Promises原理及實現

一、Promise基本概念

Promise 是異步編程的一種解決方案，用於處理異步操作。ES6 的 Promise 規範，是對異步編程的一種規範化，使得編寫和維護異步程序更加容易、直觀。

Promise 是一個對象，它代表了一個異步操作的最終結果。它可以是下列三種狀態之一：等待態（pending）、完成態（fulfilled）、拒絕態（rejected）。

Promise 的優點在於可以避免「回調地獄」，使得代碼結構清晰，更具有可讀性和可維護性。

二、Promise基本用法

ES6 新增了 `Promise` 構造函數，可以使用 `new Promise()` 來創建一個 Promise 對象。

    
        let promise = new Promise(function(resolve, reject){
            //異步操作的代碼
            //成功時調用 resolve()
            //失敗時調用 reject()
        })
    

當 Promise 對象的狀態發生改變時，會產生對應的回調函數。可以使用 `promise.then()` 方法來指定 Promise 對象狀態變為 fulfilled 或 rejected 時調用的回調函數。這兩個方法都返回一個新的 Promise 對象，可以進行鏈式調用。

    
        let promise = new Promise(function(resolve, reject){
            setTimeout(() => resolve("異步操作成功"), 1000);
        })

        promise.then(res => {
            console.log(res); //異步操作成功
        })
    

三、Promise原理

Promise 的基本原理就是對異步操作進行封裝，使其可以返回一個 Promise 對象，並可以使用鏈式調用方法。

我們可以手動模擬一下 Promise 的內部實現：

    
        function Promise_old(fn){
            let state = 'pending';
            let value = null;
            let callbacks = [];

            this.then = function(onFulfilled){
                return new Promise_old(function(resolve){
                    handle({
                        onFulfilled: onFulfilled || null,
                        resolve: resolve
                    })
                })
            }

            function handle(callback){
                if(state === 'pending'){
                    callbacks.push(callback);
                    return;
                }

                if(!callback.onFulfilled){
                    callback.resolve(value);
                    return;
                }

                let ret = callback.onFulfilled(value);
                callback.resolve(ret);
            }

            function resolve(newValue){
                if(newValue && (typeof newValue === 'object' || typeof newValue === 'function')){
                    let then = newValue.then;
                    if(typeof then === 'function'){
                        then.call(newValue, resolve);
                        return;
                    }
                }

                setTimeout(function(){
                    state = 'fulfilled';
                    value = newValue;
                    callbacks.forEach(function(callback){
                        handle(callback);
                    })
                }, 0);
            }

            fn(resolve);
        }
    

上述代碼中，我們定義了 `Promise_old` 構造函數。它內部定義了 `state`、`value`、`callbacks` 三個變量，分別記錄 Promise 對象的當前狀態、結果值和對應回調函數數組。同時我們定義了 `then` 方法，可以使用鏈式調用，將傳入的回調函數壓入 `callbacks` 數組中。

關鍵的 `handle` 函數則利用了 JavaScript 的事件循環機制，當 Promise 對象的狀態從 `pending` 改變時，依次執行隊列中的回調函數。

最後通過 `resolve` 函數，可以修改 Promise 對象的狀態，觸發對應回調函數的執行。

四、Promise實例應用

1、串行異步任務的處理

使用 `Promise` 可以讓多個異步任務按順序執行，比如讀取多個文件，順序進行操作。這裡我們演示一個例子，讀取兩個文件，分別將其內容存放在一個數組中。

    
        let fs = require('fs');

        function readFile(filename){
            return new Promise(function(resolve, reject){
                fs.readFile(filename, 'utf8', function(err, data){
                    if(err){
                        reject(err);
                        return;
                    }
                    resolve(data);
                })
            })
        }

        Promise.all([
            readFile('file1.txt'),
            readFile('file2.txt')
        ]).then(function(dataArr){
            console.log(dataArr); //[data1, data2]
        })
    

2、並發異步任務的處理

有時候需要同時執行多個異步任務，可以使用 `Promise.all()` 方法，將返回值存放在數組中按順序返回。

    
        let dataArr = [];

        function fetchData(url){
            return new Promise((resolve, reject) => {
                fetch(url)
                .then(res => res.json())
                .then(data => {
                    dataArr.push(data);
                    resolve(data);
                })
                .catch(error => reject(error))
            })
        }

        Promise.all([
            fetchData('https://api.xxx.com/1'),
            fetchData('https://api.xxx.com/2'),
            fetchData('https://api.xxx.com/3')
        ]).then(() => {
            console.log(dataArr); //[data1, data2, data3]
        })
    

3、Promise異常處理

使用 `then()` 方法時，可以鏈式調用多個回調函數，並在其中任何一個回調函數中引發錯誤，就會被 `catch()` 方法捕獲。如果在 `then()` 方法中不使用回調函數，就必須在鏈頭使用 `catch()` 方法來進行異常處理。

    
        function fetchData(){
            return new Promise((resolve, reject) => {
                //使用 Math.random() 模擬程序執行時出現錯誤
                if(Math.random() > 0.5){
                    resolve('fetch data success');
                } else {
                    reject('fetch data failed');
                }
            })
        }

        //這個方法捕獲了兩個 Promise 對象中的異常，並輸出錯誤信息
        fetchData().then(res => {
            console.log(res);
        }).catch(error => {
            console.log(error);
        })
    

結束語

Promise 是異步編程的一種新規範，提高了代碼的可讀性、可維護性和穩定性。通過上述的介紹和實例，希望讀者能夠深入了解 Promise 的基本原理和使用方法，高效編寫異步代碼。