js異步發展歷史與Promise原理分析

jimhs 發布于2019-08-22 15:19 / 2822人閱讀

摘要：異步的發展歷史寫法意為回調函數，即異步操作執行完后觸發執行的函數，例如當請求完成時就會觸發函數。實例生成以后，可以用方法分別指定狀態和狀態的回調函數。第一個回調函數是對象的狀態變為時調用，第二個回調函數是對象的狀態變為時調用。

關于異步

所謂"異步"，簡單說就是一個任務不是連續完成的，可以理解成該任務被人為分成兩段，先執行第一段，然后轉而執行其他任務，等做好了準備，再回過頭執行第二段。

比如，有一個任務是讀取文件進行處理，任務的第一段是向操作系統發出請求，要求讀取文件。然后，程序執行其他任務，等到操作系統返回文件，再接著執行任務的第二段（處理文件）。這種不連續的執行，就叫做異步。

相應地，連續的執行就叫做同步。由于是連續執行，不能插入其他任務，所以操作系統從硬盤讀取文件的這段時間，程序只能干等著。

簡單的說同步就是大家排隊工作，異步就是大家同時工作。如果你還不太明白異步與同步，多看看JS基礎的文章。

異步的發展歷史 1.CallBack寫法

CallBack意為“回調函數”，即異步操作執行完后觸發執行的函數，例如：

$.get("http://api.xxxx.com/xxx",callback);

當請求完成時就會觸發callback函數。

callback可以完成異步操作，但是經歷過JQuery時代的人應該都對某一種需求折磨過，舉個例子：項目要求前端ajax請求后端接口列表類型名稱，然后在用類型名稱ajax請求列表id，在用id請求列表具體內容，最后代碼大概是這樣的

$.ajax({
    url: "type",
    data:1,
    success: function (a) {
        $.ajax({
            url: "list",
            data:a,
            success: function (b) {
                $.ajax({
                    url: "content",
                    data:b,
                    success: function (c) {
                        console.log(c)
                    }
                })
            }
        })
    }
})

這是是單純的嵌套代碼，如若再加上業務代碼，代碼可讀性可想而知，如果是開發起來還好，但是后期的維護和修改的難度足以讓人瘋掉。這就是那個JQuery時代的“回調地獄”問題。

2.Promise

為了解決“回調地獄”問題，提出了Promise對象，并且后來加入了ES6標準，Promise對象簡單說就是一個容器，里面保存著某個未來才會結束的事件（通常是一個異步操作）的結果。從語法上說，Promise 是一個對象，從它可以獲取異步操作的消息。Promise 提供統一的 API，各種異步操作都可以用同樣的方法進行處理。

const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  // ... some code

  if (/* 異步操作成功 */){
    resolve(value);
  } else {
    reject(error);
  }
});

Promise構造函數接受一個函數作為參數，該函數的兩個參數分別是resolve和reject。它們是兩個函數，由 JavaScript 引擎提供，不用自己部署。

resolve函數的作用是，將Promise對象的狀態從“未完成”變為“成功”（即從 pending 變為 resolved），在異步操作成功時調用，并將異步操作的結果，作為參數傳遞出去；reject函數的作用是，將Promise對象的狀態從“未完成”變為“失敗”（即從 pending 變為 rejected），在異步操作失敗時調用，并將異步操作報出的錯誤，作為參數傳遞出去。

Promise實例生成以后，可以用then方法分別指定resolved狀態和rejected狀態的回調函數。

promise.then(function(value) {
  // success
}, function(error) {
  // failure
});

then方法可以接受兩個回調函數作為參數。第一個回調函數是Promise對象的狀態變為resolved時調用，第二個回調函數是Promise對象的狀態變為rejected時調用。其中，第二個函數是可選的，不一定要提供。這兩個函數都接受Promise對象傳出的值作為參數。

這樣采用 Promise，解決“回調地獄”問題，比如連續讀取多個文件，寫法如下。

var readFile = require("fs-readfile-promise");

readFile(fileA)
.then(function (data) {
  console.log(data.toString());
})
.then(function () {
  return readFile(fileB);
})
.then(function (data) {
  console.log(data.toString());
})
.catch(function (err) {
  console.log(err);
});

可見這種寫法要比CallBack寫法直觀的多。但是，有沒有更好的寫法呢？

3.Generator 函數

Genrator 函數要用* 來比標識，yield關鍵字表示暫停。將函數分割出好多個部分，調用一次next就會繼續向下執行。返回結果是一個迭代器，迭代器有一個next方法。

function* read() {
    console.log(1);
    let a = yield "123";
    console.log(a);
    let b = yield 9
    console.log(b);
    return b;
}
let it = read();
console.log(it.next("213")); // {value:"123",done:false}
console.log(it.next("100")); // {value:9,done:false}
console.log(it.next("200")); // {value:200,done:true}
console.log(it.next("200")); // {value:200,done:true}

yield后面跟著的是value的值，yield等號前面的是我們當前調用next傳進來的值，并且第一次next傳值是無效的。

處理異步的時候Generator和Promise搭配使用

let bluebird = require("bluebird");
let fs = require("fs");
let read = bluebird.promisify(fs.readFile);//將readFile轉為Promise對象的實例
function* r() {
    let content1 = yield read("./2.promise/1.txt", "utf8");
    let content2 = yield read(content1, "utf8");
    return content2;
}

這樣看起來是我們想要的樣子,但是只寫成這樣還不行，想得到r()的結果還要對函數進行處理

function co(it) {
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        function next(d) {
            let { value, done } = it.next(d);
            if (!done) {
                value.then(function (data) { // 2,txt
                    next(data)
                }, reject)
            } else {
                resolve(value);
            }
        }
        next();
    });
}
co(r()).then(function (data) {
    console.log(data)//得到r()的執行結果
})

這樣的處理方式顯然很麻煩，并不是我們想要，我們想要直觀的寫起來就就像同步函數，而且簡便的方式處理異步。有這樣的方法嗎？

4.async-await函數

ES2017 標準引入了 async 函數，使得異步操作變得更加方便。

async 函數是什么？一句話，它就是 Generator 函數的語法糖。

let bluebird = require("bluebird");
let fs = require("fs");
let read = bluebird.promisify(fs.readFile);

async function r(){
    try{
        let content1 = await read("./2.promise/100.txt","utf8");
        let content2 = await read(content1,"utf8");
        return content2;
    }catch(e){ // 如果出錯會catch
        console.log("err",e)
    }
}

一比較就會發現，async函數就是將 Generator 函數的星號（*）替換成async，將yield替換成await，僅此而已。

async函數返回的是promise

r().then(function(data){
    console.log(data);
},function(err){

})

至此，async-await函數已經可以我們滿意，以后會不會出現更優秀的方案？以我們廣大程序群體的創造力，相信一定會有的。

Promise原理分析

async-await函數其實只是Generator函數的語法糖，而Generator函數的實現方式也是要基于Promise，所以我們隊Promise的實現原理進行分析。

Promise對象有以下幾種狀態:

pending: 初始狀態, 既不是 fulfilled 也不是 rejected.

fulfilled: 成功的操作.

rejected: 失敗的操作.

在上面了解了Promise的基本用法后，我們先將Promise的框架搭起來

function Promise(executor) { // executor是一個執行函數
    let self = this;
    self.status = "pending";
    self.value = undefined; // 默認成功的值
    self.reason = undefined; // 默認失敗的原因
    self.onResolvedCallbacks = []; // 存放then成功的回調
    self.onRejectedCallbacks = []; // 存放then失敗的回調
    function resolve(value) { // 成功狀態
        
    }
    function reject(reason) { // 失敗狀態
        
    }
    try {
        executor(resolve, reject)
    } catch (e) { // 捕獲的時候發生異常,就直接失敗了
        reject(e);
    }
}

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRjected) {
//then方法
})

接下來當調用成功狀態resolve的時候，會改變狀態，執行回調函數：

function resolve(value) { // 成功狀態
        if (self.status === "pending") {
            self.status = "resolved";
            self.value = value;
            self.onResolvedCallbacks.forEach(function (fn) {
                fn();
            });
        }
    }

reject函數同理

function reject(reason) { // 失敗狀態
        if (self.status === "pending") {
            self.status = "rejected";
            self.reason = reason;
            self.onRejectedCallbacks.forEach(function (fn) {
                fn();
            })
        }
    }

接下來我們完成then函數

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRjected) {
    let self = this;
    let promise2; //返回的promise
    if (self.status === "resolved") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            
        })
    }
    if (self.status === "rejected") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            
        })
    }
    // 當調用then時可能沒成功 也沒失敗
    if (self.status === "pending") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {

        })
    }
    return promise2;
}

Promise允許鏈式調用，所以要返回一個新的Promise對象promise2

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRjected) {
    //成功和失敗默認不穿給一個函數
    onFulfilled = typeof onFulfilled === "function" ? onFulfilled : function (value) {
        return value;
    }
    onRjected = typeof onRjected === "function" ? onRjected : function (err) {
        throw err;
    }
    let self = this;
    let promise2; //返回的promise
    if (self.status === "resolved") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            setTimeout(function () {
                try {
                    let x = onFulfilled(self.value);
                    // x可能是別人promise，寫一個方法統一處理
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (e) {
                    reject(e);
                }
            })
        })
    }
    if (self.status === "rejected") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            setTimeout(function () {
                try {
                    let x = onRjected(self.reason);
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (e) {
                    
                    reject(e);
                }
            })

        })
    }
    // 當調用then時可能沒成功 也沒失敗
    if (self.status === "pending") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            // 此時沒有resolve 也沒有reject
            self.onResolvedCallbacks.push(function () {
                setTimeout(function () {
                    try {
                        let x = onFulfilled(self.value);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (e) {
                        reject(e)
                    }
                })
            });
            self.onRejectedCallbacks.push(function () {
                setTimeout(function () {
                    try {
                        let x = onRjected(self.reason);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (e) {
                        reject(e);
                    }
                })
            });
        })
    }
    return promise2;
}

在promise2內部定義一個變量x為回調函數的返回值，由于返回值可能會有多種可能的情況，所以我們定義一個resolvePromise函數統一處理

返回值可以分為

promise返回自己（報錯循環引用）

返回promise對象（根據promise對象調用成功或失敗回調函數）

返回普通值（調用成功回調函數傳入返回值）

報錯（調用失敗回到傳入錯誤）

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
    if (promise2 === x) { 
        return reject(new TypeError("循環引用了"))
    }
    // 判定x是不是一個promise,promise應該是一個對象
    let called; // 表示是否調用過成功或者失敗
    if (x !== null && (typeof x === "object" || typeof x === "function")) {
        try { // {then:1}
            let then = x.then;
            if (typeof then === "function") {
                // 成功
                then.call(x, function (y) {
                    if (called) return
                    called = true
                    // y可能還是一個promise，在去解析直到返回的是一個普通值
                    resolvePromise(promise2, y, resolve, reject)
                }, function (err) { //失敗
                    if (called) return
                    called = true
                    reject(err);
                })
            } else {
                resolve(x)
            }
        } catch (e) {
            if (called) return
            called = true;
            reject(e);
        }
    } else { // 說明是一個普通值
        resolve(x); // 調用成功回調
    }
}

如果返回值為對象或函數，且有then方法，那我們就認為是一個promise對象，去調用這個promise進行遞歸，直到返回普通值調用成功回調。

最后，再加上一個catch方法，很簡單

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

這些就是promise的主要功能的原理，附上完整代碼

function Promise(executor) { // executor是一個執行函數
    let self = this;
    self.status = "pending";
    self.value = undefined; // 默認成功的值
    self.reason = undefined; // 默認失敗的原因
    self.onResolvedCallbacks = []; // 存放then成功的回調
    self.onRejectedCallbacks = []; // 存放then失敗的回調
    function resolve(value) { // 成功狀態
        if (self.status === "pending") {
            self.status = "resolved";
            self.value = value;
            self.onResolvedCallbacks.forEach(function (fn) {
                fn();
            });
        }
    }
    function reject(reason) { // 失敗狀態
        if (self.status === "pending") {
            self.status = "rejected";
            self.reason = reason;
            self.onRejectedCallbacks.forEach(function (fn) {
                fn();
            })
        }
    }
    try {
        executor(resolve, reject)
    } catch (e) { 
        reject(e);
    }
}
function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
    if (promise2 === x) { 
        return reject(new TypeError("循環引用了"))
    }
    let called; 
    if (x !== null && (typeof x === "object" || typeof x === "function")) {
        try { 
            let then = x.then;
            if (typeof then === "function") {
                then.call(x, function (y) {
                    if (called) return
                    called = true
                    resolvePromise(promise2, y, resolve, reject)
                }, function (err) { //失敗
                    if (called) return
                    called = true
                    reject(err);
                })
            } else {
                resolve(x)
            }
        } catch (e) {
            if (called) return
            called = true;
            reject(e);
        }
    } else { 
        resolve(x); 
    }
}
Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRjected) {
    onFulfilled = typeof onFulfilled === "function" ? onFulfilled : function (value) {
        return value;
    }
    onRjected = typeof onRjected === "function" ? onRjected : function (err) {
        throw err;
    }
    let self = this;
    let promise2; 
    if (self.status === "resolved") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            setTimeout(function () {
                try {
                    let x = onFulfilled(self.value);
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (e) {
                    reject(e);
                }
            })
        })
    }
    if (self.status === "rejected") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            setTimeout(function () {
                try {
                    let x = onRjected(self.reason);
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (e) {
                    
                    reject(e);
                }
            })

        })
    }

    if (self.status === "pending") {
        promise2 = new Promise(function (resolve, reject) {
            self.onResolvedCallbacks.push(function () {
                setTimeout(function () {
                    try {
                        let x = onFulfilled(self.value);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (e) {
                        reject(e)
                    }
                })
            });
            self.onRejectedCallbacks.push(function () {
                setTimeout(function () {
                    try {
                        let x = onRjected(self.reason);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (e) {
                        reject(e);
                    }
                })
            });
        })
    }
    return promise2;
}

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

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異步發展流程 —— Generators + co 讓異步更優雅

摘要：遍歷器原有的表示集合的數據結構，主要有和，在中又加入了和，這樣就有了四種數據集合，還可以組合使用它們，如數組的成員是或，這樣就需要一種統一的接口機制，用來處理所有不同的數據結構。 showImg(https://segmentfault.com/img/remote/1460000018998438?w=900&h=431); 閱讀原文 Generators 簡介 Generato...

dingda 2019-08-23 12:18 評論0 收藏0
Node_深入淺出Node

摘要：簡介項目命名為就是一個服務器單純開發一個服務器的想法，變成構建網絡應用的一個基本框架發展為一個強制不共享任何資源的單線程，單進程系統。單線程弱點無法利用多核錯誤會引起整個應用退出，應用的健壯性大量計算占用導致無法繼續調用異步。 NodeJs簡介 Ryan Dahl項目命名為：web.js 就是一個Web服務器.單純開發一個Web服務器的想法，變成構建網絡應用的一個基本框架.Node發展...

shinezejian 2019-08-19 18:48 評論0 收藏0
JavaScript 異步

摘要：從最開始的到封裝后的都在試圖解決異步編程過程中的問題。為了讓編程更美好，我們就需要引入來降低異步編程的復雜性。寫一個符合規范并可配合使用的寫一個符合規范并可配合使用的理解的工作原理采用回調函數來處理異步編程。 JavaScript怎么使用循環代替(異步)遞歸問題描述在開發過程中，遇到一個需求：在系統初始化時通過http獲取一個第三方服務器端的列表，第三方服務器提供了一個接口，可通過...

tuniutech 2019-08-21 18:34 評論0 收藏0
【16】winter重學前端 - JavaScript執行（一）：Promise里的代碼為什么比se

摘要：即使耗時一秒的執行完畢，再的，仍然先于執行了，這很好地解釋了微任務優先的原理。把整個代碼分割成了個宏觀任務，這里不論是秒還是秒，都是一樣的。 js實現異步的幾種形式回調函數事件監聽 - 事件驅動模式發布/訂閱 - 觀察者模式 Promises對象 js異步歷史一個 JavaScript 引擎會常駐于內存中，它等待著我們把JavaScript 代碼或者函數傳遞給它執行在 ...

Vicky 2019-08-23 17:02 評論0 收藏0