在上一篇文章中我们聊到了微任务是如何工作的,并介绍了MutationObserver是如何利用微任务来权衡性能和效率的。今天我们就接着来聊聊微任务的另外一个应用Promise,DOM/BOM API中新加入的API大多数都是建立在Promise上的,而且新的前端框架也使用了大量的Promise。可以这么说,Promise已经成为现代前端的“水”和“电”,很是关键,所以深入学习Promise势在必行。
不过,Promise的知识点有那么多,而我们只有一篇文章来介绍,那应该怎么讲解呢?具体讲解思路是怎样的呢?
如果你想要学习一门新技术,最好的方式是先了解这门技术是如何诞生的,以及它所解决的问题是什么。了解了这些后,你才能抓住这门技术的本质。所以本文我们就来重点聊聊JavaScript引入Promise的动机,以及解决问题的几个核心关键点。
要谈动机,我们一般都是先从问题切入,那么Promise到底解决了什么问题呢?在正式开始介绍之前,我想有必要明确下,Promise解决的是异步编码风格的问题,而不是一些其他的问题,所以接下来我们聊的话题都是围绕编码风格展开的。
异步编程的问题:代码逻辑不连续
首先我们来回顾下JavaScript的异步编程模型,你应该已经非常熟悉页面的事件循环系统了,也知道页面中任务都是执行在主线程之上的,相对于页面来说,主线程就是它整个的世界,所以在执行一项耗时的任务时,比如下载网络文件任务、获取摄像头等设备信息任务,这些任务都会放到页面主线程之外的进程或者线程中去执行,这样就避免了耗时任务“霸占”页面主线程的情况。你可以结合下图来看看这个处理过程:

上图展示的是一个标准的异步编程模型,页面主线程发起了一个耗时的任务,并将任务交给另外一个进程去处理,这时页面主线程会继续执行消息队列中的任务。等该进程处理完这个任务后,会将该任务添加到渲染进程的消息队列中,并排队等待循环系统的处理。排队结束之后,循环系统会取出消息队列中的任务进行处理,并触发相关的回调操作。
这就是页面编程的一大特点:异步回调。
Web页面的单线程架构决定了异步回调,而异步回调影响到了我们的编码方式,到底是如何影响的呢?
假设有一个下载的需求,使用XMLHttpRequest来实现,具体的实现方式你可以参考下面这段代码:
//执行状态
function onResolve(response){console.log(response) }
function onReject(error){console.log(error) }
let xhr = new XMLHttpRequest()
xhr.ontimeout = function(e) { onReject(e)}
xhr.onerror = function(e) { onReject(e) }
xhr.onreadystatechange = function () { onResolve(xhr.response) }
//设置请求类型,请求URL,是否同步信息
let URL = 'https://time.geekbang.com'
xhr.open('Get', URL, true);
//设置参数
xhr.timeout = 3000 //设置xhr请求的超时时间
xhr.responseType = "text" //设置响应返回的数据格式
xhr.setRequestHeader("X_TEST","time.geekbang")
//发出请求
xhr.send();
我们执行上面这段代码,可以正常输出结果的。但是,这短短的一段代码里面竟然出现了五次回调,这么多的回调会导致代码的逻辑不连贯、不线性,非常不符合人的直觉,这就是异步回调影响到我们的编码方式。
那有什么方法可以解决这个问题吗?当然有,我们可以封装这堆凌乱的代码,降低处理异步回调的次数。
封装异步代码,让处理流程变得线性
由于我们重点关注的是输入内容(请求信息)和输出内容(回复信息),至于中间的异步请求过程,我们不想在代码里面体现太多,因为这会干扰核心的代码逻辑。整体思路如下图所示:

从图中你可以看到,我们将XMLHttpRequest请求过程的代码封装起来了,重点关注输入数据和输出结果。
那我们就按照这个思路来改造代码。首先,我们把输入的HTTP请求信息全部保存到一个request的结构中,包括请求地址、请求头、请求方式、引用地址、同步请求还是异步请求、安全设置等信息。request结构如下所示:
//makeRequest用来构造request对象
function makeRequest(request_url) {
let request = {
method: 'Get',
url: request_url,
headers: '',
body: '',
credentials: false,
sync: true,
responseType: 'text',
referrer: ''
}
return request
}
然后就可以封装请求过程了,这里我们将所有的请求细节封装进XFetch函数,XFetch代码如下所示:
//[in] request,请求信息,请求头,延时值,返回类型等
//[out] resolve, 执行成功,回调该函数
//[out] reject 执行失败,回调该函数
function XFetch(request, resolve, reject) {
let xhr = new XMLHttpRequest()
xhr.ontimeout = function (e) { reject(e) }
xhr.onerror = function (e) { reject(e) }
xhr.onreadystatechange = function () {
if (xhr.status = 200)
resolve(xhr.response)
}
xhr.open(request.method, URL, request.sync);
xhr.timeout = request.timeout;
xhr.responseType = request.responseType;
//补充其他请求信息
//...
xhr.send();
}
这个XFetch函数需要一个request作为输入,然后还需要两个回调函数resolve和reject,当请求成功时回调resolve函数,当请求出现问题时回调reject函数。
有了这些后,我们就可以来实现业务代码了,具体的实现方式如下所示:
XFetch(makeRequest('https://time.geekbang.org'),
function resolve(data) {
console.log(data)
}, function reject(e) {
console.log(e)
})
新的问题:回调地狱
上面的示例代码已经比较符合人的线性思维了,在一些简单的场景下运行效果也是非常好的,不过一旦接触到稍微复杂点的项目时,你就会发现,如果嵌套了太多的回调函数就很容易使得自己陷入了回调地狱,不能自拔。你可以参考下面这段让人凌乱的代码:
XFetch(makeRequest('https://time.geekbang.org/?category'),
function resolve(response) {
console.log(response)
XFetch(makeRequest('https://time.geekbang.org/column'),
function resolve(response) {
console.log(response)
XFetch(makeRequest('https://time.geekbang.org')
function resolve(response) {
console.log(response)
}, function reject(e) {
console.log(e)
})
}, function reject(e) {
console.log(e)
})
}, function reject(e) {
console.log(e)
})
这段代码是先请求time.geekbang.org/?category,如果请求成功的话,那么再请求time.geekbang.org/column,如果再次请求成功的话,就继续请求time.geekbang.org。也就是说这段代码用了三层嵌套请求,就已经让代码变得混乱不堪,所以,我们还需要解决这种嵌套调用后混乱的代码结构。
这段代码之所以看上去很乱,归结其原因有两点:
- 第一是嵌套调用,下面的任务依赖上个任务的请求结果,并在上个任务的回调函数内部执行新的业务逻辑,这样当嵌套层次多了之后,代码的可读性就变得非常差了。
- 第二是任务的不确定性,执行每个任务都有两种可能的结果(成功或者失败),所以体现在代码中就需要对每个任务的执行结果做两次判断,这种对每个任务都要进行一次额外的错误处理的方式,明显增加了代码的混乱程度。
原因分析出来后,那么问题的解决思路就很清晰了:
- 第一是消灭嵌套调用;
- 第二是合并多个任务的错误处理。
这么讲可能有点抽象,不过Promise已经帮助我们解决了这两个问题。那么接下来我们就来看看Promise是怎么消灭嵌套调用和合并多个任务的错误处理的。
Promise:消灭嵌套调用和多次错误处理
首先,我们使用Promise来重构XFetch的代码,示例代码如下所示:
function XFetch(request) {
function executor(resolve, reject) {
let xhr = new XMLHttpRequest()
xhr.open('GET', request.url, true)
xhr.ontimeout = function (e) { reject(e) }
xhr.onerror = function (e) { reject(e) }
xhr.onreadystatechange = function () {
if (this.readyState === 4) {
if (this.status === 200) {
resolve(this.responseText, this)
} else {
let error = {
code: this.status,
response: this.response
}
reject(error, this)
}
}
}
xhr.send()
}
return new Promise(executor)
}
接下来,我们再利用XFetch来构造请求流程,代码如下:
var x1 = XFetch(makeRequest('https://time.geekbang.org/?category'))
var x2 = x1.then(value => {
console.log(value)
return XFetch(makeRequest('https://www.geekbang.org/column'))
})
var x3 = x2.then(value => {
console.log(value)
return XFetch(makeRequest('https://time.geekbang.org'))
})
x3.catch(error => {
console.log(error)
})
你可以观察上面这两段代码,重点关注下Promise的使用方式。
- 首先我们引入了Promise,在调用XFetch时,会返回一个Promise对象。
- 构建Promise对象时,需要传入一个executor函数,XFetch的主要业务流程都在executor函数中执行。
- 如果运行在excutor函数中的业务执行成功了,会调用resolve函数;如果执行失败了,则调用reject函数。
- 在excutor函数中调用resolve函数时,会触发promise.then设置的回调函数;而调用reject函数时,会触发promise.catch设置的回调函数。
以上简单介绍了Promise一些主要的使用方法,通过引入Promise,上面这段代码看起来就非常线性了,也非常符合人的直觉,是不是很酷?基于这段代码,我们就可以来分析Promise是如何消灭嵌套回调和合并多个错误处理了。
我们先来看看Promise是怎么消灭嵌套回调的。产生嵌套函数的一个主要原因是在发起任务请求时会带上回调函数,这样当任务处理结束之后,下个任务就只能在回调函数中来处理了。
Promise主要通过下面两步解决嵌套回调问题的。
首先,Promise实现了回调函数的延时绑定。回调函数的延时绑定在代码上体现就是先创建Promise对象x1,通过Promise的构造函数executor来执行业务逻辑;创建好Promise对象x1之后,再使用x1.then来设置回调函数。示范代码如下:
//创建Promise对象x1,并在executor函数中执行业务逻辑
function executor(resolve, reject){
resolve(100)
}
let x1 = new Promise(executor)
//x1延迟绑定回调函数onResolve
function onResolve(value){
console.log(value)
}
x1.then(onResolve)
其次,需要将回调函数onResolve的返回值穿透到最外层。因为我们会根据onResolve函数的传入值来决定创建什么类型的Promise任务,创建好的Promise对象需要返回到最外层,这样就可以摆脱嵌套循环了。你可以先看下面的代码:

现在我们知道了Promise通过回调函数延迟绑定和回调函数返回值穿透的技术,解决了循环嵌套。
那接下来我们再来看看Promise是怎么处理异常的,你可以回顾上篇文章思考题留的那段代码,我把这段代码也贴在文中了,如下所示:
function executor(resolve, reject) {
let rand = Math.random();
console.log(1)
console.log(rand)
if (rand > 0.5)
resolve()
else
reject()
}
var p0 = new Promise(executor);
var p1 = p0.then((value) => {
console.log("succeed-1")
return new Promise(executor)
})
var p3 = p1.then((value) => {
console.log("succeed-2")
return new Promise(executor)
})
var p4 = p3.then((value) => {
console.log("succeed-3")
return new Promise(executor)
})
p4.catch((error) => {
console.log("error")
})
console.log(2)
这段代码有四个Promise对象:p0~p4。无论哪个对象里面抛出异常,都可以通过最后一个对象p4.catch来捕获异常,通过这种方式可以将所有Promise对象的错误合并到一个函数来处理,这样就解决了每个任务都需要单独处理异常的问题。
之所以可以使用最后一个对象来捕获所有异常,是因为Promise对象的错误具有“冒泡”性质,会一直向后传递,直到被onReject函数处理或catch语句捕获为止。具备了这样“冒泡”的特性后,就不需要在每个Promise对象中单独捕获异常了。至于Promise错误的“冒泡”性质是怎么实现的,就留给你课后思考了。
通过这种方式,我们就消灭了嵌套调用和频繁的错误处理,这样使得我们写出来的代码更加优雅,更加符合人的线性思维。
Promise与微任务
讲了这么多,我们似乎还没有将微任务和Promise关联起来,那么Promise和微任务的关系到底体现哪里呢?
我们可以结合下面这个简单的Promise代码来回答这个问题:
function executor(resolve, reject) {
resolve(100)
}
let demo = new Promise(executor)
function onResolve(value){
console.log(value)
}
demo.then(onResolve)
对于上面这段代码,我们需要重点关注下它的执行顺序。
首先执行new Promise时,Promise的构造函数会被执行,不过由于Promise是V8引擎提供的,所以暂时看不到Promise构造函数的细节。
接下来,Promise的构造函数会调用Promise的参数executor函数。然后在executor中执行了resolve,resolve函数也是在V8内部实现的,那么resolve函数到底做了什么呢?我们知道,执行resolve函数,会触发demo.then设置的回调函数onResolve,所以可以推测,resolve函数内部调用了通过demo.then设置的onResolve函数。
不过这里需要注意一下,由于Promise采用了回调函数延迟绑定技术,所以在执行resolve函数的时候,回调函数还没有绑定,那么只能推迟回调函数的执行。
这样按顺序陈述可能把你绕晕了,下面来模拟实现一个Promise,我们会实现它的构造函数、resolve方法以及then方法,以方便你能看清楚Promise的背后都发生了什么。这里我们就把这个对象称为Bromise,下面就是Bromise的实现代码:
function Bromise(executor) {
var onResolve_ = null
var onReject_ = null
//模拟实现resolve和then,暂不支持rejcet
this.then = function (onResolve, onReject) {
onResolve_ = onResolve
};
function resolve(value) {
//setTimeout(()=>{
onResolve_(value)
// },0)
}
executor(resolve, null);
}
观察上面这段代码,我们实现了自己的构造函数、resolve、then方法。接下来我们使用Bromise来实现我们的业务代码,实现后的代码如下所示:
function executor(resolve, reject) {
resolve(100)
}
//将Promise改成我们自己的Bromsie
let demo = new Bromise(executor)
function onResolve(value){
console.log(value)
}
demo.then(onResolve)
执行这段代码,我们发现执行出错,输出的内容是:
Uncaught TypeError: onResolve_ is not a function
at resolve (<anonymous>:10:13)
at executor (<anonymous>:17:5)
at new Bromise (<anonymous>:13:5)
at <anonymous>:19:12
之所以出现这个错误,是由于Bromise的延迟绑定导致的,在调用到onResolve_函数的时候,Bromise.then还没有执行,所以执行上述代码的时候,当然会报“onResolve_ is not a function“的错误了。
也正是因为此,我们要改造Bromise中的resolve方法,让resolve延迟调用onResolve_。
要让resolve中的onResolve_函数延后执行,可以在resolve函数里面加上一个定时器,让其延时执行onResolve_函数,你可以参考下面改造后的代码:
function resolve(value) {
setTimeout(()=>{
onResolve_(value)
},0)
}
上面采用了定时器来推迟onResolve的执行,不过使用定时器的效率并不是太高,好在我们有微任务,所以Promise又把这个定时器改造成了微任务了,这样既可以让onResolve_延时被调用,又提升了代码的执行效率。这就是Promise中使用微任务的原由了。
总结
好了,今天我们就聊到这里,下面我来总结下今天所讲的内容。
首先,我们回顾了Web页面是单线程架构模型,这种模型决定了我们编写代码的形式——异步编程。基于异步编程模型写出来的代码会把一些关键的逻辑点打乱,所以这种风格的代码不符合人的线性思维方式。接下来我们试着把一些不必要的回调接口封装起来,简单封装取得了一定的效果,不过,在稍微复制点的场景下依然存在着回调地狱的问题。然后我们分析了产生回调地狱的原因:
- 多层嵌套的问题;
- 每种任务的处理结果存在两种可能性(成功或失败),那么需要在每种任务执行结束后分别处理这两种可能性。
Promise通过回调函数延迟绑定、回调函数返回值穿透和错误“冒泡”技术解决了上面的两个问题。
最后,我们还分析了Promise之所以要使用微任务是由Promise回调函数延迟绑定技术导致的。
思考时间
终于把Promise讲完了,这一篇文章非常有难度,所以需要你课后慢慢消消化,再次提醒,Promise非常重要。那么今天我给你留三个思考题:
- Promise中为什么要引入微任务?
- Promise中是如何实现回调函数返回值穿透的?
- Promise出错后,是怎么通过“冒泡”传递给最后那个捕获异常的函数?
这三个问题你不用急着完成,可以先花一段时间查阅材料,然后再来一道一道解释。搞清楚了这三道题目,你也就搞清楚了Promise。
欢迎在留言区与我分享你的想法,也欢迎你在留言区记录你的思考过程。感谢阅读,如果你觉得这篇文章对你有帮助的话,也欢迎把它分享给更多的朋友。
精选留言
2019-09-17 14:40:26
1、Promise 中为什么要引入微任务?
由于promise采用.then延时绑定回调机制,而new Promise时又需要直接执行promise中的方法,即发生了先执行方法后添加回调的过程,此时需等待then方法绑定两个回调后才能继续执行方法回调,便可将回调添加到当前js调用栈中执行结束后的任务队列中,由于宏任务较多容易堵塞,则采用了微任务
2、Promise 中是如何实现回调函数返回值穿透的?
首先Promise的执行结果保存在promise的data变量中,然后是.then方法返回值为使用resolved或rejected回调方法新建的一个promise对象,即例如成功则返回new Promise(resolved),将前一个promise的data值赋给新建的promise
3、Promise 出错后,是怎么通过“冒泡”传递给最后那个捕获
promise内部有resolved_和rejected_变量保存成功和失败的回调,进入.then(resolved,rejected)时会判断rejected参数是否为函数,若是函数,错误时使用rejected处理错误;若不是,则错误时直接throw错误,一直传递到最后的捕获,若最后没有被捕获,则会报错。可通过监听unhandledrejection事件捕获未处理的promise错误
2019-09-18 09:47:14
2019-09-18 11:52:23
2020-04-17 10:35:49
2019-10-05 16:06:20
function _Promise(executor) {
this._resolve = [];
this._reject = [];
this._catch;
/*临时保存引用*/
let self = this;
this.then = function (resolve, reject) {
resolve && this._resolve.push(resolve);
reject && this._reject.push(reject);
return this;
}
this.resolve = function (data) {
setTimeout(() => {
let callback = self._resolve.shift();
self._reject && self._reject.shift();
let pro;
callback && (pro = callback(data));
self._resolve && (pro._resolve = self._resolve);
self._reject && (pro._reject = self._reject);
self._catch && (pro._catch = self._catch);
}, 0)
}
this.reject = function (error) {
setTimeout(() => {
let callback;
self._reject && (callback = self._reject.shift());
callback && callback(error);
callback || self._catch(error);
}, 0);
}
this.catch = function (callback) {
this._catch = callback;
return this;
}
executor(this.resolve, this.reject);
}
function executor(resolve, reject) {
let rand = Math.random();
console.log(1)
console.log(rand)
if (rand > 0.5)
resolve(rand)
else
reject(rand)
}
var p0 = new _Promise(executor);
var p1 = p0.then((value) => {
console.log("succeed-1")
return new _Promise(executor)
})
var p3 = p1.then((value) => {
console.log("succeed-2")
return new _Promise(executor)
})
var p4 = p3.then((value) => {
console.log("succeed-3")
return new _Promise(executor)
})
p4.catch((error) => {
console.log("error")
})
console.log(2)
2019-09-20 10:43:27
2020-04-15 17:57:27
2020-03-11 14:34:54
2019-09-17 08:12:17
2021-05-10 12:21:16
new Promise((r, rj) => {
r();
}).then(() => {
new Promise((r, rj) => {
r();
}).then(() => {
console.log("inner then1")
return new Promise((r, rj) => {
r();
})
}).then(() => {
console.log("inner then2")
})
})
.then(() => {
console.log("outer then2");
})
.then(() => {
console.log("outer then3");
})
.then(() => {
console.log("outer then4");
})
.then(() => {
console.log("outer then5");
})
.then(() => {
console.log("outer then6");
})
```
输出结果:
```
inner then1
outer then2
outer then3
outer then4
inner then2
outer then5
outer then6
```
老师能帮忙解释下这段代码的输出逻辑吗?
搞不懂输出 `outer then2` 之后紧接着输出了 `outer then3` 和 `outer then4` ,然后才输出 `inner then2`。
而我理解的是 `outer then2` 之后直接输出 `inner then2` 才对,我理解的顺序:
```
inner then1
outer then2
inner then2
outer then3
outer then4
outer then5
outer then6
```
2019-09-20 11:40:19
```js
class PromiseSimple {
constructor(executionFunction) {
this.promiseChain = []; // 1.通过数组存储 callback,实现callback 延迟执行
this.handleError = () => {};
this.onResolve = this.onResolve.bind(this);
this.onReject = this.onReject.bind(this);
executionFunction(this.onResolve, this.onReject);
}
then(onResolve) {
this.promiseChain.push(onResolve);
return this;
}
catch(handleError) {
this.handleError = handleError;
return this;
}
onResolve(value) {
let storedValue = value;
try {
this.promiseChain.forEach((nextFunction) => {
storedValue = nextFunction(storedValue); // 2.循环,实现 callback 值传递
});
} catch (error) { // 3. try catch, 实现错误值冒泡
this.promiseChain = [];
this.onReject(error);
}
}
onReject(error) {
this.handleError(error);
}
}
```
2019-09-17 11:48:28
2021-08-02 17:09:05
对我们(普通使用者)来说,用 Promise 是因为有宏任务问题(AJAX,SetTimeout)需要解决,而专注问题解决时是不需要考虑工具(Promise)自身实现原理(微任务)的
简言之,对普通使用者来说,把 Promise 和微任务联系起来是本末倒置
PS:其实,如果能保证用 Promise 解决的是异步问题(宏任务/微任务),那 Promise 自身实现原理也不需要微任务来“延迟绑定”(因为异步回来要 resolve 时,then 一定已经执行绑定...)
2020-05-24 10:50:33
class Promise {
constructor(fn) {
this.state = Promise.PENDING;
this.value = undefined;
this.reason = null;
this.onFulfilledCallbacks = [];
this.onRejectedCallbacks = [];
fn(this.resolve.bind(this), this.reject.bind(this));
}
then(onFulfilled, onRejected) {
if (this.state === Promise.FULFILLED) {
onFulfilled(this.value);
} else if (this.state === Promise.REJECTED) {
onRejected(this.reason);
} else {
this.onFulfilledCallbacks.push(onFulfilled);
this.onRejectedCallbacks.push(onRejected);
}
return this;
}
resolve(value) {
this.state = Promise.FULFILLED;
this.value = value;
if (value.constructor === this.constructor) {
value.onFulfilledCallbacks = [...this.onFulfilledCallbacks];
value.onRejectedCallbacks = [...this.onRejectedCallbacks];
} else {
this.onFulfilledCallbacks.forEach((item) => {
if (typeof item === 'function') {
item(value);
}
});
}
}
reject(reason) {
this.state = Promise.REJECTED;
this.reason = reason;
this.onRejectedCallbacks.forEach((item) => {
if (typeof item === 'function') {
item(reason);
}
});
}
}
Promise.PENDING = 'pending';
Promise.FULFILLED = 'fulfilled';
Promise.REJECTED = 'rejected';
module.exports = Promise;
2021-05-27 03:45:53
2020-08-31 15:20:32
2019-12-07 13:25:24
2019-11-26 23:15:42
2019-11-22 18:46:43
2019-11-12 14:56:00