深入探究JavaScript Promise原理

一、Promise基本介绍

Promise从ES6开始被加入到了JavaScript中，是一种处理异步编程的新思路，用于解决传统回调函数带来的回调层数嵌套问题，是一种更加优雅的方式来处理异步流程。Promise可以看作是一个容器，里面保存着未来会被处理的异步操作的结果，可以通过then方法来获取异步操作的结果或处理异步操作失败的情况。

二、Promise的基本使用

基本的Promise使用方式如下所示：

  
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    const result = '成功！';
    resolve(result);
  }, 1000);
});

promise.then(result => {
  console.log(result); // 成功！
}).catch(error => {
  console.log(error);
});
  

在上面的示例中，Promise通过构造函数来创建，resolve函数表示Promise对象中异步操作成功完成时的处理函数，reject函数表示异步操作失败时的处理函数，then函数表示对异步操作成功时的处理，catch函数表示对异步操作失败时的处理。

三、Promise的特点

Promise的特点有以下几个方面：

1. 不可逆：Promise一旦进入resolved或rejected状态后，便无法再次改变状态。
2. 链式调用：then和catch方法返回的是另一个Promise对象，因此可以实现链式调用。
3. 延迟绑定：Promise的then和catch方法会返回一个新的Promise对象，在后面的then和catch中可以再次绑定新的处理函数。
4. 处理并行异步操作：Promise.all方法可以处理多个异步操作，当所有操作都成功后才返回结果。
5. 处理多个异步操作中的任意一个：Promise.race方法会在任何一个异步操作完成时返回结果。

四、Promise内部实现原理

Promise的内部实现原理可以分为以下三个方面：状态管理、队列管理和错误处理。

1、状态管理

Promise内部需要管理三种状态：Pending、Resolved（Fulfilled）和Rejected。当Promise被创建后，初始状态为Pending。当异步操作状态变为成功时，Promise状态会转换为Resolved，Promise对象状态变为Rejected则代表异步操作失败。因为Promise状态不可逆，所以一旦状态变为Resolved或Rejected，Promise实例便不可再被修改。

Promise内部的状态管理可以使用一个变量来代表Promise状态，比如下面的示例：

  
class MyPromise {
  constructor(task) {
    this.status = 'Pending';
    task(this.resolve.bind(this), this.reject.bind(this));
  }
  
  resolve() {
    this.status = 'Resolved';
  }
  
  reject() {
    this.status = 'Rejected';
  }
}
  

2、队列管理

Promise在内部也需要管理两个队列：FulfilledQueue和RejectedQueue，这里可以使用一个数组来保存。如果异步操作的状态为Resolved，可以从FulfilledQueue中获取then方法注册的回调函数执行；如果异步操作的状态为Rejected，则可以从RejectedQueue中获取catch方法注册的回调函数执行。由于Promise的链式调用，每次then操作会返回一个新的Promise实例，因此需要将FulfilledQueue和RejectedQueue继承到新的Promise实例中。

下面是Promise内部队列管理的简单实现：

  
class MyPromise {
  constructor(task) {
    this.status = 'Pending';
    this.fulfilledQueue = [];
    this.rejectedQueue = [];
    task(this.resolve.bind(this), this.reject.bind(this));
  }
  
  then(onFulfilled) {
    this.fulfilledQueue.push(onFulfilled);
    return new MyPromise(() => {});
  }
  
  catch(onRejected) {
    this.rejectedQueue.push(onRejected);
    return new MyPromise(() => {});
  }
  
  resolve() {
    this.status = 'Resolved';
    this.fulfilledQueue.forEach(fn => fn());
  }
  
  reject() {
    this.status = 'Rejected';
    this.rejectedQueue.forEach(fn => fn());
  }
}

const promise = new MyPromise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('成功！');
  }, 1000);
});

promise.then(result => {
  console.log(result); // 成功！
});

  

3、错误处理

在Promise中，错误可以通过调用reject方法来处理，并将错误信息传递给catch方法进行处理。在Promise中，如果一个Promise对象没有被任何then或catch方法所处理，错误信息会被静默丢失。因此，意外的错误应该总是被从Promise链中提取出来，并处理掉，否则会对整个系统造成很大的危害。

下面是一个错误的Promise示例：

  
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    // 这里没有调用reject函数处理错误
    const result = '成功！';
    resolve(result);
  }, 1000);
});

promise.then(result => {
  console.log(result); // 成功！
});

  

在上面的示例中，如果异步操作失败，所有的错误信息都会被静默丢失，并且后续的其他操作都不会收到任何错误信息。正确的做法应该是在Promise中加入错误处理函数，当异步操作失败时会调用reject函数，通过catch方法获取到错误信息并进行处理。

下面是一个正确的Promise示例：

  
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    if (Math.random()  {
  console.log(result); // 成功！
}).catch(error => {
  console.log(error); // 失败！
});
  

五、Promise原理的应用

Promise原理在实际的应用中也是非常广泛的。比如jQuery中的ajax请求就是基于Promise进行封装的，可以使用Promise的then和catch方法进行回调处理。另外，一些流行的框架如Vue.js和AngularJS也都内置了Promise功能，并且可以通过链式调用方便地进行异步操作。

下面是一个基于Promise的ajax请求示例：

  
function ajax(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.onreadystatechange = function() {
      if (xhr.readyState === 4) {
        if (xhr.status === 200) {
          resolve(xhr.responseText);
        } else {
          reject(xhr.statusText);
        }
      }
    };
    xhr.open('GET', url, true);
    xhr.send(null);
  });
}

ajax('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1').then(result => {
  console.log(result);
}).catch(error => {
  console.log(error);
});
  

六、总结

本文对Promise的基本概念、基本使用、特点、内部实现原理以及应用进行了详细的阐述。Promise的链式调用和错误处理功能可以方便地解决异步编程过程中的问题，因此在实际应用中应该选择Promise以便更加便捷地实现异步编程。同时，在使用Promise时也需要注意一些问题，比如错误处理和状态管理，以便更加完善地使用Promise。