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Promise的声明

当我们使用Promise的时候，通常都是new Promise((resolve, reject) => {})。

因此我们可以看出：

• Promise是一个类；
• Promise类的构造函数的第一个参数是函数，这个函数叫处理器函数（executor function）；
• 而在处理器函数中，有了两个参数：resolve和reject
  • 当异步任务顺利完成且返回结果值的时候，我们会调用resolve函数；
  • 当异步任务失败且返回失败原因（通常是一个错误对象）时，会调用reject函数。

因此，我们可以初步声明一下Promise类。

class Promise {
    /**
     * 构造器
     * @returns {Promise<object>}
     * @param executor<function>: executor有两个参数：resolve和reject
     */
    constructor(executor) {
        // resolve 成功
        const resolve = () => {};

        // reject 失败
        const reject = () => {};

        // 执行 executor
        executor(resolve,reject);
    }
}

实现Promise的基本状态

Promise存在着三种状态：pending（等待态）、fulfilled（成功态）和rejected（失败态）：

• Promise的初始状态是pending状态；
• pending状态可以转换为fulfilled状态和rejected状态；
• fulfilled状态不可以转为其他状态，且必须有一个不可改变的值（value）；
• rejected状态不可以转为其他状态，且必须有一个不可改变的原因（reason）；
• 当在处理器函数中调用resolve函数并传入参数value，则状态改变为fulfilled，且不可以改变；
• 当在处理器函数中调用reject函数并传入参数reason，则状态改变为rejected，且不可以改变；
• 若处理器函数执行中报错，直接执行reject函数。

因此，我们需要在Promise类中设置三个变量：state（状态变量），value（成功值的变量）和reason（失败原因的变量），然后在resolve函数、reject函数以及执行executor函数报错的时候改变state的值。

class Promise {
    constructor(executor) {
        // 初始化状态
        this.state = 'pending';
        // 成功的值
        this.value = undefined;
        // 失败的原因
        this.reason = undefined;
        
        /**
         * resolve 成功函数
         * @param value<any>: 成功的值
         */
        const resolve = (value) => {
            // 只能在状态为pending的时候执行
            if(this.state === 'pending'){
                // resolve调用后，state转化为fulfilled
                this.state = 'fulfilled';
                // 存储value
                this.value = value;
            }
        };

        /**
         * reject 失败函数
         * @param reason<any>: 失败的原因
         */
        const reject = (reason) => {
            // 只能在状态为pending的时候执行
            if(this.state === 'pending'){
                // resolve调用后，state转化为rejected
                this.state = 'rejected';
                // 存储reason
                this.reason = reason;
            }
        };

        // 如果executor执行报错，直接执行reject()
        try {
            executor(resolve,reject);
        }catch (e){
            reject(e);
        }
    }
}

then方法

Promise有一个then方法，而该方法中有两个参数：onFulfilled和onRejected：

• 这两个参数都是一个函数，且会返回一个结果值；
• 当状态为fulfilled，只执行onFulfilled，传入this.value；
• 当状态为rejected，只执行onRejected，传入this.reason；

因此我们可以来实现一下then方法。

class Promise {
   constructor(executor) {...}

    /**
     * then 方法
     * @param onFulfilled<function>: 状态为fulfilled时调用
     * @param onRejected<function>: 状态为rejected时调用
     */
    then(onFulfilled, onRejected) {
        // 状态为fulfilled的时候，执行onFulfilled，并传入this.value
        if(this.state === 'fulfilled'){
            /**
             * onFulfilled 方法
             * @param value<function>: 成功的结果
             */
            onFulfilled(this.value)
        }

        // 状态为rejected的时候，onRejected，并传入this.reason
        if(this.state === 'rejected'){
            /**
             * onRejected 方法
             * @param reason<function>: 失败的原因
             */
            onRejected(this.reason)
        }
    }
}

异步实现

Promise实际上一个异步操作：

• resolve()是在setTimeout内执行的；
• 当执行then()函数时，如果状态是pending时，我们需要等待状态结束后，才继续执行，因此此时我们需要将then()的两个参数onFulfilled和onRejected存起来；
• 因为一个Promise实例可以调用多次then()，因此我们需要将onFulfilled和onRejected各种用数组存起来。

因此我们可以借着完善代码：

class Promise {
    /**
     * 构造器
     * @returns {Promise<object>}
     * @param executor<function>: executor有两个参数：resolve和reject
     */
    constructor(executor) {
        this.state = 'pending';
        this.value = undefined;
        this.reason = undefined;
        // 存储onFulfilled的数组
        this.onResolvedCallbacks = [];
        // 存储onRejected的数组
        this.onRejectedCallbacks = [];

        const resolve = (value) => {
            if (this.state === 'pending') {
                this.state = 'fulfilled';
                this.value = value;
                // 一旦resolve执行，调用onResolvedCallbacks数组的函数
                this.onResolvedCallbacks.forEach(fn => fn());
            }
        };

        const reject = (reason) => {
            if (this.state === 'pending') {
                this.state = 'rejected';
                this.reason = reason;
                // 一旦reject执行，调用onRejectedCallbacks数组的函数
                this.onRejectedCallbacks.forEach(fn=>fn());
            }
        };

        try {
            executor(resolve, reject);
        } catch (e) {
            reject(e);
        }
    }

    then(onFulfilled, onRejected) {
        if (this.state === 'fulfilled') {
            onFulfilled(this.value)
        }

  
        if (this.state === 'rejected') {
            onRejected(this.reason)
        }

        // 状态为pending的时候，将onFulfilled、onRejected存入数组
        if (this.state === 'pending') {
            this.onResolvedCallbacks.push(() => {
                onFulfilled(this.value)
            })
            this.onRejectedCallbacks.push(() => {
                onRejected(this.reason)
            })
        }
    }
}

实现链式调用

我们常常会像下面代码一样使用Promise：

new Promise()
    .then()
    .then()
    .then()

这种方法叫做链式调用，通常是用来解决回调地狱（Callback Hell）的，就如下的代码：

fs.readdir(source, function (err, files) {
  if (err) {
    console.log('Error finding files: ' + err)
  } else {
    files.forEach(function (filename, fileIndex) {
      console.log(filename)
      gm(source + filename).size(function (err, values) {
        if (err) {
          console.log('Error identifying file size: ' + err)
        } else {
          console.log(filename + ' : ' + values)
          aspect = (values.width / values.height)
          widths.forEach(function (width, widthIndex) {
            height = Math.round(width / aspect)
            console.log('resizing ' + filename + 'to ' + height + 'x' + height)
            this.resize(width, height).write(dest + 'w' + width + '_' + filename, function(err) {
              if (err) console.log('Error writing file: ' + err)
            })
          }.bind(this))
        }
      })
    })
  }
})

为了实现链式调用，我们需要满足一下几点：

• 我们需要在then()返回一个新的Promise实例；
• 如果上一个then()返回了一个值，则这个值就是onFulfilled()或者onRejected()的值，我们需要把这个值传递到下一个then()中。

而对于上一个then()的返回值，我们需要对齐进行一定的处理，因此封装一个resolvePromise()的方法去进行判断处理；

接下来我们对then()方法进行修改：

class Promise {
    constructor(executor) { ... }

    /**
     * then 方法
     * @returns {Promise<object>}
     * @param onFulfilled<function>: 状态为fulfilled时调用
     * @param onRejected<function>: 状态为rejected时调用
     */
    then(onFulfilled, onRejected) {
        // 返回一个新的Promise实例
        const newPromise = new Promise((resolve, reject) => {

            if (this.state === 'fulfilled') {
                const x = onFulfilled(this.value)

                // 对返回值进行处理 
                resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
            }

            if (this.state === 'rejected') {
                const x = onRejected(this.reason);

                // 对返回值进行处理 
                resolvePromise(x, resolve, reject);
            }

            if (this.state === 'pending') {
                this.onResolvedCallbacks.push(() => {
                    const x = onFulfilled(this.value);

                    // 对返回值进行处理 
                    resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
                })
                this.onRejectedCallbacks.push(() => {
                    const x = onRejected(this.reason);

                    // 对返回值进行处理 
                    resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
                })
            }
        });
      
        return newPromise;
    }
}

function resolvePromise() {}

完成resolvePromise函数

对于上一个then()的返回值，我们用x变量存起来，然后需要对它进行一个处理：

• 判断x是不是Promise实例；
  • 如果是Promise实例，则取它的结果，作为新的Promise实例成功的结果；
  • 如果是普通值，直接作为Promise成功的结果；

然后我们处理返回值后，需要利用newPromise的resolve和reject方法将结果返回。

这里我们还需要注意一个地方，就是x等于newPromise的话，这时会造成循环引用，导致死循环。

let p = new Promise(resolve => {
  resolve(0);
});
const p2 = p.then(data => {
  // 循环引用，自己等待自己完成，导致死循环
  return p2;
})

因此，resolvePromise函数需要4个参数，即newPromise，x、resolve和reject。

所以我们来实现一下resolvePromise函数：

/**
 * resolvePromise 方法
 * @param newPromise<object>: 新的Promise实例
 * @param x<any>: 上一个then()的返回值
 * @param resolve<function>：Promise实例的resolve方法
 * @param reject<function>：Promise实例的reject方法
 */
function resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject) {
    // 循环引用报错
    if(x === newPromise){
        // reject报错
        return reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise'));
    }
    // 防止多次调用
    let called;
    if (x != null && (typeof x === 'object' || typeof x === 'function')) {
        try {
            let then = x.then;
            // x 为Promise实例
            if (typeof then === 'function') {
                // 使用call执行then()，call的第一个参数是this，后续即then()的参数，即第二个是成功的回调方法，第三个为失败的回调函数
                then.call(x, y => {
                    // 成功和失败只能调用一个
                    if(called)return;
                    called = true;
                    // resolve 的结果依旧是promise实例，那就继续解析
                    resolvePromise(newPromise, y, resolve, reject);
                }, err => {
                    // 成功和失败只能调用一个
                    if(called)return;
                    called = true;
                    // 失败了就直接返回reject报错
                    reject(err);
                })
            } else {
                // x 为普通的对象或方法，直接返回
                resolve(x);
            }
        } catch (e) {
            if(called)return;
            called = true;
            reject(e);
        }
    } else {
        // x 为普通的值，直接返回
        resolve(x);
    }
}

onFulfilled和onRejected

关于then()的两个参数——onFulfilled和onRejected：

• 它们都是可选参数，而且它们都是函数，如果不是函数的话，就会被忽略掉；
  • 如果onFulfilled不是一个函数，就将它直接替换成函数value => value；
  • 如果onRejected不是一个函数，就将它直接替换成函数err => {throw err};

class Promise {
    constructor(executor) { ... }

    then(onFulfilled, onRejected) {
        // onFulfilled如果不是函数，就忽略onFulfilled，直接返回value
        onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : value => value;
        // onRejected如果不是函数，就忽略onRejected，直接抛出错误
        onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : err => { throw err };
        
      ...
    }
}

其次，onFulfilled和onRejected是不能同步被调用的，必须异步调用。因此我们就用setTimeout解决一步问题。

class Promise {
    constructor(executor) { ... }

    then(onFulfilled, onRejected) {
        // onFulfilled如果不是函数，就忽略onFulfilled，直接返回value
        onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : value => value;
        // onRejected如果不是函数，就忽略onRejected，直接抛出错误
        onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : err => {
            throw err
        };

        return new Promise((resolve, reject) => {
            if (this.state === 'fulfilled') {
                // 异步调用
                setTimeout(() => {
                    try {
                        const x = onFulfilled(this.value)
                        resolvePromise(x, resolve, reject);
                    }catch (e){
                        reject(e)
                    }
                })
            }

            if (this.state === 'rejected') {
                // 异步调用
                setTimeout(() => {
                    try{
                        const x = onRejected(this.reason);

                        resolvePromise(x, resolve, reject);
                    }catch (e){
                        reject(e)
                    }
                })
            }
          
            if (this.state === 'pending') {
                this.onResolvedCallbacks.push(() => {
                  // 异步调用
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            const x = onFulfilled(this.value);
                            resolvePromise(x, resolve, reject);
                        }catch (e){
                            reject(e)
                        }
                    })
                })
                this.onRejectedCallbacks.push(() => {
                  // 异步调用
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            const x = onRejected(this.reason);
                            resolvePromise(x, resolve, reject);
                        }catch (e){
                            reject(e)
                        }
                    })
                })
            }
        });
    }
}

实现Promise的其他方法

Promise.all()

Promise.all()方法接收一个promise的iterable类型的输入，包括Array、Map、Set。然后返回一个Promise实例，该实例回调返回的结果是一个数组，包含输入所有promise的回调结果。

但只要任何一个输入的promise的reject回调执行或者输入不合法的promise，就会立马抛出错误。

/**
 * Promise.all 方法
 * @returns {Promise<object>}
 * @param promises<iterable>: 一个promise的iterable类型输入
 */
Promise.all = function (promises) {
    let arr = [];

    return new Promise((resolve, reject) => {
       if (!promises.length) resolve([]);
        // 遍历promises
        for(const promise of promises) {
            promise.then(res => {
                arr.push(res);
                if(arr.length === promises.length){
                    resolve(arr);
                }
            }, reject)
        }
    })
}

Promise.allSettled()

Promise.allSettled()其实跟Promise.all()很像，同样是接收一个promise的iterable类型的输入，但返回的是一个给定的promise已经完成后的promise，并带有一个对象数组，每个对象标识着对应的promise结果。

const promise1 = Promise.resolve(3);
const promise2 = new Promise((resolve, reject) => setTimeout(reject, 100, 'foo'));
const promises = [promise1, promise2];

Promise.allSettled(promises).
  then((results) => console.log(results));
// > Array [Object { status: "fulfilled", value: 3 }, Object { status: "rejected", reason: "foo" }]

实现：

/**
 * Promise.allSettled 方法
 * @returns {Promise<object>}
 * @param promises<iterable>: 一个promise的iterable类型输入
 */
Promise.allSettled = function (promises) {
    let arr = [];

    return new Promise((resolve, reject) => {
        try {
            const processData = (data) => {
                arr.push(data);
                if(arr.length === promises.length){
                    resolve(arr);
                }
            }

             if (!promises.length) resolve([]);
            // 遍历promises
            for(const promise of promises) {
                promise.then(res => {
                    processData({state:'fulfilled', value: res})
                }, err => {
                    processData({state:'rejected', reason: err})
                })
            }
        }catch (e){
            reject(e)
        }
    })
}

Promise.any()

Promise.any()跟Promise.all()和Promise.allSettled()一样，同样是接收一个promise的iterable类型的输入。但只要其中的一个promise成功，就返回那个已经成功的promise，但如果没有一个promise成功，就返回一个失败的promise`。

/**
 * Promise.any 方法
 * @returns {Promise<object>}
 * @param promises<iterable>: 一个promise的iterable类型输入
 */
Promise.any = function (promises) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        // 如果传入的参数是一个空的可迭代对象，则返回一个 已失败（already rejected） 状态的 Promise
        if (!promises.length) reject();
        // 如果传入的参数不包含任何 promise，则返回一个 异步完成 （asynchronously resolved）的 Promise。
        if (typeof promises[Symbol.iterator] !== 'function' ||
            promises === null ||
            typeof promises === 'string') {
            resolve()
        }

        let i = 0;
        // 遍历promises
        for (const promise of promises) {
            promise.then(res => {
                i++;
                resolve(res);
            }, err => {
                i++;
                if (i === promises.length) {
                    reject(err);
                }
            })
        }
    })
}

Promise.race()

Promise.race()，同样是接收一个promise的iterable类型的输入。一旦迭代器中的某个promise完成了，不管是成功还是失败，就会返回这个promise。

/**
 * Promise.race 方法
 * @returns {Promise<object>}
 * @param promises<iterable>: 一个promise的iterable类型输入
 */
Promise.race = function (promises) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        for (const promise of promises) {
            promise.then(resolve, reject)
        }
    })
}

Promise.reject()和Promise.resolve()

Promise.reject()方法返回一个带有拒绝原因的Promise对象；Promise.resolve()方法返回一个以定值解析后的Promise对象。

/**
 * Promise.reject 方法
 * @returns {Promise<object>}
 * @param val<any>
 */
Promise.reject = function (val) {
    return new Promise(reject => reject(val))
}

/**
 * Promise.resolve 方法
 * @returns {Promise<object>}
 * @param val<any>
 */
Promise.resolve = function (val) {
    return new Promise(resolve => resolve(val))
}

catch()和finally()

catch()方法是用来处理失败的情况，它传入一个处理函数，然后返回一个promise实例。实际上它是then()的语法糖，只接受rejected态的数据。

finally()是在promise结束时，无论结果是fufilled还是rejected，都会执行指定的回调函数。同样也返回一个promise实例。

class Promise {
    constructor(executor) { ... }

    then(onFulfilled, onRejected) { ... }

    /**
     * catch 方法
     * @returns {Promise<object>}
     * @param callback<function>: 处理函数
     */
    catch(callback) {
        return this.then(null, callback);
    }

    /**
     * finally 方法
     * @returns {Promise<object>}
     * @param callback<function>: 处理函数
     */
    finally(callback) {
        return this.then(res => {
            return Promise.resolve(callback()).then(() => res)
        }, err => {
            return Promise.reject(callback()).then(() => {
                throw err
            })
        })
    }
}

Promise/A+测试

Promise/A+规范: https://github.com/promises-aplus/promises-spec

Promise/A+测试工具: https://github.com/promises-aplus/promises-tests

安装promises-aplus-tests插件。

yarn add promises-aplus-tests

在Promise.js后面插入下列代码。

// 测试
Promise.defer = Promise.deferred = function () {
    let dfd = {}
    dfd.promise = new Promise((resolve,reject)=>{
        dfd.resolve = resolve;
        dfd.reject = reject;
    });
    return dfd;
}
module.exports = Promise;

然后输入命令行进行测试。

promises-aplus-tests Promise.js

结果：

872 passing (18s)