的好处：它的状态一旦改变，无论何时查询，都能得到这个状态。这意味着，无论何时为 Promise 实例添加回调函数，该函数都能正确执行。所以，你不用担心是否错过了某个事件或信号。如果是传统写法，通过监听事件来执行回调函数，一旦错过了事件，再添加回调函数是不会执行的。

Promise 的缺点是，编写的难度比传统写法高，而且阅读代码也不是一眼可以看懂。你只会看到一堆then，必须自己在then的回调函数里面理清逻辑。

微任务

Promise 的回调函数属于异步任务，会在同步任务之后执行。

new Promise(function (resolve, reject) {
  resolve(1);
}).then(console.log);

console.log(2);
// 2
// 1

上面代码会先输出2，再输出1。因为console.log(2)是同步任务，而then的回调函数属于异步任务，一定晚于同步任务执行。

但是，Promise 的回调函数不是正常的异步任务，而是微任务（microtask）。它们的区别在于，正常任务追加到下一轮事件循环，微任务追加到本轮事件循环。这意味着，微任务的执行时间一定早于正常任务。

setTimeout(function() {
  console.log(1);
}, 0);

new Promise(function (resolve, reject) {
  resolve(2);
}).then(console.log);

console.log(3);
// 3
// 2
// 1

上面代码的输出结果是321。这说明then的回调函数的执行时间，早于setTimeout(fn, 0)。因为then是本轮事件循环执行，setTimeout(fn, 0)在下一轮事件循环开始时执行。

参考链接

• Sebastian Porto, Asynchronous JS: Callbacks, Listeners, Control Flow Libs and Promises
• Rhys Brett-Bowen, Promises/A+ - understanding the spec through implementation
• Matt Podwysocki, Amanda Silver, Asynchronous Programming in JavaScript with “Promises”
• Marc Harter, Promise A+ Implementation
• Bryan Klimt, What’s so great about JavaScript Promises?
• Jake Archibald, JavaScript Promises There and back again
• Mikito Takada, 7. Control flow, Mixu's Node book