「一次写过瘾」手写 Promise 全家桶 + Generator + async/await
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2021-03-01 13:58
（给全栈前端精选加星标，提升前端技能）
转自：前端食堂
手写 Promise 全家桶
Promise/A+ 规范[4]镇楼！
如果你没读过 Promise/A+ 规范也没关系，我帮你总结了如下三部分重点：
不过建议看完本文后还是要亲自去读一读，不多 bb，开始展示。
规范重点
1.Promise 状态
Promise 的三个状态分别是 pending、fulfilled 和 rejected。
pending: 待定，Promise 的初始状态。在此状态下可以落定 (settled)为fulfilled或rejected状态。fulfilled: 兑现(解决)，表示执行成功。Promise 被 resolve 后的状态，状态不可再改变，且有一个私有的值 value。rejected: 拒绝，表示执行失败。Promise 被 reject 后的状态，状态不可再改变，且有一个私有的原因 reason。
注意：value 和 reason 也是不可变的，它们包含原始值或对象的不可修改的引用，默认值为 undefined。
2.Then 方法
要求必须提供一个 then 方法来访问当前或最终的 value 或 reason。
promise.then(onFulfilled, onRejected)
1.then 方法接受两个函数作为参数，且参数可选。2.如果可选参数不为函数时会被忽略。3.两个函数都是异步执行，会放入事件队列等待下一轮 tick。4.当调用 onFulfilled 函数时，会将当前 Promise 的 value 值作为参数传入。5.当调用 onRejected 函数时，会将当前 Promise 的 reason 失败原因作为参数传入。6.then 函数的返回值为 Promise。7.then 可以被同一个 Promise 多次调用。
3.Promise 解决过程
Promise 的解决过程是一个抽象操作，接收一个 Promise 和一个值 x。
针对 x 的不同值处理以下几种情况：
1.x 等于 Promise
抛出 TypeError 错误，拒绝 Promise。
2.x 是 Promise 的实例
如果 x 处于待定状态，那么 Promise 继续等待直到 x 兑现或拒绝，否则根据 x 的状态兑现/拒绝 Promise。
3.x 是对象或函数
取出 x.then 并调用，调用时将 this 指向 x。将 then 回调函数中得到的结果 y 传入新的 Promise 解决过程中，递归调用。
如果执行报错，则将以对应的失败原因拒绝 Promise。
这种情况就是处理拥有 then() 函数的对象或函数，我们也叫它 thenable。
4.如果 x 不是对象或函数
以 x 作为值执行 Promise。
手写 Promise
1.首先定义 Promise 的三个状态
var PENDING = 'pending';
var FULFILLED = 'fulfilled';
var REJECTED = 'rejected';
2.我们再来搞定 Promise 的构造函数
创建 Promise 时需要传入 execute 回调函数，接收两个参数，这两个参数分别用来兑现和拒绝当前 Promise。
所以我们需要定义 resolve() 和 reject() 函数。
初始状态为 PENDING，在执行时可能会有返回值 value，在拒绝时会有拒绝原因 reason。
同时需要注意，Promise 内部的异常不能直接抛出，需要进行异常捕获。
function Promise(execute) {
var that = this;
that.state = PENDING;
function resolve(value) {
if (that.state === PENDING) {
that.state = FULFILLED;
that.value = value;
}
}
function reject(reason) {
if (that.state === PENDING) {
that.state = REJECTED;
that.reason = reason;
}
}
try {
execute(resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}
3. 实现 then() 方法
then 方法用来注册当前 Promise 状态落定后的回调，每个 Promise 实例都需要有它，显然要写到 Promise 的原型 prototype 上，并且 then() 函数接收两个回调函数作为参数，分别是 onFulfilled 和 onRejected。
Promise.prototype.then = function(onFulfilled, onRejected) {}
根据上面第 2 条规则，如果可选参数不为函数时应该被忽略，我们要对参数进行如下判断。
onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : function(x) { return x; }
onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(e) { throw e; }
根据第 3 条规则，需要使用 setTimeout 延迟执行，模拟异步。
根据第 4 条、第 5 条规则，需要根据 Promise 的状态来执行对应的回调函数。
在 PENDING 状态时，需要等到状态落定才能调用。我们可以将 onFulfilled 和 onRejected 函数存到 Promise 的属性 onFulfilledFn 和 onRejectedFn 中，
当状态改变时分别调用它们。
var that = this;
var promise;
if (that.state === FULFILLED) {
setTimeout(function() {
onFulfilled(that.value);
});
}
if (that.state === REJECTED) {
setTimeout(function() {
onRejected(that.reason);
});
}
if (that.state === PENDING) {
that.onFulfilledFn = function() {
onFulfilled(that.value);
}
that.onRejectedFn = function() {
onRejected(that.reason);
}
}
根据第 6 条规则，then 函数的返回值为 Promise，我们分别给每个逻辑添加并返回一个 Promise。
同时，then 支持链式调用，我们需要将 onFulfilledFn 和 onRejectedFn 改成数组。
var that = this;
var promise;
if (that.state === FULFILLED) {
promise = new Promise(function(resolve, reject) {
setTimeout(function() {
try {
onFulfilled(that.value);
} catch (reason) {
reject(reason);
}
});
});
}
if (that.state === REJECTED) {
promise = new Promise(function(resolve, reject) {
setTimeout(function() {
try {
onRejected(that.reason);
} catch (reason) {
reject(reason);
}
});
});
}
if (that.state === PENDING) {
promise = new Promise(function(resolve, reject) {
that.onFulfilledFn.push(function() {
try {
onFulfilled(that.value);
} catch (reason) {
reject(reason);
}
})
that.onRejectedFn.push(function() {
try {
onRejected(that.reason);
} catch (reason) {
reject(reason);
}
});
});
}
与上面相对应的，再将 Promise 的构造函数相应的进行改造。
1.添加 onFulFilledFn 和 onRejectedFn 数组。2.resolve() 和 reject() 函数改变状态时，需要异步调用数组中的函数，同样使用 setTimeout 来模拟异步。
function Promise(execute) {
var that = this;
that.state = PENDING;
that.onFulfilledFn = [];
that.onRejectedFn = [];
function resolve(value) {
setTimeout(function() {
if (that.state === PENDING) {
that.state = FULFILLED;
that.value = value;
that.onFulfilledFn.forEach(function(fn) {
fn(that.value);
})
}
})
}
function reject(reason) {
setTimeout(function() {
if (that.state === PENDING) {
that.state = REJECTED;
that.reason = reason;
that.onRejectedFn.forEach(function(fn) {
fn(that.reason);
})
}
})
}
try {
execute(resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}
4.Promise 解决过程 resolvePromise()
Promise 解决过程分为以下几种情况，我们需要分别进行处理：
1.x 等于 Promise TypeError 错误
此时相当于 Promise.then 之后 return 了自己，因为 then 会等待 return 后的 Promise，导致自己等待自己，一直处于等待。。
function resolvePromise(promise, x) {
if (promise === x) {
return reject(new TypeError('x 不能等于 promise'));
}
}
2.x 是 Promise 的实例
如果 x 处于待定状态，Promise 会继续等待直到 x 兑现或拒绝，否则根据 x 的状态兑现/拒绝 Promise。
我们需要调用 Promise 在构造时的函数 resolve() 和 reject() 来改变 Promise 的状态。
function resolvePromise(promise, x, resolve, reject) {
// ...
if (x instanceof Promise) {
if (x.state === FULFILLED) {
resolve(x.value);
} else if (x.state === REJECTED) {
reject(x.reason);
} else {
x.then(function(y) {
resolvePromise(promise, y, resolve, reject);
}, reject);
}
}
}
3.x 是对象或函数
取出 x.then 并调用，调用时将 this 指向 x，将 then 回调函数中得到的结果 y 传入新的 Promise 解决过程中，递归调用。
如果执行报错，则将以对应的失败原因拒绝 Promise。
x 可能是一个 thenable 而非真正的 Promise。
需要设置一个变量 executed 避免重复调用。
function resolvePromise(promise, x, resolve, reject) {
// ...
if ((x !== null) && ((typeof x === 'object' || (typeof x === 'function'))) {
var executed;
try {
var then = x.then;
if (typeof then === 'function') {
then.call(x, function(y) {
if (executed) return;
executed = true;
return resolvePromise(promise, y, resolve, reject);
}, function (e) {
if (executed) return;
executed = true;
reject(e);
})
} else {
resolve(x);
}
} catch (e) {
if (executed) return;
executed = true;
reject(e);
}
}
}
4.直接将 x 作为值执行
function resolvePromise(promise, x, resolve, reject) {
// ...
resolve(x)
}
测试
// 为了支持测试，将模块导出
module.exports = {
deferred() {
var resolve;
var reject;
var promise = new Promise(function (res, rej) {
resolve = res;
reject = rej;
})
return {
promise,
resolve,
reject
}
}
}
我们可以选用这款测试工具对我们写的 Promise 进行测试 Promise/A+ 测试工具: promises-aplus-tests[5]。
目前支持 827 个测试用例，我们只需要在导出模块的时候遵循 CommonJS 规范，按照要求导出对应的函数即可。
Promise.resolve
Promise.resolve() 可以实例化一个解决(fulfilled) 的 Promise。
Promise.resolve = function(value) {
if (value instanceof Promise) {
return value;
}
return new Promise(function(resolve, reject) {
resolve(value);
});
}
Promise.reject
Promise.reject() 可以实例化一个 rejected 的 Promise 并抛出一个异步错误（这个错误不能通过try/catch捕获，只能通过拒绝处理程序捕获）
Promise.reject = function(reason) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
reject(reason);
});
}
Promise.prototype.catch
Promise.prototype.catch() 方法用于给 Promise 添加拒绝时的回调函数。
Promise.prototype.catch = function(onRejected) {
return this.then(null, onRejected);
}
Promise.prototype.finally
Promise.prototype.finally() 方法用于给 Promise 添加一个不管最终状态如何都会执行的操作。
Promise.prototype.finally = function(fn) {
return this.then(function(value) {
return Promise.resolve(value).then(function() {
return value;
});
}, function(error) {
return Promise.resolve(reason).then(function() {
throw error;
});
});
}
Promise.all
Promise.all() 方法会将多个 Promise 实例组合成一个新的 Promise 实例。
组合后的 Promise 实例只有当每个包含的 Promise 实例都解决(fulfilled)后才解决(fulfilled)，如果有一个包含的 Promise 实例拒绝(rejected)了，则合成的 Promise 也会拒绝(rejected)。
两个注意点：
传入的是可迭代对象，用 for...of 遍历 Iterable 更安全 传入的每个实例不一定是 Promise，需要用 Promise.resolve() 包装
Promise.all = function(promiseArr) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
const length = promiseArr.length;
const result = [];
let count = 0;
if (length === 0) {
return resolve(result);
}
for (let item of promiseArr) {
Promise.resolve(item).then(function(data) {
result[count++] = data;
if (count === length) {
resolve(result);
}
}, function(reason) {
reject(reason);
});
}
});
}
Promise.race
Promise.race() 同样返回一个合成的 Promise 实例，其会返回这一组中最先解决(fulfilled)或拒绝(rejected)的 Promise 实例的返回值。
Promise.race = function(promiseArr) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
const length = promiseArr.length;
if (length === 0) {
return resolve();
}
for (let item of promiseArr) {
Promise.resolve(item).then(function(value) {
return resolve(value);
}, function(reason) {
return reject(reason);
});
}
});
}
Promise.any
Promise.any() 相当于 Promise.all() 的反向操作，同样返回一个合成的 Promise 实例，只要其中包含的任何一个 Promise 实例解决(fulfilled)了，合成的 Promise 就解决(fulfilled)。
只有当每个包含的 Promise 都拒绝(rejected)了，合成的 Promise 才拒绝(rejected)。
Promise.any = function(promiseArr) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
const length = promiseArr.length;
const result = [];
let count = 0;
if (length === 0) {
return resolve(result);
}
for (let item of promiseArr) {
Promise.resolve(item).then((value) => {
return resolve(value);
}, (reason) => {
result[count++] = reason;
if (count === length) {
reject(result);
}
});
}
});
}
Promise.allSettled
Promise.allSettled() 方法也是返回一个合成的 Promise，不过只有等到所有包含的每个 Promise 实例都返回结果落定时，不管是解决(fulfilled)还是拒绝(rejected)，合成的 Promise 才会结束。一旦结束，状态总是 fulfilled。
其返回的是一个对象数组，每个对象表示对应的 Promise 结果。
对于每个结果对象，都有一个 status 字符串。如果它的值为 fulfilled，则结果对象上存在一个 value 。如果值为 rejected，则存在一个 reason 。
Promise.allSettled = function(promiseArr) {
return new Promise(function(resolve) {
const length = promiseArr.length;
const result = [];
let count = 0;
if (length === 0) {
return resolve(result);
} else {
for (let item of promiseArr) {
Promise.resolve(item).then((value) => {
result[count++] = { status: 'fulfilled', value: value };
if (count === length) {
return resolve(result);
}
}, (reason) => {
result[count++] = { status: 'rejected', reason: reason };
if (count === length) {
return resolve(result);
}
});
}
}
});
}
// 使用 Promise.finally 实现
Promise.allSettled = function(promises) {
// 也可以使用扩展运算符将 Iterator 转换成数组
// const promiseArr = [...promises]
const promiseArr = Array.from(promises)
return new Promise(resolve => {
const result = []
const len = promiseArr.length;
let count = len;
if (len === 0) {
return resolve(result);
}
for (let i = 0; i < len; i++) {
promiseArr[i].then((value) => {
result[i] = { status: 'fulfilled', value: value };
}, (reason) => {
result[i] = { status: 'rejected', reason: reason };
}).finally(() => {
if (!--count) {
resolve(result);
}
});
}
});
}
// 使用 Promise.all 实现
Promise.allSettled = function(promises) {
// 也可以使用扩展运算符将 Iterator 转换成数组
// const promiseArr = [...promises]
const promiseArr = Array.from(promises)
return Promise.all(promiseArr.map(p => Promise.resolve(p).then(res => {
return { status: 'fulfilled', value: res }
}, error => {
return { status: 'rejected', reason: error }
})));
};
手写 Generator 函数
先来简单回顾下 Generator 的使用：
function* webCanteenGenerator() {
yield '店小二儿，给我切两斤牛肉来';
yield '再来十八碗酒';
return '好酒！这酒有力气！';
}
var canteen = webCanteenGenerator();
canteen.next();
canteen.next();
canteen.next();
canteen.next();
// {value: "店小二儿，给我切两斤牛肉来", done: false}
// {value: "再来十八碗酒", done: false}
// {value: "好酒！这酒有力气！", done: true}
// {value: undefined, done: true}
// 简易版
// 定义生成器函数，入参是任意集合
function webCanteenGenerator(list) {
var index = 0;
var len = list.length;
return {
// 定义 next 方法
// 记录每次遍历位置，实现闭包，借助自由变量做迭代过程中的“游标”
next: function() {
var done = index >= len; // 如果索引还没有超出集合长度，done 为 false
var value = !done ? list[index++] : undefined; // 如果 done 为 false，则可以继续取值
// 返回遍历是否完毕的状态和当前值
return {
done: done,
value: value
}
}
}
}
var canteen = webCanteenGenerator(['道路千万条', '安全第一条', '行车不规范']);
canteen.next();
canteen.next();
canteen.next();
// {done: false, value: "道路千万条"}
// {done: false, value: "安全第一条"}
// {done: false, value: "行车不规范"}
// {done: true, value: undefined}
手写 async/await
Generator 缺陷：
1.函数外部无法捕获异常 2.多个 yield 会导致调试困难
async 函数对 Generator 函数改进如下：
1.内置执行器 2.更好的语义 3.更广的适用性 4.返回值是 Promise
async/await 做的事情就是将 Generator 函数转换成 Promise，说白了，async 函数就是 Generator 函数的语法糖，await 命令就是内部 then 命令的语法糖。
const fetchData = (data) => new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 1000, data + 1))
const fetchResult = async function () {
var result1 = await fetchData(1);
var result2 = await fetchData(result1);
var result3 = await fetchData(result2);
console.log(result3);
}
fetchResult();
可以尝试通过 Babel[8] 官网转换一下上述代码，可以看到其核心就是 _asyncToGenerator 方法。
我们下面来实现它。
function asyncToGenerator(generatorFn) {
// 将 Generator 函数包装成了一个新的匿名函数，调用这个匿名函数时返回一个 Promise
return function() {
// 生成迭代器，相当于执行 Generator 函数
// 如上面三碗不过岗例子中的 var canteen = webCanteenGenerator()
var gen = generatorFn.apply(this, arguments);
return new Promise(function(resolve, reject) {
// 利用 Generator 分割代码片段，每一个 yield 用 Promise 包裹起来
// 递归调用 Generator 函数对应的迭代器，当迭代器执行完成时执行当前的 Promise，失败时则拒绝 Promise
function step(key, arg) {
try {
var info = gen[key](arg "key");
var value = info.value;
} catch (error) {
reject(error);
return;
}
if (info.done) {
// 递归终止条件，完成了就 resolve
resolve(value);
} else {
return Promise.resolve(value).then(function(value) {
step('next', value);
}, function(err) {
step('throw', err);
});
}
}
return step('next');
});
}
}好了，本文到这里就告一段落，如果上述代码你发现有问题的地方，可以在评论区留言，一起探讨学习。