js處理異步函數(shù)：從callback到promise

dance 發(fā)布于2019-08-22 15:34 / 2729人閱讀

摘要：在處理異步回調(diào)函數(shù)的情況有著越來越值得推崇的方法及類庫，下面會依次介紹處理異步函數(shù)的發(fā)展史，及源碼解讀。而對象的狀態(tài)，是由第一個的參數(shù)成功回調(diào)函數(shù)或失敗回調(diào)函數(shù)的返回值決定的。

函數(shù)的執(zhí)行分為同步和異步兩種。
同步即為同步連續(xù)執(zhí)行，通俗點講就是做完一件事，再去做另一件事。
異步即為先做一件事，中間可以去做其他事情，稍后再回來做第一件事情。
同時還要記住兩個特性：1.異步函數(shù)是沒有返回值的，return不管用哦 2.try{}catch(e){}不能捕獲異步函數(shù)中的異常。

js在處理異步回調(diào)函數(shù)的情況有著越來越值得推崇的方法及類庫，下面會依次介紹js處理異步函數(shù)的發(fā)展史，及源碼解讀。
（本文代碼是運行在node環(huán)境中）

1.callback

let fs = require("fs");
fs.readFile("./1.txt","utf8",function(err,data){
    console.log(data);
})

如果只有一個異步請求，那用callback還好，但是相信大多數(shù)前端開發(fā)者都遇到過這兩種情況：
a.一個異步請求獲取到的結(jié)果是下一個異步請求的參數(shù)。(一直嵌套callback，代碼不好管理會形成回調(diào)地獄);

let fs = require("fs");
    fs.readFile("./1.txt","utf8",(err,data)=>{
        fs.readFile(data,"utf8",(err,data)=>{
            console.log(data);
        })
    })

b.發(fā)出兩個請求，只有當兩個請求都成功獲取到數(shù)據(jù)，在執(zhí)行下一步操作。

let fs =require("fs");
    fs.readFile("./1.txt","utf8",(err,data)=>{
        console.log(data);
    })
    fs.readFile("./2.txt","utf8",(err,data)=>{
        console.log(data);
    })

像類似這種情況，只有當讀取到1.txt 和2.txt的文件的時候，我們同時獲取到兩個異步請求的結(jié)果。我們可以寫一個計數(shù)器的函數(shù)，統(tǒng)一處理回調(diào);

function after(time,callback){
    let arr = [];
    return function(data){
        arr.push(data)
        if(--time==0){
            callback(arr);
        }
    }
}
  //統(tǒng)一處理回調(diào)結(jié)果的回調(diào)傳到after函數(shù)中。
  let out = after(2,(res)=>{console.log(res)});
  let fs =require("fs");
    fs.readFile("./1.txt","utf8",(err,data)=>{
        out(data);
    })
    fs.readFile("./2.txt","utf8",(err,data)=>{
        out(data);
    })

tips：

方便我們更好的了解計數(shù)器的實現(xiàn)原理，我們需要了解一個概念：高階函數(shù)
高階函數(shù)：可以把函數(shù)作為參數(shù) 或者 return返回出一個函數(shù)。
舉個例子：

①.判斷一個變量是不是屬于一個類型：

function isType(type,content){
   return Object.protoType.toString.call(content) ==`[Object ${type}]`
}
let a = [1,2,3];
isType("Array", a) == true;

②.js數(shù)據(jù)類型有好多，我們每次調(diào)用都要傳入他的類型，麻不麻煩。所以我們寫一個方法，可以批量生成函數(shù)。

function isType(type){
    return function(content){
        return Object.protoType.toString.call(content) == `[Oject ${type}]`
    }
}
let isArray = isType("Array");
let a = [1,2,3]
isArray(a);

前兩種示例講的是return返回一個函數(shù)，下面示例是一個預(yù)置函數(shù)及返回函數(shù)參數(shù)的結(jié)合示例（預(yù)置函數(shù)）。

③.場景加入我有一個函數(shù)，執(zhí)行第三次的時候我想輸出"我很可愛";平常我們可以這樣去實現(xiàn)：

let time =0;
     function say(){
         if(++item==3){
         console.log("我很可愛")
         }
     }
     say();
     say();
     say();

高階函數(shù)實現(xiàn)的話：

 function after(time,callback){
        return function(){
            if(--time ==0){
                   callback();
            }
        }
     }
     function say(){
         console.log("我很可愛");
     }
     let out =after(3,say)
     out();
     out();
     out();

高階函數(shù)實現(xiàn)了將計時任務(wù)與業(yè)務(wù)邏輯拆分，高階函數(shù)的實現(xiàn)主要得益于作用域的查找。

2.Promise

在看完了上面的callback講述，主要其實還是講述了callback的弊端:
a.回調(diào)地獄(callback無法解決)
b.并發(fā)請求，同時拿到結(jié)果(可通過計數(shù)器方式，但是太費勁，不太樂觀)
這個時候duang~duang~duang~，ES6帶著Promise來了~
Promise主要是es6提供的主要用于處理異步請求的一個對象，他能夠很好的解決回調(diào)地獄以及并發(fā)請求。
在寫promise源碼之前，我們先通過幾個調(diào)用promise的示例，了解一下promise的一些原理及特性,這在我們封裝promise的時候能夠起到很大的作用：
普通調(diào)用實例：

let fs = require("fs");
let p = new Promise(function(resolve,reject){
  fs.readFile("./1.txt","utf8",(err,data)=>{
      err?reject(err):resolve(data);
  })
})

p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)});

1.promise實例可以多次調(diào)用then方法;

  p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)});
  p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)});

2.promise實例可以支持then方法的鏈式調(diào)用，jquery實現(xiàn)鏈式是通過返回當前的this。但是promise不可以通過返回this來實現(xiàn)。因為后續(xù)通過鏈式增加的then不是通過原始的promise對象的狀態(tài)來決定走成功還是走失敗的。

p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)}).then((data)=>{console.log(data)})

3.只要then方法中的成功回調(diào)和失敗回調(diào)，有返回值(包括undefiend)，都會走到下個then方法中的成功回調(diào)中，并且把返回值作為下個then成功回調(diào)的參數(shù)傳進去。

第一個then走成功：
p.then((data)=>{return undefined},(err)={console.log()}).then((data)=>{console.log(data)})
輸出：undefiend
第一個then走失敗：
  p.then((data)=>{console.log(1)},(err)={return undefined).then((data)=>{console.log(data)})
輸出：undefiend

4.只要then方法中的成功回調(diào)和失敗回調(diào)，有一個拋出異常，則都會走到下一個then中的失敗回調(diào)中;

第一個then走成功：
p.then((data)=>{throw new Err("錯誤")},(err)={console.log(1)}).then((data)=>{console.log("成功")},(err)=>{console.log(err)})
輸出：錯誤
第一個then走失敗：
  p.then((data)=>{console.log(1)},(err)={throw new Err("錯誤")).then((data)=>{console.log("成功")},(err)=>{console.log(err)})
輸出：錯誤

5.成功和失敗只能走一個，如果成功了，就不會走失敗，如果失敗了，就不會走成功;

6.如果then方法中，返回的不是一個普通值，仍舊是一個promise對象，該如何處理？
答案：它會等待這個promise的執(zhí)行結(jié)果，并且傳給下一個then方法。如果成功，就把這個promise的結(jié)果傳給下一個then的成功回調(diào)并且執(zhí)行，如果失敗就把錯誤傳給下一個then的失敗回調(diào)并且執(zhí)行。

7.具備catch捕獲錯誤;如果catche前面的所有then方法都沒有失敗回調(diào)，則catche會捕獲到錯誤信息執(zhí)行他就是用來兜兒底用的。

p是一個失敗的回調(diào):
p.then((data)=>{console.log("成功")}).then((data)=>{成功}).catche(e){console.log("錯誤")}

8.返回的結(jié)果和 promise是同一個，永遠不會成功和失敗

var  r  = new Promise(function(resolve,reject){
   return r;
})
r.then(function(){
    console.log(1)
},function(err){
    console.log(err)
})

以上是經(jīng)過調(diào)用es6提供的promise，發(fā)現(xiàn)的一些特性，下面我們會根據(jù)這些特性去封裝Promise類。

一.我們先通過初步了解的promise和簡單的基本調(diào)用，簡單的實現(xiàn)一個promise；

1.Promise支持傳入一個參數(shù)，函數(shù)類型，這個函數(shù)往往是我們自己發(fā)起異步請求的函數(shù)，我們稱它為執(zhí)行器actuator,這個函數(shù)會在調(diào)用new Promise()的作用域內(nèi)立即執(zhí)行，并且傳入兩個函數(shù)一個resolve另一個是reject作為參數(shù);

2.promise對象支持.then()的方法，then方法支持兩個參數(shù)一個為onFulfilled成功回調(diào)另一個為onRejected失敗回調(diào);onFulfilled接受參數(shù)data為異步請求拿到的數(shù)據(jù)，onRejected接受的參數(shù)為捕獲到的異常錯誤。

3.當異步回調(diào)成功時，執(zhí)行resolve，并且把回調(diào)結(jié)果傳給resolve函數(shù)。失敗則執(zhí)行reject，把異常信息傳給reject函數(shù)。(這一步往往是在actuator執(zhí)行器函數(shù)中我們自己去控制執(zhí)行的)

4.一個promise對象，執(zhí)行了resolve，就不會在去執(zhí)行reject。執(zhí)行了reject，也不會在去執(zhí)行resolve；
所以promise內(nèi)部中有一個類似狀態(tài)機的機制，它分為三種狀態(tài)，創(chuàng)建一個promise對象，默認狀態(tài)為"pending"狀態(tài)，當執(zhí)行了resolve，則該狀態(tài)變?yōu)?fulfilled"，若果執(zhí)行了reject則該狀態(tài)變?yōu)?rejected",所以我們在then方法中需要根據(jù)狀態(tài)作出判斷;

5.promise對象已經(jīng)是成功狀態(tài)或是失敗狀態(tài)時，都可以繼續(xù)通過then傳入函數(shù)，會通過當前的狀態(tài)，來決定執(zhí)行成功還失敗，并且把結(jié)果或是錯誤傳給相應(yīng)的函數(shù)。所以我們需要拿到的結(jié)果和捕獲的錯誤。

    function Promise(fn){
    this.status = "pending";//狀態(tài)機
    //一個promise支持執(zhí)行多個then，所以需要一個池子把他的回調(diào)函數(shù)存儲起來，統(tǒng)一遍歷執(zhí)行；
    this.onFulfilledCallbacks = [];
    this.onRejectedCallbacks =[]; 
    //保存結(jié)果或者錯誤異常
    this.result = "";//當前promise回調(diào)成功獲取到的數(shù)據(jù);
    this.reason = "";//當前promise失敗的原因
    var self = this;
    function resolve(data){
        //執(zhí)行了reject就不能執(zhí)行resolve，所以必須保證是pending狀態(tài)；
        //當執(zhí)行回調(diào)成功，在執(zhí)行器調(diào)用resolve，我們?nèi)ケ闅v成功回調(diào)的池子，依次執(zhí)行;
        //保存結(jié)果，并且將當前狀態(tài)設(shè)置為"fulfilled"
        if(self.status=="pending"){
            self.result = data;
            self.status = "fulfilled";
            self.onFulfilledCallbacks.forEach((fn)=>{
                fn(data);
            })
        }
          
    }
    function reject(err){
        //執(zhí)行了resolve就不能執(zhí)行reject，所以必須保證是pending狀態(tài)；
        //當執(zhí)行回調(diào)失敗，在執(zhí)行器調(diào)用reject，我們?nèi)ケ闅v成功回調(diào)的池子，依次執(zhí)行;
        //保存錯誤原因并且將當前狀態(tài)設(shè)置為"rejected"
        if(self.status=="pending"){
          self.reason= err;
          self.status ="rejected";
          self.onRejectedCallbacks.forEach((fn)=>{
              fn(err);
          })
        }
    }
    fn(resolve,reject)
}
Promise.prototype.then= function(onFulfilled,onRejected){
   //如果當前promise對象成功狀態(tài)，則直接執(zhí)行onFulfilled回調(diào)函數(shù)，并且把拿到的已經(jīng)保存的成功數(shù)據(jù)傳進去。
   if(this.status =="fulfilled"){
       onFulfilled(this.result)    
   }
   //如果當前promise對象失敗狀態(tài)，則直接執(zhí)行rejected回調(diào)函數(shù)，并且把已經(jīng)保存的補貨失敗的原因傳進去。
   if(this.status =="rejected"){
       onRejected(this.reason);
   }
   if(this.status == "pending"){
       this.onFulfilledCallbacks.push(onFulfilled);
       this.onRejectedCallbacks.push(onRejected);
   }
}

到目前為止我們已經(jīng)封裝了一個簡易版的promise了，我們可以通過一些case去測試一下，是否滿足上面所描述的特性。

let fs = require("fs");
let p = new Promise((resolve,reject)=>{
   fs.readFile("./1.txt","utf8",function (err,data) {
              err ? reject(err):resolve(data);
   })
});
p.then(data=>{console.log(data)},err=>{console.log(err)}); 
p.then(data=>{console.log(data)},err=>{console.log(err)});

二、我們簡易版的promise類，已經(jīng)初步實現(xiàn)了一些promise的基本特性;這一節(jié)我們我們簡易版的promise進行改版，把promise的更復(fù)雜的功能增加進去。

1.當我們調(diào)用promise時，傳入的執(zhí)行器會立刻執(zhí)行，執(zhí)行器函數(shù)內(nèi)部是一個同步的過程，我們可以用try...catch捕獲錯誤，并且應(yīng)該直接調(diào)用失敗的函數(shù)。

2.promise支持鏈式寫法，then后面繼續(xù).then ,原理并不是像jquery一樣返回一個this;而是不管當前promise狀態(tài)是什么，都返回一個新的promise對象，官方文檔命名這個新的promise對象為promise2。
3.鏈式寫法中第二個then中的回調(diào)走成功還是走失敗，取決于上一個then中返回的promise（就是promise2）對象的狀態(tài)。而 promise2對象的狀態(tài)，是由第一個then的參數(shù)（成功回調(diào)函數(shù)或失敗回調(diào)函數(shù)）的返回值決定的。如果返回的是一個值（包括返回的是undefined、""），則第二個then走成功;如果返回的仍舊是一個promise對象，那么promise2會等待返回的這個promise對象的回調(diào)結(jié)果而確定promise2的狀態(tài)值，如果回調(diào)結(jié)果拿到的是一個值（成功），那么promise2會將此值作為參數(shù)傳入字節(jié)的reosolve中并執(zhí)行,如果回調(diào)中拋出異常（失敗），那么promise2會把異常傳到reject中并且執(zhí)行；

function Promise(fn){
    this.status = "pending";
    this.onFulfilledCallbacks = [];
    this.onRejectedCallbacks =[]; 
    this.result = "";
    this.reason = "";
    var self = this;
    function resolve(data){
        if(self.status=="pending"){
            self.result = data;
            self.status = "fulfilled";
            self.onFulfilledCallbacks.forEach((fn)=>{
                fn(data);
            })
        }
          
    }
    function reject(err){           
        if(self.status=="pending"){
          self.reason= err;
          self.status ="rejected";
          self.onRejectedCallbacks.forEach((fn)=>{
              fn(err);
          })
        }
    }
    try{
        fn(resolve,reject)
    }catch(e){
        reject(e)
    }
    
}
Promise.prototype.then= function(onFulfilled,onRejected){
   //then方法什么都不傳，也可以支持連續(xù)調(diào)用  
   onFulfilled = onFulfilled ?onFulfilled :function(data){ return data};
   onRejected =onFulfilled ? onFulfilled :function(err){throw new Error(err)}
   let self = this;
   let Promise2;//聲明primise2
   if(this.status =="fulfilled"){
       Promise2 = new Promise(function(resolve,reject){
           //promise2的狀態(tài)，決定下一個then方法中執(zhí)行成功還是失敗。
           //promise2的狀態(tài),是由第一個then的onFulfilled的返回值決定的。
           //當我們執(zhí)行onFulfilled(我們通過then方法傳進來的自己的函數(shù))的時候，是同步操作，需要通過trycatch捕獲異常，如果發(fā)現(xiàn)異常就直接走下一個then的reject失敗回調(diào)。
           //promise官方文檔規(guī)定，每一個resolve或是reject回調(diào)的執(zhí)行必須保證是在異步中執(zhí)行，所以我們強制加定時器，保證onFulfilled是異步執(zhí)行的。
           setTimeOut(function(){
               try{
                   let x = onFulfilled(self.result);
                   //獲取到返回值，需要去解析，從而判斷出promise2應(yīng)該走失敗還是成功。    
                   resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject)                                              
               }catch(e){
                  //執(zhí)行reject,下一個then就會走失敗
                   reject(e);
               }
           })                                                      
       })          
   }
   if(this.status =="rejected"){
     Promise2 = new Promise(function(resolve,reject){
       setTimeout(function(){
           try{
               let x = onRejected(self.reason);
               resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject)
           }catch(e){
               reject(e)
           }
       })
     })
       
   }
   if(this.status == "pending"){
   Promise2 = new Promise(function(resolve,reject){
        self.onFulfilledCallbacks.push(function(){
            setTimeout(function(){
                try{
                    let x =  onFulfilled(self.result);
                    resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject);
                }catch (e){
                    reject(e)
                }
            })

        });
        self.onRejectedCallbacks.push(function(){
            setTimeout(function(){
                try {
                    let x =  onRejected(self.reason);
                    resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject)
                }catch (e){
                    reject(e);
                }
            })

        });
    })
   }
   return Promise2;
}

function resolvePromise(promise2,x,resolve,reject){
    //此處如果相等會爆出類型錯誤；
    if(promise2 == x){
        reject(new TypeError("循環(huán)引用了"))
    }
    //如果x是對象或函數(shù)(引用類型的值),則需要進一步判斷。（這塊兒要想的多一些，因為x是開發(fā)人員寫的函數(shù)返回的，第一個then中回調(diào)返回的）
    //若果x是一個普通值，則直接執(zhí)行resolve，并且傳給下個then的成功; 
    //如果返回的是一個promise對象，則promise2則會等待返回的promise對象執(zhí)行完成，如果執(zhí)行完成后，看這個promise走的成功還是失敗，如果失敗則拋出異常。如果成功則將獲取的數(shù)據(jù)作為onFulfilled返回的結(jié)果，用于判斷promise2走成功或者失敗，因為返回的結(jié)果可能還是promise對象，所以用遞歸去執(zhí)行，知道拿到數(shù)據(jù)或者異常。（遞歸）
    //判斷是不是promise對象，通過有沒有then方法
    //捕獲異常是因為判斷不嚴謹，存在then方法，可能也不是promise對象，調(diào)用它的then可能會報錯。      
    let called =false;
    if(x!==null &&(typeof x =="object"|| typeof x =="function")){        
           try{
               let then =x.then;
               if(typeof then =="function"){
                   //promise對象
                   then.call(x,function(y){
                       if(called)return;
                       called = true;
                       resolvePromise(promise2,y,resolve,reject)
                   },function(err){
                       if(called)return;
                       called = true;
                       reject(err)
                   })
               
               }else{
                   //普通對象
                   resolve(x)
               }
           }catch(e){
              if(called)return;
              called = true;
              reject(e)
           }
    }else{
        resolve(x);
    }    
}

 到此，Promise的大部分特性都已經(jīng)具備了。但是Promise對象還有一些其他的方法，可供調(diào)用，比如說catch方法，還有他的私有屬性all 、race、defferd，如果前面的Promise封裝懂了，那這些方法就so easy了，下面會根據(jù)這些方法的功能一一進行封裝,

1.all方法處理并發(fā)請求，同時獲得結(jié)果。一個失敗，則失敗，都成功，才算成功.這個時候我們就想到前面我們寫的計數(shù)器的用法。

 Promise.all([read("./1.txt"),read("./2.txt")]).then(res=>{console.log(res)})
 
 Promise.all = function(promiseArray){               
       return new Promise(function(resolve,reject){
           var result = [];
           var i=0;
           function processData(index,res){
               result[index] = res;
               if(++i==promiseArray.length){
                   resolve(result)
               } 
           }
           promiseArray.forEach((item,index)=>{
               item.then(res=>{processData(index,res)},reject)
           })
       })        
 };

2.race方法，Pomise.race，顧名思義“賽拍”，傳入多個異步promise，只要有一個成功，則就成功，有一個失敗則失敗，后面也可跟then方法。

Promise.race = function(promiseArray){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        promiseArray.forEach((item,index)=>{
            item.then(resolve,reject);
        })
    })
}
Promise.race([read("./1.txt"),read("./5.txt")]).then(res=>{console.log(res)},err=>{console.log(err)})

3.生成一個成功的promise，把傳入的參數(shù)，傳入到then的成功回調(diào)中,該方法返回一個promise

Promise.resolve=function(value){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        //promise規(guī)范 resolve和reject函數(shù)必須是在異步回調(diào)中執(zhí)行
        setTimeout(function(){
            resolve(value);
        })
    })
}
Promise.resolve("123").then(res=>{console.log(res)})

4.生成一個失敗的promise，把傳入的參數(shù)，傳入到then的失敗回調(diào)中。該方法返回一個promise

Promise.reject = function(err){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        setTimeout(function(){
            reject(err);
        })

    })
}
Promise.reject("error").then(res=>{console.log(res)},err=>{console.log(err)})

5.catch托底捕獲錯誤，這個方法是實例的共有方法，應(yīng)該放到Promise的原型上，每一個 promise實例都可以調(diào)用.它支持一個參數(shù)，該參數(shù)是之前所有的then中，并沒有失敗回調(diào)，當發(fā) 生錯誤時，最后統(tǒng)一在catch中進行捕獲

Promise.prototype.catch = function(calllback){
return this.then(null,callback)
}

6.很多人都用過jquery的deferrd對象，他和promise的deffer對象很類似。promise的deferred對象只是對promise進行了一次封裝

Promise.defer = Promise.deferred=function(){
    var obj = {};
    obj.promise = new Promise(function(resolve,reject){
        obj.resolve = resolve;
        obj.reject = reject;
    })
    return obj;
}
    let fs = require("fs");
 function read2 (url){
    var deferr = Promise.deferred();
    fs.readFile("./1.txt","utf8",(err,res)=>{
        err?deferr.reject(err):deferr.resolve(res);
    })
     return deferr;
}
read2("./1.txt").then(data=>{console.log(data)})

至此，一個完整的Promise.js封裝完成，當然最后是需要模塊化導(dǎo)出的，我們采用CommonJS規(guī)范導(dǎo)出一個模塊采用