从零实现一个Promise

一、Promise/A+ 规范

① Promise 是一个类或者函数，内部拥有3个状态，分别为pending(等待)、fulfilled(执行、完成)、rejected(拒绝、未完成)。
默认为pending状态，即Promise对象刚创建的时候状态为pending，并且pending状态可以转换fulfilled或者rejected。
fulfilled和rejected为最终的状态，一旦变为fulfilled或者rejected，那么将无法转变为其他状态。

② Promise需要对外提供一个then方法。

promise.then(onFulfilled, onRejected)

如果可选参数onFulfilled和onRejected不为函数时应该被忽略；

onFulfilled和onRejected函数都应该是异步执行的；

当调用 onFulfilled 函数时，会将当前 Promise 的值作为参数传入，并且只能调用一次；

当调用 onRejected 函数时，会将当前 Promise 的失败原因作为参数传入，并且只能调用一次；

then函数的返回值仍然为Promise，以便进行链式调用；

③ resolvePromise
then方法会创建并返回一个Promise对象，then中注册的回调函数会返回各种值，必须进行校验。

then方法返回的promise不能与then中回调函数返回值x相等，否则需要抛出错误；

如果是then回调函数返回值为一个非Promise对象，则直接用then返回的promise对象的resolve方法，resolve(x)即可。

如果then回调函数返回值x为一个Promise对象或者一个带then方法的对象或函数，那么需要执行其then方法注册回调，拿到Promise或类Promise对象的值作为then返回的promise的值，如果值仍然为Promise对象则需要进行递归操作；

二、实现Promise

① 根据第一条规范，Promise是一个类或者函数，所以我们先将Promise定义成一个类，同时内部有三个状态，我们将其定义为常量。

var PENDING = "pending"; // 等待状态
var FULFILLED = "fulfilled"; // 执行、完成状态
var REJECTED = "rejected"; // 拒绝、未完成状态
class Promise {
    constructor() {
        this.state = PENDING; // Promise对象创建完成后默认为等待状态
    }
}

② 我们在创建Promise的时候会传入一个函数，该函数会在创建Promise对象的时候立即执行，并且会接收两个参数，分别用于执行或拒绝当前Promise对象，即修改当前Promise对象的状态。Promise是用于处理异步的，所以在Promise状态变为完成的时候可能会接收到异步操作执行的结果，在Promise状态变为未完成的时候可能会接收到失败的原因，所以Promise内部还需要保存异步操作的结果value、失败的原因reason。

......
class Promise {
    constructor(executor) { // 传入执行器函数
        ......
        this.value = undefined; // 保存异步操作的结果
        this.reason = undefined; // 保存失败的原因
        const resolve = (value) => {
            this.value = value;
            this.state = FULFILLED; // 将Promise对象的状态改为完成状态
        }
        const reject = (reason) => {
            this.reason = reason;
            this.state = REJECTED; // 将Promise对象的状态改为未完成状态
        }
        try {
            executor(resolve, reject); // 执行器由用户传入可能会发生错误，所以需要进行捕获
        } catch(e) {
            reject(e);
        }
    }
}

③ 这里还存在一个问题，就是Promise必须是单次执行的，Promise的状态一旦从pending状态修改为fulfilled或者rejected，就不能再发生变化，从fulfilled变为fulfilled也不可以，也就是说resolve或者reject只能执行一次。所以我们需要对resolve和reject内部进行判断，如果状态已经变化了则不再执行了，如:

......
class Promise {
    constructor(executor) { // 传入执行器函数
        ......
        const resolve = (value) => {
            if (this.state === PENDING) { // 防止用户多次resolve，以第一次resolve为准
                ......
            }
        }
        const reject = (reason) => {
            if (this.state === PENDING) { // 防止用户多次reject
                ......
            }
        }
        ......
    }
}

④ 给Promise添加一个then函数，then函数接收onFulfilled, onRejected两个函数作为参数，分别用于处理Promise完成时和未完成时的回调函数，如果不是函数，则要进行初始化为一个函数，如:

class Promise {
    then(onFulfilled, onRejected) {
        onFulfilled = typeof onFulfilled === "function" ? onFulfilled : (value) => { // 如果onFulfilled不是函数，则初始化一个完成处理函数
            return value;
        };
        onRejected = typeof onRejected === "function" ? onRejected : (reason) => { // 如果onRejected不是函数，则初始化一个未完成处理函数
            throw reason; // 传什么就抛出什么
        }
    }
}

⑤ then方法其实就是一个注册回调的过程，当调用then的这个Promise对象的状态变为完成状态就可以执行onFulfilled回调函数，当Promise对象的状态变为拒绝状态就可以执行onRejected回调函数了。所以回调函数的执行依赖于调用then的Promise的状态。同时为了支持链式调用，then方法还需要返回一个Promise对象。根据前面的Promise规范，传入的回调函数必须异步执行，这里用setTimeout进行模拟。

class Promise {
    then(onFulfilled, onRejected) {
        ......
        let promise;
        switch(this.state) {
            case FULFILLED: // 调用then方法的时候，当前Promise状态已经变成完成状态，则可用立即执行完成的回调函数
                promise = new Promise((resolve, reject) => {
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            let x = onFulfilled(this.value);
                        } catch(e) {
                            console.log(e); // 打印错误信息
                            reject(e);
                        }
                    });
                });
                break;
            case REJECTED:
                promise = new Promise((resolve, reject) => {
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            let x = onRejected(this.reason);
                        } catch(e) {
                            reject(e);
                        }
                    });
                }
                break;
            case PENDING:
                promise = new Promise((resolve, reject) => {
                    // TODO
                });
                break;
        }
        return promise;
    }
}

⑥ 当调用then的Promise对象处于pending状态的时候，此时通过then注册的回调函数不能立即执行，必须等待Promise的状态变为最终状态才能执行注册的回调函数。这里就涉及到了一个发布订阅模式。我们可以先将回调函数保存起来，那么什么时候Promise才会变成最终状态呢？那就是调用resolve或reject的时候，所以我们可以在调用resolve或reject的时候，取出注册的回调函数然后执行即可。

class Promise {
    constructor(executor) {
        const resolve = (value) => {
            if (this.state === PENDING) { // 防止用户多次resolve，以第一次resolve为准
                ......
                this.onFulfilleds.forEach(fn => fn()); // 取出then中注册的完成回调函数并执行
            }
        };
        const reject = (reason) => {
            if (this.state === PENDING) { // 防止用户多次reject
                ......
                this.onRejecteds.forEach(fn => fn()); // 取出then中注册的拒绝回调函数并执行
            }
        };
    }
    then(onFulfilled, onRejected) {
        ......
        switch(this.state) {
            case PENDING:
                promise = new Promise((resolve, reject) => {
                    this.onFulfilleds.push(() => {
                        try {
                            let x = onFulfilled(this.value);
                        } catch(e) {
                            console.log(e); // 打印错误信息
                            reject(e);
                        }
                    });
                    this.onRejecteds.push(() => {
                        try {
                            let x = onRejected(this.reason);
                        } catch(e) {
                            reject(e);
                        }
                    });
                });
                break;
        }
    }
}

⑦ 接下来就是要处理then注册的回调函数的返回值了，因为回调函数的返回值可能是各种各样的情况，可能是普通的值，可能是Promise对象，也可能是带then方法的对象，并且我们需要根据then注册的回调函数执行后的返回值去改变调用then方法时创建的Promise对象的状态，所以我们要一一进行处理。这里我们使用一个单独的方法resolvePromise()进行各种情况的处理，如:

// 传入then()方法中创建的Promise对象，回调函数的返回值x，then()方法中创建的Promise的resolve、reject
const resolvePromise = function(promise, x, resolve, reject) {
    // TODO
}
class Promise {
    constructor(executor) { // 传入执行器函数
        ......
    }
    then(onFulfilled, onRejected) {
        case FULFILLED:
            promise = new Promise((resolve, reject) => {
                ......
                let x = onFulfilled(this.value);
                resolvePromise(promise, x, resolve, reject); // 处理回调函数的返回值
            });
        case REJECTED:
            promise = new Promise((resolve, reject) => {
                ......
                let x = onRejected(this.reason);
                resolvePromise(promise, x, resolve, reject); // 处理回调函数的返回值
            });
        case PENDING:
            this.onFulfilleds.push(() => {
                let x = onFulfilled(this.value);
                resolvePromise(promise, x, resolve, reject); // 处理回调函数的返回值
            });
            this.onRejecteds.push(() => {
                let x = onRejected(this.reason);
                resolvePromise(promise, x, resolve, reject); // 处理回调函数的返回值
            });
    }
}

从resolvePromise(promise, x, resolve, reject)这句可以看出为什么要让then注册的回调onFulfilled和onRejected异步执行。因为调用then方法的时候会创建一个Promise对象，如果调用then方法的那个Promise对象的状态为fulfilled，那么需要在调用then方法时创建的那个Promise的executor中执行，而executor是在Promise的构造函数内执行的，所以此时then()方法创建的promise对象还未初始化完毕，传递给resolvePromise方法的promise对象将为undefined。

三、实现resolvePromise

① 如果回调函数返回值与then()方法中创建的Promise对象相同则抛出错误，这相当于是自己等自己会进入死循环。

let p1 = new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(1);
})
let p2 = p1.then((value) => { // p2即then方法内创建Promise对象
    return p2;
});
// 结果抛出错误，显示Chaining cycle detected for promise #<Promise>

const resolvePromise = function(promise, x, resolve, reject) {
    if (promise === x) { // 禁止resolve自己
        throw new Error("Chaining cycle detected for promise #<Promise>");
    }
}

② 如果回调函数返回的是一个Promise对象或者带then方法的类Promise对象，又或者一个函数，因为函数上也可能有then方法，那么我们需要取出then方法并执行，对于Promise对象而言，可以在then方法执行的时候注册相应的回调函数，等Promise状态变为最终状态后就会执行对应的回调函数，回调函数执行后就可以拿到Promise对象的value或reason值，然后将该value或reason值作为调用then方法创建的Promise的对象的value或reason值，并调用相应的resolve或reject方法改变调用then方法时创建的Promise对象的状态，状态变化后，接着又可以继续执行下一个then方法注册的回调函数了，从而可以不断的链式调用下去。

const resolvePromise = function(promise, x, resolve, reject) {
    ......
    if ((x && typeof x === "object") || typeof x === "function") { // 如果是对象或者函数，函数也可能有then方法
        let executed;
        try {
            let then = x.then; // 尝试取出then方法
            if (typeof then === "function") { // 如果该对象上存在then方法，那么是个Promise对象或者包含then方法的对象
                then.call(x, function (y) { // 执行then方法，对于真正的Promise对象，则会注册回调，等到状态变化后，回调函数会执行，回调中能接收到Promise的value值
                    if (executed) return;
                    executed = true; // 注册的回调函数只能执行一次
                    resolvePromise(promise, y, resolve, reject); // 返回值还可能是一个Promise对象，故需要递归直到变为普通值为止
                }, function (e) {
                    if (executed) return;
                    executed = true;
                    reject(e);
                });
            } else { // 不包含then方法的普通对象，直接resolve即可
                resolve(x);      
            }
        } catch(e) {
            if (executed) return;
            executed = true;
            reject(e);
        }
    } else { // 如果返回的是一个非Promise对象，那么表示执行回调没有发生异常，表示then方法创建的Promise对象执行完成即将进入完成状态，直接resolve即可
        resolve(x);
    }
}

四、实现catch

catch可以看做是一个特殊的then方法，其内部会调用then()方法，但是仅注册拒绝的回调函数，这也就是then(onFulfilled, onRejected)和then(onFulfilled).catch(onRejected)的区别，如果将onRejected写到then中，那么当then的onFulfilled发生错误的时候，onRejected就无法捕获到其中的错误，而写到catch中，那么就相当于是下一个then()方法，故能捕获到上一个then()方法中发生的错误。

class Promise {
    catch(onRejected) {
        return this.then(null, onRejected); // 仅注册拒绝的回调函数
    }
}

五、总结

Promise其实就是一个类，内部有state、value、reason等属性，分别用于存储当前Promise的状态、执行成功后的返回值，执行失败的原因，同时内部还提供了resolve、reject两个方法，这两个方法会以参数的形式传递给执行器，即传递到外部，以便修改Promise的状态。
Promise还提供了一个then方法用于注册回调函数，注册回调的时候与当前Promise的状态有关，如果是最终状态，则立即执行，如果是等待状态，则先保存起来，等到调用resolve或reject方法的时候再取出回调并执行。注册的回调函数可能会返回各种各样的值:
如果返回的是普通值，那么直接用then返回的Promise的resolve方法resolve即可；
如果返回的是Promise对象或者是带then方法的对象或函数，那么需要调用其then方法并注册一个自定义回调用于接收当前Promise的值，等该Promise变为最终状态后会执行回调就可以拿到其value，最后将其作为then返回的Promise的value，即resolve(x)。
完整源码如下:

var PENDING = "pending"; // 等待状态
var FULFILLED = "fulfilled"; // 执行、完成状态
var REJECTED = "rejected"; // 拒绝、未完成状态
// 传入then()方法中创建的Promise对象，回调函数的返回值x，then()方法中创建的Promise的resolve、reject
const resolvePromise = function(promise, x, resolve, reject) {
    if (promise === x) { // 禁止resolve自己
        throw new Error("Chaining cycle detected for promise #<Promise>");
    }
    if ((x && typeof x === "object") || typeof x === "function") { // 如果是对象或者函数，函数也可能有then方法
        let executed;
        try {
            let then = x.then; // 尝试取出then方法
            if (typeof then === "function") { // 如果该对象上存在then方法，那么是个Promise对象或者包含then方法的对象
                then.call(x, function (y) { // 执行then方法，对于真正的Promise对象，则会注册回调，等到状态变化后，回调函数会执行，回调中能接收到Promise的value值
                    if (executed) return;
                    executed = true; // 注册的回调函数只能执行一次
                    resolvePromise(promise, y, resolve, reject); // 返回值还可能是一个Promise对象，故需要递归直到变为普通值为止
                }, function (e) {
                    if (executed) return;
                    executed = true;
                    reject(e);
                });
            } else { // 不包含then方法的普通对象，直接resolve即可
                resolve(x);
            }
        } catch(e) {
            if (executed) return;
            executed = true;
            reject(e);
        }
    } else {
        resolve(x);
    }
}
class Promise {
    constructor(executor) { // 传入执行器函数
        this.state = PENDING; // Promise对象创建完成后默认为等待状态
        this.value = undefined; // 保存异步操作的结果
        this.reason = undefined; // 保存失败的原因
        this.onFulfilleds = []; // 保存then中注册的完成回调函数
        this.onRejecteds = []; // 保存then中注册的拒绝回调函数
        const resolve = (value) => {
            if (this.state === PENDING) { // 防止用户多次resolve，以第一次resolve为准
                this.value = value;
                this.state = FULFILLED; // 将Promise对象的状态改为完成状态
                this.onFulfilleds.forEach(fn => fn()); // 取出then中注册的完成回调函数并执行
            }
        };
        const reject = (reason) => {
            if (this.state === PENDING) { // 防止用户多次reject
                this.reason = reason;
                this.state = REJECTED; // 将Promise对象的状态改为未完成状态
                this.onRejecteds.forEach(fn => fn()); // 取出then中注册的拒绝回调函数并执行
            }
        };
        try {
            executor(resolve, reject); // 执行器由用户传入可能会发生错误，所以需要进行捕获
        } catch(e) {
            reject(e);
        }
    }
    then(onFulfilled, onRejected) {
        onFulfilled = typeof onFulfilled === "function" ? onFulfilled : (value) => { // 如果onFulfilled不是函数，则初始化一个完成处理函数
            return value;
        };
        onRejected = typeof onRejected === "function" ? onRejected : (reason) => { // 如果onRejected不是函数，则初始化一个未完成处理函数
            throw reason; // 传什么就抛出什么
        }
        let promise;
        switch(this.state) {
            case FULFILLED: // 调用then方法的时候，当前Promise状态已经变成完成状态，则可用立即执行完成的回调函数
                promise = new Promise((resolve, reject) => {
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            let x = onFulfilled(this.value);
                            resolvePromise(promise, x, resolve, reject);
                        } catch(e) {
                            console.log(e);
                            reject(e);
                        }
                    });
                });
                break;
             case REJECTED:
                promise = new Promise((resolve, reject) => {
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            let x = onRejected(this.reason);
                            resolvePromise(promise, x, resolve, reject);
                        } catch(e) {
                            reject(e);
                        }
                    });
                });
                break;
            case PENDING:
                promise = new Promise((resolve, reject) => {
                    this.onFulfilleds.push(() => {
                        try {
                            let x = onFulfilled(this.value);
                            resolvePromise(promise, x, resolve, reject);
                        } catch(e) {
                            reject(e);
                        }
                    });
                    this.onRejecteds.push(() => {
                        try {
                            let x = onRejected(this.reason);
                            resolvePromise(promise, x, resolve, reject);
                        } catch(e) {
                            reject(e);
                        }
                    });
                });
                break;
            }
        return promise;
    }
    catch(onRejected) {
        return this.then(null, onRejected); // 仅注册拒绝的回调函数
    }
}

从零实现一个Promise

一、Promise/A+ 规范

二、实现Promise

三、实现resolvePromise

四、实现catch

五、总结

JS_Even_JS

引用和评论

继承的艺术: 探索JS中实现继承的多种方式

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