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[實踐系列]Promises/A+規范

hqman / 2423人閱讀

摘要:前言實踐系列主要是讓我們通過實踐去加深對一些原理的理解。雖然規范中用來表示解決,但在后世的實現多以來指代之。是一個擁有方法的對象或函數,其行為符合本規范。實踐中要確保和方法異步執行,且應該在方法被調用的那一輪事件循環之后的新執行棧中執行。

前言

[實踐系列] 主要是讓我們通過實踐去加深對一些原理的理解。

實踐系列-前端路由

實踐系列-Babel原理

有興趣的同學可以關注 實踐系列 。 求star求follow~

什么是Promise ?
Promise是JS異步編程中的重要概念,異步抽象處理對象,是目前比較流行Javascript異步編程解決方案之一
Promises/A+ 規范
為實現者提供一個健全的、可互操作的 JavaScript promise 的開放標準。
術語

解決 (fulfill) : 指一個 promise 成功時進行的一系列操作,如狀態的改變、回調的執行。雖然規范中用 fulfill 來表示解決,但在后世的 promise 實現多以 resolve 來指代之。

拒絕(reject) : 指一個 promise 失敗時進行的一系列操作。

拒因 (reason) : 也就是拒絕原因,指在 promise 被拒絕時傳遞給拒絕回調的值。

終值(eventual value) : 所謂終值,指的是 promise 被解決時傳遞給解決回調的值,由于 promise 有一次性的特征,因此當這個值被傳遞時,標志著 promise 等待態的結束,故稱之終值,有時也直接簡稱為值(value)。

Promise : promise 是一個擁有 then 方法的對象或函數,其行為符合本規范。

thenable : 是一個定義了 then 方法的對象或函數,文中譯作“擁有 then 方法”。

異常(exception) : 是使用 throw 語句拋出的一個值。

基本要求
下面我們先來講述Promise/A+ 規范的幾個基本要求。
1. Promise的狀態

一個Promise的當前狀態必須是以下三種狀態中的一種: 等待狀態(Pending) 執行狀態(Fulfilled)拒絕狀態(Rejected)。

const PENDING = "pending";

const FULFILLED = "fulfilled";

const REJECTED = "rejected";

等待狀態 (Pending)

處于等待態時,promise 需滿足以下條件:

可以遷移至執行態或拒絕態

 if (this.state === PENDING) {
     this.state = FULFILLED || REJECTED ;
 }

執行狀態 (Fulfilled)

處于執行態時,promise 需滿足以下條件:

不能遷移至其他任何狀態

必須擁有一個不可變的終值

 this.value = value;

拒絕狀態 (Rejected)

處于拒絕態時,promise 需滿足以下條件:

不能遷移至其他任何狀態

必須擁有一個不可變的據因

 this.reason = reason;

這里的不可變指的是恒等(即可用 === 判斷相等),而不是意味著更深層次的不可變(譯者注:蓋指當 value 或 reason 不是基本值時,只要求其引用地址相等,但屬性值可被更改)

2. Then 方法

一個 promise 必須提供一個 then 方法以訪問其當前值、終值和據因。

promise 的 then 方法接受兩個參數:

promise.then(onFulfilled, onRejected)

參數可選

onFulfilled 和 onRejected 都是可選參數。

如果 onFulfilled 不是函數,其必須被忽略

如果 onRejected 不是函數,其必須被忽略

onFulfilled 特性

如果 onFulfilled 是函數:

當 promise 執行結束后其必須被調用,其第一個參數為 promise 的終值

在 promise 執行結束前其不可被調用

其調用次數不可超過一次

onRejected 特性

如果 onRejected 是函數:

當 promise 被拒絕執行后其必須被調用,其第一個參數為 promise 的據因

在 promise 被拒絕執行前其不可被調用

其調用次數不可超過一次

調用時機

onFulfilled 和 onRejected 只有在執行環境堆棧僅包含平臺代碼時才可被調用 注1

注1 這里的平臺代碼指的是引擎、環境以及 promise 的實施代碼。實踐中要確保 onFulfilled 和 onRejected 方法異步執行,且應該在 then 方法被調用的那一輪事件循環之后的新執行棧中執行。

這個事件隊列可以采用“宏任務(macro - task)”機制或者“微任務(micro - task)”機制來實現。

由于 promise 的實施代碼本身就是平臺代碼(譯者注:即都是 JavaScript),故代碼自身在處理在處理程序時可能已經包含一個任務調度隊列。

調用要求

onFulfilled 和 onRejected 必須被作為函數調用(即沒有 this 值)

多次調用

then 方法可以被同一個 promise 調用多次

當 promise 成功執行時,所有 onFulfilled 需按照其注冊順序依次回調

當 promise 被拒絕執行時,所有的 onRejected 需按照其注冊順序依次回調

簡易版實踐
我們先通過實踐一個簡易版的Promise來消化一下上面Promises/A+規范的基本要求。

首先

npm init 

// 測試實現是否符合 promises/A+ 規范

npm install promises-aplus-tests -D 

package.json

{
  "name": "ajpromise",
  "version": "1.0.0",
  "description": "",
  "main": "index.js",
  "scripts": {
    "test": "promises-aplus-tests ./simple.js"
  },
  "author": "webfansplz",
  "license": "MIT",
  "devDependencies": {
    "promises-aplus-tests": "^2.1.2"
  }
}
    

simple.js

//Promise 的三種狀態  (滿足要求 -> Promise的狀態)
const PENDING = "pending";
const FULFILLED = "fulfilled";
const REJECTED = "rejected";

class AjPromise {
  constructor(fn) {
    //當前狀態
    this.state = PENDING;
    //終值
    this.value = null;
    //拒因
    this.reason = null;
    //成功態回調隊列
    this.onFulfilledCallbacks = [];
    //拒絕態回調隊列
    this.onRejectedCallbacks = [];

    //成功態回調
    const resolve = value => {
      // 使用macro-task機制(setTimeout),確保onFulfilled異步執行,且在 then 方法被調用的那一輪事件循環之后的新執行棧中執行。
      setTimeout(() => {
        if (this.state === PENDING) {
          // pending(等待態)遷移至 fulfilled(執行態),保證調用次數不超過一次。
          this.state = FULFILLED;
          // 終值
          this.value = value;
          this.onFulfilledCallbacks.map(cb => {
            this.value = cb(this.value);
          });
        }
      });
    };
    //拒絕態回調
    const reject = reason => {
      // 使用macro-task機制(setTimeout),確保onRejected異步執行,且在 then 方法被調用的那一輪事件循環之后的新執行棧中執行。 (滿足要求 -> 調用時機)
      setTimeout(() => {
        if (this.state === PENDING) {
          // pending(等待態)遷移至 fulfilled(拒絕態),保證調用次數不超過一次。
          this.state = REJECTED;
          //拒因
          this.reason = reason;
          this.onRejectedCallbacks.map(cb => {
            this.reason = cb(this.reason);
          });
        }
      });
    };
    try {
      //執行promise
      fn(resolve, reject);
    } catch (e) {
      reject(e);
    }
  }
  then(onFulfilled, onRejected) {
    typeof onFulfilled === "function" && this.onFulfilledCallbacks.push(onFulfilled);
    typeof onRejected === "function" && this.onRejectedCallbacks.push(onRejected);
    // 返回this支持then 方法可以被同一個 promise 調用多次
    return this;
  }
}

就這樣,一個簡單的promise就完成了.

new AjPromise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve(2);
  }, 2000);
})
  .then(res => {
    console.log(res);
    return res + 1;
  })
  .then(res => {
    console.log(res);
  });

//output  

// delay 2s..
//  2 
//  3 

接下來,我們來看看我們的實現是否完全符合promises/A+規范~

npm run test

GG,測試用例只過了一小部分,大部分飄紅~

OK,接下來,我們來繼續了解promises/A+ 進一步的規范要求~

進一步要求

由于接下來的要求比較抽象和難理解,所以我們將一步一步實踐來加深理解。

1. 返回

1.then方法必須返回一個promise對象

2.如果 onFulfilled 或者 onRejected 返回一個值 x ,則運行下面的 Promise 解決過程:[[Resolve]](promise2, x)

3.如果 onFulfilled 或者 onRejected 拋出一個異常 e ,則 promise2 必須拒絕執行,并返回拒因 e。

4.如果 onFulfilled 不是函數且 promise1 成功執行, promise2 必須成功執行并返回相同的值。

5.如果 onRejected 不是函數且 promise1 拒絕執行, promise2 必須拒絕執行并返回相同的據因。

6.不論 promise1 被 reject 還是被 resolve 時 promise2 都會被 resolve,只有出現異常時才會被 rejected。

我們通過以上要求來一步一步完善then方法
1.

// 1.首先,then方法必須返回一個promise對象
  then(onFulfilled, onRejected) {
    let newPromise;
    return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {}));
  }

2.

  then(onFulfilled, onRejected) {
    let newPromise;
    return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
      // 2.如果 onFulfilled 或者 onRejected 返回一個值 x ,則運行下面的 Promise 解決過程:[[Resolve]](promise2, x)
      this.onFulfilledCallbacks.push(value => {
        let x = onFulfilled(value);
        //解決過程 resolvePromise
        resolvePromise(newPromise, x);
      });
      this.onRejectedCallbacks.push(reason => {
        let x = onRejected(reason);
        //解決過程 resolvePromise
        resolvePromise(newPromise, x);
      });
    }));
  }
  // 解決過程
  function resolvePromise() {
  //...
  }

3.

  then(onFulfilled, onRejected) {
    let newPromise;
    return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
      //  3.如果 onFulfilled 或者 onRejected 拋出一個異常 e ,則 promise2 必須拒絕執行,并返回拒因 e。
      this.onFulfilledCallbacks.push(value => {
        try {
          let x = onFulfilled(value);
          resolvePromise(newPromise, x);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      });
      this.onRejectedCallbacks.push(reason => {
        try {
          let x = onRejected(reason);
          resolvePromise(newPromise, x);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      });
    }));
  }

4,5.

  then(onFulfilled, onRejected) {  
    let newPromise;
    // 4.如果 onFulfilled 不是函數且 promise1 成功執行, promise2 必須成功執行并返回相同的值。
    onFulfilled = typeof onFulfilled === "function" ? onFulfilled : value => value;
    // 5.如果 onRejected 不是函數且 promise1 拒絕執行, promise2 必須拒絕執行并返回相同的據因。
    onRejected =
      typeof onRejected === "function"
        ? onRejected
        : reason => {
            throw reason;
          };
    return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
      this.onFulfilledCallbacks.push(value => {
        try {
          let x = onFulfilled(value);
          resolvePromise(newPromise, x);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      });
      this.onRejectedCallbacks.push(reason => {
        try {
          let x = onRejected(reason);
          resolvePromise(newPromise, x);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      });
    }));
  }

6.

  then(onFulfilled, onRejected) {
    let newPromise;

    onFulfilled = typeof onFulfilled === "function" ? onFulfilled : value => value;
    onRejected =
      typeof onRejected === "function"
        ? onRejected
        : reason => {
            throw reason;
          };
    // 2.2.6規范 對于一個promise,它的then方法可以調用多次.
    // 當在其他程序中多次調用同一個promise的then時 由于之前狀態已經為FULFILLED / REJECTED狀態,則會走以下邏輯,
    // 所以要確保為FULFILLED / REJECTED狀態后 也要異步執行onFulfilled / onRejected ,這里使用setTimeout

    // 6.不論 promise1 被 reject 還是被 resolve 時 promise2 都會被 resolve,只有出現異常時才會被 rejected。
    // 由于在接下來的解決過程中需要調用resolve,reject進行處理,處理我們在調用處理過程時,傳入參數
    if (this.state == FULFILLED) {  
      return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
          try {
            let x = onFulfilled(this.value);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
      }));
    }
    if (this.state == REJECTED) {
      return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
          try {
            let x = onRejected(this.reason);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
      }));
    }
    if (this.state === PENDING) {
      return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
        this.onFulfilledCallbacks.push(value => {
          try {
            let x = onFulfilled(value);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
        this.onRejectedCallbacks.push(reason => {
          try {
            let x = onRejected(reason);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
      }));
    }
  }

ok,完整的then方法搞定了。相信通過以上實踐,你對返回要求已經有了更深的理解。

2. Promise 解決過程
Promise 解決過程是一個抽象的操作,其需輸入一個 promise 和一個值,我們表示為 [[Resolve]](promise, x),如果 x 有 then 方法且看上去像一個 Promise ,解決程序即嘗試使 promise 接受 x 的狀態;否則其用 x 的值來執行 promise 。  

這種 thenable 的特性使得 Promise 的實現更具有通用性:只要其暴露出一個遵循 Promise/A+ 協議的 then 方法即可;這同時也使遵循 Promise/A+ 規范的實現可以與那些不太規范但可用的實現能良好共存。

運行 [[Resolve]](promise, x) 需遵循以下步驟:

1。x 與 promise 相等

如果 promise 和 x 指向同一對象,以 TypeError 為據因拒絕執行 promise。

2。x 為 Promise

如果 x 為 Promise ,則使 promise 接受 x 的狀態。

如果 x 處于等待態, promise 需保持為等待態直至 x 被執行或拒絕。

如果 x 處于執行態,用相同的值執行 promise。

如果 x 處于拒絕態,用相同的據因拒絕 promise。

3。x 為對象或函數

如果 x 為對象或者函數:

把 x.then 賦值給 then。

如果取 x.then 的值時拋出錯誤 e ,則以 e 為據因拒絕 promise。

如果 then 是函數,將 x 作為函數的作用域 this 調用之。傳遞兩個回調函數作為參數,第一個參數叫做 resolvePromise ,第二個參數叫做 rejectPromise:

如果 resolvePromise 以值 y 為參數被調用,則運行 [[Resolve]](promise, y)

如果 rejectPromise 以據因 r 為參數被調用,則以據因 r 拒絕 promise

如果 resolvePromise 和 rejectPromise 均被調用,或者被同一參數調用了多次,則優先采用首次調用并忽略剩下的調用

如果調用 then 方法拋出了異常 e:

如果 resolvePromise 或 rejectPromise 已經被調用,則忽略之

否則以 e 為據因拒絕 promise

如果 then 不是函數,以 x 為參數執行 promise

如果 x 不為對象或者函數,以 x 為參數執行 promise

如果一個 promise 被一個循環的 thenable 鏈中的對象解決,而 [[Resolve]](promise, thenable) 的遞歸性質又使得其被再次調用,根據上述的算法將會陷入無限遞歸之中。算法雖不強制要求,但也鼓勵施者檢測這樣的遞歸是否存在,若檢測到存在則以一個可識別的 TypeError 為據因來拒絕 promise 。

1.x 與 promise 相等

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
  //x 與 promise 相等 
  //如果從onFulfilled中返回的x 就是promise2 就會導致循環引用報錯
  
  //如果 promise 和 x 指向同一對象,以 TypeError 為據因拒絕執行 promise
  if (x === promise2) {
    reject(new TypeError("循環引用"));
  }
}

2.x 為 Promise。

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
  if (x === promise2) {
    reject(new TypeError("循環引用"));
  }
  // x 為 Promise
  else if (x instanceof AjPromise) {
    // 如果 x 為 Promise ,則使 promise 接受 x 的狀態
    // 如果 x 處于等待態, promise 需保持為等待態直至 x 被執行或拒絕
    if (x.state === PENDING) {
      x.then(
        y => {
          resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
        },
        reason => {
          reject(reason);
        }
      );
    } else {
      // 如果 x 處于執行態,用相同的值執行 promise
      // 如果 x 處于拒絕態,用相同的據因拒絕 promise
      x.then(resolve, reject);
    }
  }
}

3.x 為對象或函數

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
  if (x === promise2) {
    reject(new TypeError("循環引用"));
  }
  if (x instanceof AjPromise) {
    if (x.state === PENDING) {
      x.then(
        y => {
          resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
        },
        reason => {
          reject(reason);
        }
      );
    } else {
      x.then(resolve, reject);
    }
  } else if (x && (typeof x === "function" || typeof x === "object")) {
    // 避免多次調用
    let called = false;
    try {
      //把 x.then 賦值給 then
      let then = x.then;
      if (typeof then === "function") {
        // 如果 then 是函數,將 x 作為函數的作用域 this 調用之。
        // 傳遞兩個回調函數作為參數,第一個參數叫做 resolvePromise ,第二個參數叫做 rejectPromise
        // 如果 resolvePromise 和 rejectPromise 均被調用,或者被同一參數調用了多次,則優先采用首次調用并忽略剩下的調用
        then.call(
          x,
          // 如果 resolvePromise 以值 y 為參數被調用,則運行[[Resolve]](promise, y)
          y => {
            if (called) return;
            called = true;
            resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
          },
          // 如果 rejectPromise 以據因 r 為參數被調用,則以據因 r 拒絕 promise
          r => {
            if (called) return;
            called = true;
            reject(r);
          }
        );
      }else {
        // 如果 then 不是函數,以 x 為參數執行 promise
        resolve(x);
      }  
    } catch (e) {
      // 如果取 x.then 的值時拋出錯誤 e ,則以 e 為據因拒絕 promise
      // 如果調用 then 方法拋出了異常 e:
      // 如果 resolvePromise 或 rejectPromise 已經被調用,則忽略之
      // 否則以 e 為據因拒絕 promise
      if (called) return;
      called = true;
      reject(e);
    }
  } else {
    // 如果 x 不為對象或者函數,以 x 為參數執行 promise
    resolve(x);
  }
}

Ok~比較復雜的解決過程也讓我們搞定了.接下來我們整合下代碼

Promises/A+ 規范 實踐
const PENDING = "pending";
const FULFILLED = "fulfilled";
const REJECTED = "rejected";

class AjPromise {
  constructor(fn) {
    this.state = PENDING;
    this.value = null;
    this.reason = null;
    this.onFulfilledCallbacks = [];
    this.onRejectedCallbacks = [];
    const resolve = value => {
      if (value instanceof Promise) {
        return value.then(resolve, reject);
      }
      setTimeout(() => {
        if (this.state === PENDING) {
          this.state = FULFILLED;
          this.value = value;
          this.onFulfilledCallbacks.map(cb => {
            cb = cb(this.value);
          });
        }
      });
    };
    const reject = reason => {
      setTimeout(() => {
        if (this.state === PENDING) {
          this.state = REJECTED;
          this.reason = reason;
          this.onRejectedCallbacks.map(cb => {
            cb = cb(this.reason);
          });
        }
      });
    };
    try {
      fn(resolve, reject);
    } catch (e) {
      reject(e);
    }
  }
  then(onFulfilled, onRejected) {
    let newPromise;

    onFulfilled = typeof onFulfilled === "function" ? onFulfilled : value => value;
    onRejected =
      typeof onRejected === "function"
        ? onRejected
        : reason => {
            throw reason;
          };
    if (this.state === FULFILLED) {
      return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
          try {
            let x = onFulfilled(this.value);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
      }));
    }
    if (this.state === REJECTED) {
      return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
          try {
            let x = onRejected(this.reason);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
      }));
    }
    if (this.state === PENDING) {
      return (newPromise = new AjPromise((resolve, reject) => {
        this.onFulfilledCallbacks.push(value => {
          try {
            let x = onFulfilled(value);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
        this.onRejectedCallbacks.push(reason => {
          try {
            let x = onRejected(reason);
            resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        });
      }));
    }
  }
}
function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
  if (x === promise2) {
    reject(new TypeError("循環引用"));
  }
  if (x instanceof AjPromise) {
    if (x.state === PENDING) {
      x.then(
        y => {
          resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
        },
        reason => {
          reject(reason);
        }
      );
    } else {
      x.then(resolve, reject);
    }
  } else if (x && (typeof x === "function" || typeof x === "object")) {
    let called = false;
    try {
      let then = x.then;
      if (typeof then === "function") {
        then.call(
          x,
          y => {
            if (called) return;
            called = true;
            resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
          },
          r => {
            if (called) return;
            called = true;
            reject(r);
          }
        );
      } else {
        resolve(x);
      }
    } catch (e) {
      if (called) return;
      called = true;
      reject(e);
    }
  } else {
    resolve(x);
  }
}

AjPromise.deferred = function() {
  let defer = {};
  defer.promise = new AjPromise((resolve, reject) => {
    defer.resolve = resolve;
    defer.reject = reject;
  });
  return defer;
};

module.exports = AjPromise;

再來看看我們的實現是否符合Promises/A+規范

npm run test

nice,測試用例全部通過!

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參考文獻

Promises/A+規范譯文

Promise詳解與實現

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