js读书笔记-期约和异步（上）

引言

ECMAScript 6 及之后的几个版本逐步加大了对异步编程机制的支持，提供了令人眼前一亮的新特性。ECMAScript 6 新增了正式的 Promise(期约)引用类型，支持优雅地定义和组织异步逻辑。接下来几个版本增加了使用 async 和 await 关键字定义异步函数的机制。

异步编程

同步行为和异步行为的对立统一是计算机科学的一个基本概念。特别是在 JavaScript 这种单线程事件循环模型中，同步操作与异步操作更是代码所要依赖的核心机制。异步行为是为了优化因计算量大而时间长的操作。如果在等待其他操作完成的同时，即使运行其他指令，系统也能保持稳定，那么这样做就是务实的。

重要的是，异步操作并不一定计算量大或要等很长时间。只要你不想为等待某个异步操作而阻塞线程执行，那么任何时候都可以使用。

同步与异步

同步行为对应内存中顺序执行的处理器指令。每条指令都会严格按照它们出现的顺序来执行，而每条指令执行后也能立即获得存储在系统本地(如寄存器或系统内存)的信息。这样的执行流程容易分析程序在执行到代码任意位置时的状态(比如变量的值)。

相对地，异步行为类似于系统中断，即当前进程外部的实体可以触发代码执行。异步操作经常是必要的，因为强制进程等待一个长时间的操作通常是不可行的(同步操作则必须要等)。如果代码要访问一些高延迟的资源，比如向远程服务器发送请求并等待响应，那么就会出现长时间的等待。

以往的异步编程模式

异步行为是 JavaScript 的基础，但以前的实现不理想。在早期的 JavaScript 中，只支持定义回调函数来表明异步操作完成。串联多个异步操作是一个常见的问题，通常需要深度嵌套的回调函数(俗称“回调地狱”)来解决。

异步返回值

假设 setTimeout 操作会返回一个有用的值。有什么好办法把这个值传给需要它的地方?广泛接受的一个策略是给异步操作提供一个回调，这个回调中包含要使用异步返回值的代码(作为回调的参数)。

function double(value, callback) {
  setTimeout(() => callback(value * 2), 1000);
}
double(3, (x) => console.log(`I was given: ${x}`));
// I was given: 6(大约 1000 毫秒之后)

这里的 setTimeout 调用告诉 JavaScript 运行时在 1000 毫秒之后把一个函数推到消息队列上。这个函数会由运行时负责异步调度执行。而位于函数闭包中的回调及其参数在异步执行时仍然是可用的。

失败处理

异步操作的失败处理在回调模型中也要考虑，因此自然就出现了成功回调和失败回调

function double(value, success, failure) {
  setTimeout(() => {
    try {
      if (typeof value !== "number") {
        throw "Must provide number as first argument";
      }
      success(2 * value);
    } catch (e) {
      failure(e);
    }
  }, 1000);
}
const successCallback = (x) => console.log(`Success: ${x}`);
const failureCallback = (e) => console.log(`Failure: ${e}`);
double(3, successCallback, failureCallback);
double("b", successCallback, failureCallback);
// Success: 6(大约 1000 毫秒之后)
// Failure: Must provide number as first argument(大约 1000 毫秒之后)

这种模式已经不可取了，因为必须在初始化异步操作时定义回调。异步函数的返回值只在短时间内存在，只有预备好将这个短时间内存在的值作为参数的回调才能接收到它。

嵌套异步回调

如果异步返值又依赖另一个异步返回值，那么回调的情况还会进一步变复杂。在实际的代码中，这就要求嵌套回调:

function double(value, success, failure) {
  setTimeout(() => {
    try {
      if (typeof value !== "number") {
        throw "Must provide number as first argument";
      }
      success(2 * value);
    } catch (e) {
      failure(e);
    }
  }, 1000);
}
const successCallback = (x) => {
  double(x, (y) => console.log(`Success: ${y}`));
};
const failureCallback = (e) => console.log(`Failure: ${e}`);
double(3, successCallback, failureCallback);

// Success: 12(大约 1000 毫秒之后)

显然，随着代码越来越复杂，回调策略是不具有扩展性的。“回调地狱”这个称呼可谓名至实归。嵌套回调的代码维护起来就是噩梦。

期约

期约是对尚不存在结果的一个替身。期约(promise)这个名字最早是由 Daniel Friedman 和 David Wise 在他们于 1976 年发表的论文“The Impact of Applicative Programming on Multiprocessing”中提出来的。但直到十几年以后，Barbara Liskov 和 Liuba Shrira 在 1988 年发表了论文“Promises: Linguistic Support for Efficient Asynchronous Procedure Calls in Distributed Systems”，这个概念才真正确立下来。同一时期的计算机科学家还使用了“终局”(eventual)、“期许”(future)、“延迟”(delay)和“迟付”(deferred)等术语指代同样的概念。所有这些概念描述的都是一种异步程序执行的机制。

期约基础

ECMAScript 6 新增的引用类型 Promise，可以通过 new 操作符来实例化。创建新期约时需要传入执行器(executor)函数作为参数(后面马上会介绍)，下面的例子使用了一个空函数对象来应付一下解释器:

let p = new Promise(() => {});
setTimeout(console.log, 0, p); // Promise <pending>

之所以说是应付解释器，是因为如果不提供执行器函数，就会抛出 SyntaxError。

期约状态机

在把一个期约实例传给 console.log()时，控制台输出(可能因浏览器不同而略有差异)表明该实例处于待定(pending)状态。如前所述，期约是一个有状态的对象，可能处于如下 3 种状态之一:

待定(pending)
兑现(fulfilled，有时候也称为“解决”，resolved)
拒绝(rejected)

待定(pending)是期约的最初始状态。在待定状态下，期约可以落定(settled)为代表成功的兑现(fulfilled)状态，或者代表失败的拒绝(rejected)状态。无论落定为哪种状态都是不可逆的。只要从待定转换为兑现或拒绝，期约的状态就不再改变。而且，也不能保证期约必然会脱离待定状态。因此，组织合理的代码无论期约解决(resolve)还是拒绝(reject)，甚至永远处于待定(pending)状态，都应该具有恰当的行为。

重要的是，期约的状态是私有的，不能直接通过 JavaScript 检测到。这主要是为了避免根据读取到的期约状态，以同步方式处理期约对象。另外，期约的状态也不能被外部 JavaScript 代码修改。这与不能读取该状态的原因是一样的:期约故意将异步行为封装起来，从而隔离外部的同步代码。

解决值、拒绝理由及期约用例

期约主要有两大用途。首先是抽象地表示一个异步操作。期约的状态代表期约是否完成。“待定” 表示尚未开始或者正在执行中。“兑现”表示已经成功完成，而“拒绝”则表示没有成功完成。

某些情况下，这个状态机就是期约可以提供的最有用的信息。知道一段异步代码已经完成，对于其他代码而言已经足够了。比如，假设期约要向服务器发送一个 HTTP 请求。请求返回 200~299 范围内的状态码就足以让期约的状态变为“兑现”。类似地，如果请求返回的状态码不在 200~299 这个范围内，那么就会把期约状态切换为“拒绝”。

在另外一些情况下，期约封装的异步操作会实际生成某个值，而程序期待期约状态改变时可以访问这个值。相应地，如果期约被拒绝，程序就会期待期约状态改变时可以拿到拒绝的理由。比如，假设期约向服务器发送一个 HTTP 请求并预定会返回一个 JSON。如果请求返回范围在 200~299 的状态码，则足以让期约的状态变为兑现。此时期约内部就可以收到一个 JSON 字符串。类似地，如果请求返回的状态码不在 200~299 这个范围内，那么就会把期约状态切换为拒绝。此时拒绝的理由可能是一个 Error 对象，包含着 HTTP 状态码及相关错误消息。

为了支持这两种用例，每个期约只要状态切换为兑现，就会有一个私有的内部值(value)。类似地，每个期约只要状态切换为拒绝，就会有一个私有的内部理由(reason)。无论是值还是理由，都是包含原始值或对象的不可修改的引用。二者都是可选的，而且默认值为 undefined。在期约到达某个落定状态时执行的异步代码始终会收到这个值或理由。

通过执行函数控制期约状态

由于期约的状态是私有的，所以只能在内部进行操作。内部操作在期约的执行器函数中完成。执行器函数主要有两项职责:初始化期约的异步行为和控制状态的最终转换。其中，控制期约状态的转换是通过调用它的两个函数参数实现的。这两个函数参数通常都命名为 resolve()和 reject()。调用 resolve()会把状态切换为兑现，调用 reject()会把状态切换为拒绝。另外，调用 reject()也会抛出错误(后面会讨论这个错误)。

Promise.resolve()

期约并非一开始就必须处于待定状态，然后通过执行器函数才能转换为落定状态。通过调用 Promise.resolve()静态方法，可以实例化一个解决的期约。下面两个期约实例实际上是一样的:

let p1 = new Promise((resolve, reject) => resolve());
let p2 = Promise.resolve();

这个解决的期约的值对应着传给 Promise.resolve() 的第一个参数。使用这个静态方法，实际上可以把任何值都转换为一个期约。

对这个静态方法而言，如果传入的参数本身是一个期约，那它的行为就类似于一个空包装。因此， Promise.resolve()可以说是一个幂等方法，如下所示:

let p = Promise.resolve(7);

setTimeout(console.log, 0, p === Promise.resolve(p)); // true
setTimeout(console.log, 0, p === Promise.resolve(Promise.resolve(p))); // true

Promise.reject()

与 Promise.resolve()类似，Promise.reject()会实例化一个拒绝的期约并抛出一个异步错误 (这个错误不能通过 try/catch 捕获，而只能通过拒绝处理程序捕获)。下面的两个期约实例实际上是一样的:

let p1 = new Promise((resolve, reject) => reject());
let p2 = Promise.reject();

这个拒绝的期约的理由就是传给 Promise.reject()的第一个参数。这个参数也会传给后续的拒绝处理程序:

let p = Promise.reject(3);
setTimeout(console.log, 0, p); // Promise <rejected>: 3
p.then(null, (e) => setTimeout(console.log, 0, e)); // 3

关键在于，Promise.reject()并没有照搬 Promise.resolve()的幂等逻辑。如果给它传一个期约对象，则这个期约会成为它返回的拒绝期约的理由:

setTimeout(console.log, 0, Promise.reject(Promise.resolve())); // Promise <rejected>: Promise <resolved>

同步/异步执行的二元性

Promise 的设计很大程度上会导致一种完全不同于 JavaScript 的计算模式。下面的例子完美地展示了这一点，其中包含了两种模式下抛出错误的情形:

try {
  throw new Error("foo");
} catch (e) {
  console.log(e); // Error: foo
}
try {
  Promise.reject(new Error("bar"));
} catch (e) {
  console.log(e);
}
// Uncaught (in promise) Error: bar

第一个 try/catch 抛出并捕获了错误，第二个 try/catch 抛出错误却没有捕获到。乍一看这可能有点违反直觉，因为代码中确实是同步创建了一个拒绝的期约实例，而这个实例也抛出了包含拒绝理由的错误。这里的同步代码之所以没有捕获期约抛出的错误，是因为它没有通过异步模式捕获错误。从这里就可以看出期约真正的异步特性:它们是同步对象(在同步执行模式中使用)，但也是异步执行模式的媒介。

在前面的例子中，拒绝期约的错误并没有抛到执行同步代码的线程里，而是通过浏览器异步消息队列来处理的。因此，try/catch 块并不能捕获该错误。代码一旦开始以异步模式执行，则唯一与之交互的方式就是使用异步结构——更具体地说，就是期约的方法。

期约的实例方法

期约实例的方法是连接外部同步代码与内部异步代码之间的桥梁。这些方法可以访问异步操作返回的数据，处理期约成功和失败的结果，连续对期约求值，或者添加只有期约进入终止状态时才会执行的代码。

. 实现 Thenable 接口

在 ECMAScript 暴露的异步结构中，任何对象都有一个 then()方法。这个方法被认为实现了 Thenable 接口。下面的例子展示了实现这一接口的最简单的类:

class MyThenable {
  then() {}
}

ECMAScript 的 Promise 类型实现了 Thenable 接口。这个简化的接口跟 TypeScript 或其他包中的接口或类型定义不同，它们都设定了 Thenable 接口更具体的形式。

Promise.prototype.then()

Promise.prototype.then()是为期约实例添加处理程序的主要方法。这个 then()方法接收最多两个参数:onResolved 处理程序和 onRejected 处理程序。这两个参数都是可选的，如果提供的话，则会在期约分别进入“兑现”和“拒绝”状态时执行。

function onResolved(id) {
  setTimeout(console.log, 0, id, "resolved");
}
function onRejected(id) {
  setTimeout(console.log, 0, id, "rejected");
}
let p1 = new Promise((resolve, reject) => setTimeout(resolve, 3000));
let p2 = new Promise((resolve, reject) => setTimeout(reject, 3000));
p1.then(
  () => onResolved("p1"),
  () => onRejected("p1")
);
p2.then(
  () => onResolved("p2"),
  () => onRejected("p2")
);
//(3 秒后)
// p1 resolved
// p2 rejected

因为期约只能转换为最终状态一次，所以这两个操作一定是互斥的。

如前所述，两个处理程序参数都是可选的。而且，传给 then()的任何非函数类型的参数都会被静默忽略。如果想只提供 onRejected 参数，那就要在 onResolved 参数的位置上传入 undefined。这样有助于避免在内存中创建多余的对象，对期待函数参数的类型系统也是一个交代。

Promise.prototype.then()方法返回一个新的期约实例:

let p1 = new Promise(() => {});
let p2 = p1.then();
setTimeout(console.log, 0, p1); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p1 === p2); // false

这个新期约实例基于 onResovled 处理程序的返回值构建。换句话说，该处理程序的返回值会通过 Promise.resolve()包装来生成新期约。如果没有提供这个处理程序，则 Promise.resolve()就会包装上一个期约解决之后的值。如果没有显式的返回语句，则 Promise.resolve()会包装默认的返回值 undefined。

let p1 = Promise.resolve("foo");
// 若调用then()时不传处理程序，则原样向后传 let p2 = p1.then();
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <resolved>: foo
// 这些都一样
let p3 = p1.then(() => undefined);
let p4 = p1.then(() => {});
let p5 = p1.then(() => Promise.resolve());
setTimeout(console.log, 0, p3); // Promise <resolved>: undefined
setTimeout(console.log, 0, p4); // Promise <resolved>: undefined
setTimeout(console.log, 0, p5); // Promise <resolved>: undefined

如果有显式的返回值，则 Promise.resolve()会包装这个值:

...
// 这些都一样
let p6 = p1.then(() => 'bar');
let p7 = p1.then(() => Promise.resolve('bar'));

setTimeout(console.log, 0, p6);  // Promise <resolved>: bar
setTimeout(console.log, 0, p7);  // Promise <resolved>: bar

// Promise.resolve()保留返回的期约
let p8 = p1.then(() => new Promise(() => {}));
let p9 = p1.then(() => Promise.reject());
// Uncaught (in promise): undefined

setTimeout(console.log, 0, p8);  // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p9);  // Promise <rejected>: undefined

抛出异常会返回拒绝的期约:

...
let p10 = p1.then(() => { throw 'baz'; });
// Uncaught (in promise) baz
setTimeout(console.log, 0, p10);  // Promise <rejected> baz

注意，返回错误值不会触发上面的拒绝行为，而会把错误对象包装在一个解决的期约中:

...
let p11 = p1.then(() => Error('qux'));
setTimeout(console.log, 0, p11); // Promise <resolved>: Error: qux

onRejected 处理程序也与之类似:onRejected 处理程序返回的值也会被 Promise.resolve() 包装。乍一看这可能有点违反直觉，但是想一想，onRejected 处理程序的任务不就是捕获异步错误吗? 因此，拒绝处理程序在捕获错误后不抛出异常是符合期约的行为，应该返回一个解决期约。

下面的代码片段展示了用 Promise.reject()替代之前例子中的 Promise.resolve()之后的结果:

let p1 = Promise.reject("foo");
// 调用then()时不传处理程序则原样向后传
let p2 = p1.then();
// Uncaught (in promise) foo
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <rejected>: foo

// 这些都一样
let p3 = p1.then(null, () => undefined);
let p4 = p1.then(null, () => {});
let p5 = p1.then(null, () => Promise.resolve());
setTimeout(console.log, 0, p3); // Promise <resolved>: undefined
setTimeout(console.log, 0, p4); // Promise <resolved>: undefined
setTimeout(console.log, 0, p5); // Promise <resolved>: undefined

// 这些都一样
let p6 = p1.then(null, () => "bar");
let p7 = p1.then(null, () => Promise.resolve("bar"));
setTimeout(console.log, 0, p6); // Promise <resolved>: bar
setTimeout(console.log, 0, p7); // Promise <resolved>: bar

// Promise.resolve()保留返回的期约
let p8 = p1.then(null, () => new Promise(() => {}));
let p9 = p1.then(null, () => Promise.reject());
// Uncaught (in promise): undefined
setTimeout(console.log, 0, p8); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p9); // Promise <rejected>: undefined

let p10 = p1.then(null, () => {
  throw "baz";
});
// Uncaught (in promise) baz
setTimeout(console.log, 0, p10); // Promise <rejected>: baz

let p11 = p1.then(null, () => Error("qux"));
setTimeout(console.log, 0, p11); // Promise <resolved>: Error: qux

Promise.prototype.catch()

Promise.prototype.catch()方法用于给期约添加拒绝处理程序。这个方法只接收一个参数:

onRejected 处理程序。事实上，这个方法就是一个语法糖，调用它就相当于调用 Promise.prototype.then(null, onRejected)。

下面的代码展示了这两种同样的情况:

let p = Promise.reject();
let onRejected = function (e) {
  setTimeout(console.log, 0, "rejected");
};
// 这两种添加拒绝处理程序的方式是一样的:
p.then(null, onRejected); // rejected
p.catch(onRejected); // rejected

Promise.prototype.catch()返回一个新的期约实例:

let p1 = new Promise(() => {});
let p2 = p1.catch();
setTimeout(console.log, 0, p1); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p1 === p2); // false

在返回新期约实例方面，Promise.prototype.catch()的行为与 Promise.prototype.then() 的 onRejected 处理程序是一样的。

Promise.prototype.finally()

Promise.prototype.finally()方法用于给期约添加 onFinally 处理程序，这个处理程序在期约转换为解决或拒绝状态时都会执行。这个方法可以避免 onResolved 和 onRejected 处理程序中出现冗余代码。但 onFinally 处理程序没有办法知道期约的状态是解决还是拒绝，所以这个方法主要用于添加清理代码。

let p1 = Promise.resolve();
let p2 = Promise.reject();
let onFinally = function () {
  setTimeout(console.log, 0, "Finally!");
};
p1.finally(onFinally); // Finally
p2.finally(onFinally); // Finally

Promise.prototype.finally()方法返回一个新的期约实例:

let p1 = new Promise(() => {});
let p2 = p1.finally();
setTimeout(console.log, 0, p1); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p1 === p2); // false

这个新期约实例不同于 then()或 catch()方式返回的实例。因为 onFinally 被设计为一个状态无关的方法，所以在大多数情况下它将表现为父期约的传递。对于已解决状态和被拒绝状态都是如此。如果返回的是一个待定的期约，或者 onFinally 处理程序抛出了错误(显式抛出或返回了一个拒绝期约)，则会返回相应的期约(待定或拒绝)，如下所示:

let p1 = Promise.resolve("foo");
// 这里都会原样后传
let p2 = p1.finally();
let p3 = p1.finally(() => undefined);
let p4 = p1.finally(() => {});
let p5 = p1.finally(() => Promise.resolve());
let p6 = p1.finally(() => "bar");
let p7 = p1.finally(() => Promise.resolve("bar"));
let p8 = p1.finally(() => Error("qux"));
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <resolved>: foo
setTimeout(console.log, 0, p3); // Promise <resolved>: foo
setTimeout(console.log, 0, p4); // Promise <resolved>: foo
setTimeout(console.log, 0, p5); // Promise <resolved>: foo
setTimeout(console.log, 0, p6); // Promise <resolved>: foo
setTimeout(console.log, 0, p7); // Promise <resolved>: foo
setTimeout(console.log, 0, p8); // Promise <resolved>: foo

// Promise.resolve()保留返回的期约
let p9 = p1.finally(() => new Promise(() => {}));
let p10 = p1.finally(() => Promise.reject());
// Uncaught (in promise): undefined
setTimeout(console.log, 0, p9); // Promise <pending>
setTimeout(console.log, 0, p10); // Promise <rejected>: undefined
let p11 = p1.finally(() => {
  throw "baz";
});
// Uncaught (in promise) baz
setTimeout(console.log, 0, p11); // Promise <rejected>: baz

返回待定期约的情形并不常见，这是因为只要期约一解决，新期约仍然会原样后传初始的期约:

let p1 = Promise.resolve("foo");
// 忽略解决的值
let p2 = p1.finally(
  () => new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => resolve("bar"), 100))
);
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <pending>
setTimeout(() => setTimeout(console.log, 0, p2), 200);
// 200 毫秒后:
// Promise <resolved>: foo

非重入期约方法

当期约进入落定状态时，与该状态相关的处理程序仅仅会被排期，而非立即执行。跟在添加这个处理程序的代码之后的同步代码一定会在处理程序之前先执行。即使期约一开始就是与附加处理程序关联的状态，执行顺序也是这样的。这个特性由 JavaScript 运行时保证，被称为“非重入”(non-reentrancy) 特性。下面的例子演示了这个特性:

// 创建解决的期约
let p = Promise.resolve();
// 添加解决处理程序
// 直觉上，这个处理程序会等期约一解决就执行
p.then(() => console.log("onResolved handler"));
// 同步输出，证明then()已经返回
console.log("then() returns");
// 实际的输出:
// then() returns
// onResolved handler

在这个例子中，在一个解决期约上调用 then()会把 onResolved 处理程序推进消息队列。但这个处理程序在当前线程上的同步代码执行完成前不会执行。因此，跟在 then()后面的同步代码一定先于处理程序执行。

先添加处理程序后解决期约也是一样的。如果添加处理程序后，同步代码才改变期约状态，那么处理程序仍然会基于该状态变化表现出非重入特性。下面的例子展示了即使先添加了 onResolved 处理程序，再同步调用 resolve()，处理程序也不会进入同步线程执行:

let synchronousResolve;
// 创建一个期约并将解决函数保存在一个局部变量中
let p = new Promise((resolve) => {
  synchronousResolve = function () {
    console.log("1: invoking resolve()");
    resolve();
    console.log("2: resolve() returns");
  };
});
p.then(() => console.log("4: then() handler executes"));
synchronousResolve();
console.log("3: synchronousResolve() returns");
// 实际的输出:
// 1: invoking resolve()
// 2: resolve() returns
// 3: synchronousResolve() returns
// 4: then() handler executes

在这个例子中，即使期约状态变化发生在添加处理程序之后，处理程序也会等到运行的消息队列让它出列时才会执行。非重入适用于 onResolved/onRejected 处理程序、catch()处理程序和 finally()处理程序。

邻近处理程序的执行顺序

如果给期约添加了多个处理程序，当期约状态变化时，相关处理程序会按照添加它们的顺序依次执行。无论是 then()、catch()还是 finally()添加的处理程序都是如此。

传递解决值和拒绝理由

到了落定状态后，期约会提供其解决值(如果兑现)或其拒绝理由(如果拒绝)给相关状态的处理程序。拿到返回值后，就可以进一步对这个值进行操作。比如，第一次网络请求返回的 JSON 是发送第二次请求必需的数据，那么第一次请求返回的值就应该传给 onResolved 处理程序继续处理。当然，失败的网络请求也应该把 HTTP 状态码传给 onRejected 处理程序。

在执行函数中，解决的值和拒绝的理由是分别作为 resolve()和 reject()的第一个参数往后传的。然后，这些值又会传给它们各自的处理程序，作为 onResolved 或 onRejected 处理程序的唯一参数。下面的例子展示了上述传递过程:

let p1 = new Promise((resolve, reject) => resolve("foo"));
p1.then((value) => console.log(value)); // foo
let p2 = new Promise((resolve, reject) => reject("bar"));
p2.catch((reason) => console.log(reason)); // bar

Promise.resolve()和 Promise.reject()在被调用时就会接收解决值和拒绝理由。同样地，它们返回的期约也会像执行器一样把这些值传给 onResolved 或 onRejected 处理程序:

let p1 = Promise.resolve("foo");
p1.then((value) => console.log(value)); // foo
let p2 = Promise.reject("bar");
p2.catch((reason) => console.log(reason)); // bar

拒绝期约与拒绝错误处理

拒绝期约类似于 throw()表达式，因为它们都代表一种程序状态，即需要中断或者特殊处理。在期约的执行函数或处理程序中抛出错误会导致拒绝，对应的错误对象会成为拒绝的理由。因此以下这些期约都会以一个错误对象为由被拒绝:

let p1 = new Promise((resolve, reject) => reject(Error("foo")));
let p2 = new Promise((resolve, reject) => {
  throw Error("foo");
});
let p3 = Promise.resolve().then(() => {
  throw Error("foo");
});
let p4 = Promise.reject(Error("foo"));

setTimeout(console.log, 0, p1); // Promise <rejected>: Error: foo
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <rejected>: Error: foo
setTimeout(console.log, 0, p3); // Promise <rejected>: Error: foo
setTimeout(console.log, 0, p4); // Promise <rejected>: Error: foo
// 也会抛出 4 个未捕获错误

期约可以以任何理由拒绝，包括 undefined，但最好统一使用错误对象。这样做主要是因为创建错误对象可以让浏览器捕获错误对象中的栈追踪信息，而这些信息对调试是非常关键的。

正常情况下，在通过 throw()关键字抛出错误时，JavaScript 运行时的错误处理机制会停止执行抛出错误之后的任何指令，但是，在期约中抛出错误时，因为错误实际上是从消息队列中异步抛出的，所以并不会阻止运行时继续执行同步指令。

这不包括捕获执行函数中的错误，在解决或拒绝期约之前，仍然可以使用 try/catch 在执行函数中捕获错误:

let p = new Promise((resolve, reject) => {
  try {
    throw Error("foo");
  } catch (e) {}
  resolve("bar");
});
setTimeout(console.log, 0, p); // Promise <resolved>: bar

then()和 catch()的 onRejected 处理程序在语义上相当于 try/catch。出发点都是捕获错误之后将其隔离，同时不影响正常逻辑执行。为此，onRejected 处理程序的任务应该是在捕获异步错误之后返回一个解决的期约。下面的例子中对比了同步错误处理与异步错误处理:

console.log("begin synchronous execution");
try {
  throw Error("foo");
} catch (e) {
  console.log("caught error", e);
}
console.log("continue synchronous execution");
// begin synchronous execution
// caught error Error: foo
// continue synchronous execution

new Promise((resolve, reject) => {
  console.log("begin asynchronous execution");
  reject(Error("bar"));
})
  .catch((e) => {
    console.log("caught error", e);
  })
  .then(() => {
    console.log("continue asynchronous execution");
  });
// begin asynchronous execution
// caught error Error: bar
// continue asynchronous execution

期约连锁与期约合成

多个期约组合在一起可以构成强大的代码逻辑。这种组合可以通过两种方式实现:期约连锁与期约合成。前者就是一个期约接一个期约地拼接，后者则是将多个期约组合为一个期约。

期约连锁

把期约逐个地串联起来是一种非常有用的编程模式。之所以可以这样做，是因为每个期约实例的方法(then()、catch()和 finally())都会返回一个新的期约对象，而这个新期约又有自己的实例方法。这样连缀方法调用就可以构成所谓的“期约连锁”。比如:

let p1 = new Promise((resolve, reject) => {
  console.log("p1 executor");
  setTimeout(resolve, 1000);
});
p1.then(
  () =>
    new Promise((resolve, reject) => {
      console.log("p2 executor");
      setTimeout(resolve, 1000);
    })
)
  .then(
    () =>
      new Promise((resolve, reject) => {
        console.log("p3 executor");
        setTimeout(resolve, 1000);
      })
  )
  .then(
    () =>
      new Promise((resolve, reject) => {
        console.log("p4 executor");
        setTimeout(resolve, 1000);
      })
  );
// p1 executor(1 秒后)
// p2 executor(2 秒后)
// p3 executor(3 秒后)
// p4 executor(4 秒后)

期约图

因为一个期约可以有任意多个处理程序，所以期约连锁可以构建有向非循环图的结构。这样，每个期约都是图中的一个节点，而使用实例方法添加的处理程序则是有向顶点。因为图中的每个节点都会等待前一个节点落定，所以图的方向就是期约的解决或拒绝顺序。

下面的例子展示了一种期约有向图，也就是二叉树:

//     A
//    /\
//   B C
//  /\ /\
// D E F G
let A = new Promise((resolve, reject) => {
  console.log("A");
  resolve();
});
let B = A.then(() => console.log("B"));
let C = A.then(() => console.log("C"));
B.then(() => console.log("D"));
B.then(() => console.log("E"));
C.then(() => console.log("F"));
C.then(() => console.log("G"));
// A
// B
// C
// D
// E
// F
// G

注意，日志的输出语句是对二叉树的层序遍历。如前所述，期约的处理程序是按照它们添加的顺序执行的。由于期约的处理程序是先添加到消息队列，然后才逐个执行，因此构成了层序遍历。

树只是期约图的一种形式。考虑到根节点不一定唯一，且多个期约也可以组合成一个期约(通过下一节介绍的 Promise.all()和 Promise.race())，所以有向非循环图是体现期约连锁可能性的最准确表达。

Promise.all()和 Promise.race()

Promise 类提供两个将多个期约实例组合成一个期约的静态方法:Promise.all()和 Promise.race()。而合成后期约的行为取决于内部期约的行为。

Promise.all()

Promise.all()静态方法创建的期约会在一组期约全部解决之后再解决。这个静态方法接收一个可迭代对象，返回一个新期约:

let p = Promise.all([
  Promise.resolve(),
  new Promise((resolve, reject) => setTimeout(resolve, 1000)),
]);
setTimeout(console.log, 0, p); // Promise <pending>
p.then(() => setTimeout(console.log, 0, "all() resolved!"));
// all() resolved!(大约 1 秒后)

// 一次拒绝会导致最终期约拒绝
let p2 = Promise.all([Promise.resolve(), Promise.reject(), Promise.resolve()]);
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <rejected>
// Uncaught (in promise) undefined

let p = Promise.all([
  Promise.resolve(3),
  Promise.resolve(),
  Promise.resolve(4),
]);
p.then((values) => setTimeout(console.log, 0, values)); // [3, undefined, 4]

如果有期约拒绝，则第一个拒绝的期约会将自己的理由作为合成期约的拒绝理由。之后再拒绝的期约不会影响最终期约的拒绝理由。不过，这并不影响所有包含期约正常的拒绝操作。合成的期约会静默处理所有包含期约的拒绝操作。

Promise.race()

Promise.race()静态方法返回一个包装期约，是一组集合中最先解决或拒绝的期约的镜像。这个方法接收一个可迭代对象，返回一个新期约:

// 解决先发生，超时后的拒绝被忽略
let p1 = Promise.race([
  Promise.resolve(3),
  new Promise((resolve, reject) => setTimeout(reject, 1000)),
]);
setTimeout(console.log, 0, p1); // Promise <resolved>:
// 拒绝先发生，超时后的解决被忽略
let p2 = Promise.race([
  Promise.reject(4),
  new Promise((resolve, reject) => setTimeout(resolve, 1000)),
]);
setTimeout(console.log, 0, p2); // Promise <rejected>:
// 迭代顺序决定了落定顺序
let p3 = Promise.race([
  Promise.resolve(5),
  Promise.resolve(6),
  Promise.resolve(7),
]);
setTimeout(console.log, 0, p3); // Promise <resolved>: 5

如果有一个期约拒绝，只要它是第一个落定的，就会成为拒绝合成期约的理由。之后再拒绝的期约不会影响最终期约的拒绝理由。不过，这并不影响所有包含期约正常的拒绝操作。与 Promise.all() 类似，合成的期约会静默处理所有包含期约的拒绝操作，如下所示:

// 虽然只有第一个期约的拒绝理由会进入
// 拒绝处理程序，第二个期约的拒绝也
// 会被静默处理，不会有错误跑掉
let p = Promise.race([
  Promise.reject(3),
  new Promise((resolve, reject) => setTimeout(reject, 1000)),
]);
p.catch((reason) => setTimeout(console.log, 0, reason)); // 3 // 没有未处理的错误

串行期约合成

到目前为止，我们讨论期约连锁一直围绕期约的串行执行，忽略了期约的另一个主要特性:异步产生值并将其传给处理程序。基于后续期约使用之前期约的返回值来串联期约是期约的基本功能。这很像函数合成，即将多个函数合成为一个函数，比如:

function addTwo(x) {
  return x + 2;
}
function addThree(x) {
  return x + 3;
}
function addFive(x) {
  return x + 5;
}
function addTen(x) {
  return addFive(addTwo(addThree(x)));
}
console.log(addTen(7)); // 17

在这个例子中，有 3 个函数基于一个值合成为一个函数。类似地，期约也可以像这样合成起来，渐进地消费一个值，并返回一个结果:

function addTwo(x) {
  return x + 2;
}
function addThree(x) {
  return x + 3;
}
function addFive(x) {
  return x + 5;
}
function addTen(x) {
  return Promise.resolve(x).then(addTwo).then(addThree).then(addFive);
}
addTen(8).then(console.log); // 18

使用 Array.prototype.reduce()可以写成更简洁的形式:

function addTwo(x) {
  return x + 2;
}
function addThree(x) {
  return x + 3;
}
function addFive(x) {
  return x + 5;
}
function addTen(x) {
  return [addTwo, addThree, addFive].reduce(
    (promise, fn) => promise.then(fn),
    Promise.resolve(x)
  );
}
addTen(8).then(console.log); // 18

这种模式可以提炼出一个通用函数，可以把任意多个函数作为处理程序合成一个连续传值的期约连锁。这个通用的合成函数可以这样实现:

function addTwo(x) {
  return x + 2;
}
function addThree(x) {
  return x + 3;
}
function addFive(x) {
  return x + 5;
}
function compose(...fns) {
  return (x) =>
    fns.reduce((promise, fn) => promise.then(fn), Promise.resolve(x));
}
let addTen = compose(addTwo, addThree, addFive);
addTen(8).then(console.log); // 18

期约扩展

ES6 期约实现是很可靠的，但它也有不足之处。比如，很多第三方期约库实现中具备而 ECMAScript 规范却未涉及的两个特性:期约取消和进度追踪。

期约取消

我们经常会遇到期约正在处理过程中，程序却不再需要其结果的情形。这时候如果能够取消期约就好了。某些第三方库，比如 Bluebird，就提供了这个特性。实际上，TC39 委员会也曾准备增加这个特性，但相关提案最终被撤回了。结果，ES6 期约被认为是“激进的”:只要期约的逻辑开始执行，就没有办法阻止它执行到完成。

实际上，可以在现有实现基础上提供一种临时性的封装，以实现取消期约的功能。这可以用到 Kevin Smith 提到的“取消令牌”(cancel token)。生成的令牌实例提供了一个接口，利用这个接口可以取消期约;同时也提供了一个期约的实例，可以用来触发取消后的操作并求值取消状态。

下面是 CancelToken 类的一个基本实例:

class CancelToken {
  constructor(cancelFn) {
    this.promise = new Promise((resolve, reject) => {
      cancelFn(resolve);
    });
  }
}

这个类包装了一个期约，把解决方法暴露给了 cancelFn 参数。这样，外部代码就可以向构造函数中传入一个函数，从而控制什么情况下可以取消期约。这里期约是令牌类的公共成员，因此可以给它添加处理程序以取消期约。

html

<button id="start">Start</button>
<button id="cancel">Cancel</button>
<script>
class CancelToken {
  constructor(cancelFn) {
    this.promise = new Promise((resolve, reject) => {
      cancelFn(() => {
        setTimeout(console.log, 0, "delay cancelled");
        resolve();
      });
    });
  }
}
const startButton = document.querySelector("#start");
const cancelButton = document.querySelector("#cancel");
function cancellableDelayedResolve(delay) {
  setTimeout(console.log, 0, "set delay");
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const id = setTimeout(() => {
      setTimeout(console.log, 0, "delayed resolve");
      resolve();
    }, delay);
    const cancelToken = new CancelToken((cancelCallback) =>
      cancelButton.addEventListener("click", cancelCallback)
    );
    cancelToken.promise.then(() => clearTimeout(id));
  });
}
startButton.addEventListener("click", () => cancellableDelayedResolve(1000));

每次单击“Start”按钮都会开始计时，并实例化一个新的 CancelToken 的实例。此时，“Cancel” 按钮一旦被点击，就会触发令牌实例中的期约解决。而解决之后，单击“Start”按钮设置的超时也会被取消。

期约进度通知

执行中的期约可能会有不少离散的“阶段”，在最终解决之前必须依次经过。某些情况下，监控期约的执行进度会很有用。ECMAScript 6 期约并不支持进度追踪，但是可以通过扩展来实现。

一种实现方式是扩展 Promise 类，为它添加 notify()方法，如下所示:

class TrackablePromise extends Promise {
  constructor(executor) {
    const notifyHandlers = [];
    super((resolve, reject) => {
      return executor(resolve, reject, (status) => {
        notifyHandlers.map((handler) => handler(status));
      });
    });
    this.notifyHandlers = notifyHandlers;
  }
  notify(notifyHandler) {
    this.notifyHandlers.push(notifyHandler);
    return this;
  }
}

这样，TrackablePromise就可以在执行函数中使用notify()函数了。可以像下面这样使用这个函数来实例化一个期约:

let p = new TrackablePromise((resolve, reject, notify) => {
  function countdown(x) {
    if (x > 0) {
      notify(`${20 * x}% remaining`);
      setTimeout(() => countdown(x - 1), 1000);
    } else {
      resolve();
    }
  }
  countdown(5);
});

这个期约会连续 5 次递归地设置 1000 毫秒的超时。每个超时回调都会调用 notify()并传入状态值。假设通知处理程序简单地这样写:

...
let p = new TrackablePromise((resolve, reject, notify) => {
  function countdown(x) {
    if (x > 0) {
      notify(`${20 * x}% remaining`);
      setTimeout(() => countdown(x - 1), 1000);
    } else {
      resolve();
    }
  }
  countdown(5);
});
p.notify((x) => setTimeout(console.log, 0, "progress:", x));
p.then(() => setTimeout(console.log, 0, "completed"));

// (约 1 秒后)progress: 80% remaining  
// (约 2 秒后)progress: 60% remaining
// (约 3 秒后)progress: 40% remaining
// (约 4 秒后)progress: 20% remaining
// (约 5 秒后)completed notify()函数会返回期约，所以可以连缀调用，连续添加处理程序。多个处理程序会针对收到的每条消息分别执行一遍，如下所示:
···

p.notify((x) => setTimeout(console.log, 0, "a:", x))
  .notify((x) => setTimeout(console.log, 0, "b:", x));
p.then(() => setTimeout(console.log, 0, "completed"));
// (约 1 秒后) a: 80% remaining 
// (约 1 秒后) b: 80% remaining 
// (约 2 秒后) a: 60% remaining 
// (约 2 秒后) b: 60% remaining 
// (约 3 秒后) a: 40% remaining 
// (约 3 秒后) b: 40% remaining 
// (约 4 秒后) a: 20% remaining 
// (约 4 秒后) b: 20% remaining 
// (约 5 秒后) completed

总体来看，这还是一个比较粗糙的实现，但应该可以演示出如何使用通知报告进度了。

注意 ES6 不支持取消期约和进度通知，一个主要原因就是这样会导致期约连锁和期约合成过度复杂化。比如在一个期约连锁中，如果某个被其他期约依赖的期约被取消了或者发出了通知，那么接下来应该发生什么完全说不清楚。毕竟，如果取消了 Promise.all()中的一个期约，或者期约连锁中前面的期约发送了一个通知，那么接下来应该怎么办才比较合理呢?

js读书笔记-期约和异步（上） ​

引言 ​

异步编程 ​

同步与异步 ​

以往的异步编程模式 ​

异步返回值 ​

失败处理 ​

嵌套异步回调 ​

期约 ​

期约基础 ​

期约状态机 ​

解决值、拒绝理由及期约用例 ​

通过执行函数控制期约状态 ​

Promise.resolve() ​

Promise.reject() ​

同步/异步执行的二元性 ​

期约的实例方法 ​

. 实现 Thenable 接口 ​

Promise.prototype.then() ​

Promise.prototype.catch() ​

Promise.prototype.finally() ​

非重入期约方法 ​

邻近处理程序的执行顺序 ​

传递解决值和拒绝理由 ​

拒绝期约与拒绝错误处理 ​

期约连锁与期约合成 ​

期约连锁 ​

期约图 ​

Promise.all()和 Promise.race() ​

Promise.all() ​

Promise.race() ​

串行期约合成 ​

期约扩展 ​

期约取消 ​

期约进度通知 ​