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这一次，彻底弄懂Promise原理-创新互联

Promise 必须为以下三种状态之一：等待态（Pending）、执行态（Fulfilled）和拒绝态（Rejected）。一旦Promise 被 resolve 或 reject，不能再迁移至其他任何状态（即状态 immutable）。

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基本过程：

初始化 Promise 状态（pending）
执行 then(..) 注册回调处理数组（then 方法可被同一个 promise 调用多次）
立即执行 Promise 中传入的 fn 函数，将Promise 内部 resolve、reject 函数作为参数传递给 fn ，按事件机制时机处理
Promise里的关键是要保证，then方法传入的参数 onFulfilled 和 onRejected，必须在then方法被调用的那一轮事件循环之后的新执行栈中执行。
真正的链式Promise是指在当前promise达到fulfilled状态后，即开始进行下一个promise.

链式调用
先从 Promise 执行结果看一下，有如下一段代码：

new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
        resolve({ test: 1 })
        resolve({ test: 2 })
        reject({ test: 2 })
    }, 1000)
}).then((data) => {
    console.log('result1', data)
},(data1)=>{
    console.log('result2',data1)
}).then((data) => {
    console.log('result3', data)
})
//result1 { test: 1 }
//result3 undefined

复制代码
显然这里输出了不同的 data。由此可以看出几点：

可进行链式调用，且每次 then 返回了新的 Promise(2次打印结果不一致，如果是同一个实例，打印结果应该一致。
只输出第一次 resolve 的内容，reject 的内容没有输出，即 Promise 是有状态且状态只可以由pending -> fulfilled或 pending-> rejected,是不可逆的。
then 中返回了新的 Promise,但是then中注册的回调仍然是属于上一个 Promise 的。
基于以上几点，我们先写个基于 PromiseA+ 规范的只含 resolve 方法的 Promise 模型:

function Promise(fn){ 
    let state = 'pending';
    let value = null;
    const callbacks = [];

    this.then = function (onFulfilled){
        return new Promise((resolve, reject)=>{
            handle({ //桥梁，将新 Promise 的 resolve 方法，放到前一个 promise 的回调对象中
                onFulfilled, 
                resolve
            })
        })
    }

    function handle(callback){
        if(state === 'pending'){
            callbacks.push(callback)
            return;
        }

        if(state === 'fulfilled'){
            if(!callback.onFulfilled){
                callback.resolve(value)
                return;
            }
            const ret = callback.onFulfilled(value) //处理回调
            callback.resolve(ret) //处理下一个 promise 的resolve
        }
    }
    function resolve(newValue){
        const fn = ()=>{
            if(state !== 'pending')return

            state = 'fulfilled';
            value = newValue
            handelCb()
        }

        setTimeout(fn,0) //基于 PromiseA+ 规范
    }

    function handelCb(){
        while(callbacks.length) {
            const fulfiledFn = callbacks.shift();
            handle(fulfiledFn);
        };
    }

    fn(resolve)
}

复制代码
这个模型简单易懂，这里最关键的点就是在 then 中新创建的 Promise，它的状态变为 fulfilled 的节点是在上一个 Promise的回调执行完毕的时候。也就是说当一个 Promise 的状态被 fulfilled 之后，会执行其回调函数，而回调函数返回的结果会被当作 value，返回给下一个 Promise(也就是then 中产生的 Promise)，同时下一个 Promise的状态也会被改变(执行 resolve 或 reject)，然后再去执行其回调,以此类推下去...链式调用的效应就出来了。

但是如果仅仅是例子中的情况，我们可以这样写：

new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
        resolve({ test: 1 })
    }, 1000)
}).then((data) => {
    console.log('result1', data)
    //dosomething
    console.log('result3')
})
//result1 { test: 1 }
//result3

复制代码
实际上，我们常用的链式调用，是用在异步回调中，以解决"回调地狱"的问题。如下例子：

new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
resolve({ test: 1 })
}, 1000)
}).then((data) => {
console.log('result1', data)
//dosomething
return test()
}).then((data) => {
console.log('result2', data)
})

function test(id) {
return new Promise(((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve({ test: 2 })
}, 5000)
}))
}
//基于第一个 Promise 模型，执行后的输出
//result1 { test: 1 }
//result2 Promise {then: ƒ}
复制代码
用上面的 Promise 模型，得到的结果显然不是我们想要的。认真看上面的模型，执行 callback.resolve 时，传入的参数是 callback.onFulfilled 执行完成的返回，显然这个测试例子返回的就是一个 Promise，而我们的 Promise 模型中的 resolve 方法并没有特殊处理。那么我们将 resolve 改一下:

function Promise(fn){ 
    ...
    function resolve(newValue){
        const fn = ()=>{
            if(state !== 'pending')return

            if(newValue && (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')){
                const {then} = newValue
                if(typeof then === 'function'){
                    // newValue 为新产生的 Promise,此时resolve为上个 promise 的resolve
                    //相当于调用了新产生 Promise 的then方法，注入了上个 promise 的resolve 为其回调
                    then.call(newValue,resolve)
                    return
                }
            }
            state = 'fulfilled';
            value = newValue
            handelCb()
        }

        setTimeout(fn,0)
    }
    ...
}

复制代码
用这个模型，再测试我们的例子，就得到了正确的结果：

new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
        resolve({ test: 1 })
    }, 1000)
}).then((data) => {
    console.log('result1', data)
    //dosomething
    return test()
}).then((data) => {
    console.log('result2', data)
})

function test(id) {
    return new Promise(((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
        resolve({ test: 2 })
        }, 5000)
    }))
}
//result1 { test: 1 }
//result2 { test: 2 }

复制代码
显然，新增的逻辑就是针对 resolve 入参为 Promise 的时候的处理。我们观察一下 test 里面创建的 Promise，它是没有调用 then方法的。从上面的分析我们已经知道 Promise 的回调函数就是通过调用其 then 方法注册的，因此 test 里面创建的 Promise 其回调函数为空。

显然如果没有回调函数，执行 resolve 的时候，是没办法链式下去的。因此，我们需要主动为其注入回调函数。

我们只要把第一个 then 中产生的 Promise 的 resolve 函数的执行，延迟到 test 里面的 Promise 的状态为 onFulfilled 的时候再执行，那么链式就可以继续了。所以，当 resolve 入参为 Promise 的时候，调用其 then 方法为其注入回调函数，而注入的是前一个 Promise 的 resolve 方法，所以要用 call 来绑定 this 的指向。

基于新的 Promise 模型，上面的执行过程产生的 Promise 实例及其回调函数，可以用看下表：

Promise callback
P1 [{onFulfilled:c1(第一个then中的fn),resolve:p2resolve}]
P2 (P1 调用 then 时产生) [{onFulfilled:c2(第二个then中的fn),resolve:p3resolve}]
P3 (P2 调用 then 时产生) []
P4 (执行c1中产生[调用 test ]) [{onFulfilled:p2resolve,resolve:p5resolve}]
P5 (调用p2resolve 时，进入 then.call 逻辑中产生) []
有了这个表格，我们就可以清晰知道各个实例中 callback 执行的顺序是：

c1 -> p2resolve -> c2 -> p3resolve -> [] -> p5resolve -> []

以上就是链式调用的原理了。

reject
下面我们再来补全 reject 的逻辑。只需要在注册回调、状态改变时加上 reject 的逻辑即可。

完整代码如下:

function Promise(fn){ 
    let state = 'pending';
    let value = null;
    const callbacks = [];

    this.then = function (onFulfilled,onRejected){
        return new Promise((resolve, reject)=>{
            handle({
                onFulfilled, 
                onRejected,
                resolve, 
                reject
            })
        })
    }

    function handle(callback){
        if(state === 'pending'){
            callbacks.push(callback)
            return;
        }

        const cb = state === 'fulfilled' ? callback.onFulfilled:callback.onRejected;
        const next = state === 'fulfilled'? callback.resolve:callback.reject;

        if(!cb){
            next(value)
            return;
        }
        const ret = cb(value)
        next(ret)
    }
    function resolve(newValue){
        const fn = ()=>{
            if(state !== 'pending')return

            if(newValue && (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')){
                const {then} = newValue
                if(typeof then === 'function'){
                    // newValue 为新产生的 Promise,此时resolve为上个 promise 的resolve
                    //相当于调用了新产生 Promise 的then方法，注入了上个 promise 的resolve 为其回调
                    then.call(newValue,resolve, reject)
                    return
                }
            }
            state = 'fulfilled';
            value = newValue
            handelCb()
        }

        setTimeout(fn,0)
    }
    function reject(error){

        const fn = ()=>{
            if(state !== 'pending')return

            if(error && (typeof error === 'object' || typeof error === 'function')){
                const {then} = error
                if(typeof then === 'function'){
                    then.call(error,resolve, reject)
                    return
                }
            }
            state = 'rejected';
            value = error
            handelCb()
        }
        setTimeout(fn,0)
    }
    function handelCb(){
        while(callbacks.length) {
            const fn = callbacks.shift();
            handle(fn);
        };
    }
    fn(resolve, reject)
}

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异常处理
异常通常是指在执行成功/失败回调时代码出错产生的错误，对于这类异常，我们使用 try-catch 来捕获错误，并将 Promise 设为 rejected 状态即可。

handle代码改造如下：

function handle(callback){
    if(state === 'pending'){
        callbacks.push(callback)
        return;
    }

    const cb = state === 'fulfilled' ? callback.onFulfilled:callback.onRejected;
    const next = state === 'fulfilled'? callback.resolve:callback.reject;

    if(!cb){
        next(value)
        return;
    }
    try {
        const ret = cb(value)
        next(ret)
    } catch (e) {
        callback.reject(e);
    }  
}

复制代码
我们实际使用时，常习惯注册 catch 方法来处理错误，例：

new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
        resolve({ test: 1 })
    }, 1000)
}).then((data) => {
    console.log('result1', data)
    //dosomething
    return test()
}).catch((ex) => {
    console.log('error', ex)
})

复制代码
实际上，错误也好，异常也罢，最终都是通过reject实现的。也就是说可以通过 then 中的错误回调来处理。所以我们可以增加这样的一个 catch 方法：

function Promise(fn){ 
    ...
    this.then = function (onFulfilled,onRejected){
        return new Promise((resolve, reject)=>{
            handle({
                onFulfilled, 
                onRejected,
                resolve, 
                reject
            })
        })
    }
    this.catch = function (onError){
        this.then(null,onError)
    }
    ...
}

复制代码
Finally方法
在实际应用的时候，我们很容易会碰到这样的场景，不管Promise最后的状态如何，都要执行一些最后的操作。我们把这些操作放到 finally 中，也就是说 finally 注册的函数是与 Promise 的状态无关的，不依赖 Promise 的执行结果。所以我们可以这样写 finally 的逻辑：

function Promise(fn){ 
    ...
    this.catch = function (onError){
        this.then(null,onError)
    }
    this.finally = function (onDone){
        this.then(onDone,onDone)
    }
    ...
}

复制代码
resolve 方法和 reject 方法
实际应用中，我们可以使用 Promise.resolve 和 Promise.reject 方法，用于将于将非 Promise 实例包装为 Promise 实例。如下例子：

Promise.resolve({name:'winty'})
Promise.reject({name:'winty'})
// 等价于
new Promise(resolve => resolve({name:'winty'}))
new Promise((resolve,reject) => reject({name:'winty'}))
复制代码
这些情况下，Promise.resolve 的入参可能有以下几种情况：

无参数 [直接返回一个resolved状态的 Promise 对象]
普通数据对象 [直接返回一个resolved状态的 Promise 对象]
一个Promise实例 [直接返回当前实例]
一个thenable对象(thenable对象指的是具有then方法的对象) [转为 Promise 对象，并立即执行thenable对象的then方法。]
基于以上几点，我们可以实现一个 Promise.resolve 方法如下：

function Promise(fn){ 
    ...
    this.resolve = function (value){
        if (value && value instanceof Promise) {
            return value;
        } else if (value && typeof value === 'object' && typeof value.then === 'function'){
            let then = value.then;
            return new Promise(resolve => {
                then(resolve);
            });
        } else if (value) {
            return new Promise(resolve => resolve(value));
        } else {
            return new Promise(resolve => resolve());
        }
    }
    ...
}

复制代码
Promise.reject与Promise.resolve类似，区别在于Promise.reject始终返回一个状态的rejected的Promise实例，而Promise.resolve的参数如果是一个Promise实例的话，返回的是参数对应的Promise实例，所以状态不一 定。 因此，reject 的实现就简单多了，如下：

function Promise(fn){ 
    ...
    this.reject = function (value){
        return new Promise(function(resolve, reject) {
            reject(value);
        });
    }
    ...
}

复制代码
Promise.all
入参是一个 Promise 的实例数组，然后注册一个 then 方法，然后是数组中的 Promise 实例的状态都转为 fulfilled 之后则执行 then 方法。这里主要就是一个计数逻辑，每当一个 Promise 的状态变为 fulfilled 之后就保存该实例返回的数据，然后将计数减一，当计数器变为 0 时，代表数组中所有 Promise 实例都执行完毕。

function Promise(fn){ 
    ...
    this.all = function (arr){
        var args = Array.prototype.slice.call(arr);
        return new Promise(function(resolve, reject) {
            if(args.length === 0) return resolve([]);
            var remaining = args.length;

            function res(i, val) {
                try {
                    if(val && (typeof val === 'object' || typeof val === 'function')) {
                        var then = val.then;
                        if(typeof then === 'function') {
                            then.call(val, function(val) {
                                res(i, val);
                            }, reject);
                            return;
                        }
                    }
                    args[i] = val;
                    if(--remaining === 0) {
                        resolve(args);
                    }
                } catch(ex) {
                    reject(ex);
                }
            }
            for(var i = 0; i < args.length; i++) {
                res(i, args[i]);
            }
        });
    }
    ...
}

复制代码
Promise.race
有了 Promise.all 的理解，Promise.race 理解起来就更容易了。它的入参也是一个 Promise 实例数组，然后其 then 注册的回调方法是数组中的某一个 Promise 的状态变为 fulfilled 的时候就执行。因为 Promise 的状态只能改变一次，那么我们只需要把 Promise.race 中产生的 Promise 对象的 resolve 方法，注入到数组中的每一个 Promise 实例中的回调函数中即可。

function Promise(fn){
...
this.race = function(values) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
for(var i = 0, len = values.length; i < len; i++) {
values[i].then(resolve, reject);
}
});
}
...
}
复制代码
总结
Promise 源码不过几百行，我们可以从执行结果出发，分析每一步的执行过程，然后思考其作用即可。其中最关键的点就是要理解 then 函数是负责注册回调的，真正的执行是在 Promise 的状态被改变之后。而当 resolve 的入参是一个 Promise 时，要想链式调用起来，就必须调用其 then 方法(then.call),将上一个 Promise 的 resolve 方法注入其回调数组中。

补充说明
虽然 then 普遍认为是微任务。但是浏览器没办法模拟微任务，目前要么用 setImmediate ，这个也是宏任务，且不兼容的情况下还是用 setTimeout 打底的。还有，promise 的 polyfill (es6-promise) 里用的也是 setTimeout。因此这里就直接用 setTimeout,以宏任务来代替微任务了。

参考资料
PromiseA+规范
Promise 实现原理精解
30分钟，让你彻底明白Promise原理
完整 Promise 模型
function Promise(fn) {
let state = 'pending'
let value = null
const callbacks = []

this.then = function (onFulfilled, onRejected) {
return new Promise((resolve, reject) => {
handle({
onFulfilled,
onRejected,
resolve,
reject,
})
})
}

this.catch = function (onError) {
this.then(null, onError)
}

this.finally = function (onDone) {
this.then(onDone, onError)
}

this.resolve = function (value) {
if (value && value instanceof Promise) {
return value
} if (value && typeof value === 'object' && typeof value.then === 'function') {
const { then } = value
return new Promise((resolve) => {
then(resolve)
})
} if (value) {
return new Promise(resolve => resolve(value))
}
return new Promise(resolve => resolve())
}

this.reject = function (value) {
return new Promise(((resolve, reject) => {
reject(value)
}))
}

this.all = function (arr) {
const args = Array.prototype.slice.call(arr)
return new Promise(((resolve, reject) => {
if (args.length === 0) return resolve([])
let remaining = args.length

  function res(i, val) {
    try {
      if (val && (typeof val === 'object' || typeof val === 'function')) {
        const { then } = val
        if (typeof then === 'function') {
          then.call(val, (val) => {
            res(i, val)
          }, reject)
          return
        }
      }
      args[i] = val
      if (--remaining === 0) {
        resolve(args)
      }
    } catch (ex) {
      reject(ex)
    }
  }
  for (let i = 0; i < args.length; i++) {
    res(i, args[i])
  }
}))

}

this.race = function (values) {
return new Promise(((resolve, reject) => {
for (let i = 0, len = values.length; i < len; i++) {
values[i].then(resolve, reject)
}
}))
}

function handle(callback) {
if (state === 'pending') {
callbacks.push(callback)
return
}

const cb = state === 'fulfilled' ? callback.onFulfilled : callback.onRejected
const next = state === 'fulfilled' ? callback.resolve : callback.reject

if (!cb) {
  next(value)
  return
}
try {
  const ret = cb(value)
  next(ret)
} catch (e) {
  callback.reject(e)
}

}
function resolve(newValue) {
const fn = () => {
if (state !== 'pending') return

  if (newValue && (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')) {
    const { then } = newValue
    if (typeof then === 'function') {
      // newValue 为新产生的 Promise,此时resolve为上个 promise 的resolve
      // 相当于调用了新产生 Promise 的then方法，注入了上个 promise 的resolve 为其回调
      then.call(newValue, resolve, reject)
      return
    }
  }
  state = 'fulfilled'
  value = newValue
  handelCb()
}

setTimeout(fn, 0)

}
function reject(error) {
const fn = () => {
if (state !== 'pending') return

  if (error && (typeof error === 'object' || typeof error === 'function')) {
    const { then } = error
    if (typeof then === 'function') {
      then.call(error, resolve, reject)
      return
    }
  }
  state = 'rejected'
  value = error
  handelCb()
}
setTimeout(fn, 0)

}
function handelCb() {
while (callbacks.length) {
const fn = callbacks.shift()
handle(fn)
}
}
fn(resolve, reject)
}

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