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JavaScript Promise啟示錄
編輯:關於JavaScript     

本篇,主要普及promise的用法。

一直以來,JavaScript處理異步都是以callback的方式,在前端開發領域callback機制幾乎深入人心。在設計API的時候,不管是浏覽器廠商還是SDK開發商亦或是各種類庫的作者,基本上都已經遵循著callback的套路。

近幾年隨著JavaScript開發模式的逐漸成熟,CommonJS規范順勢而生,其中就包括提出了Promise規范,Promise完全改變了js異步編程的寫法,讓異步編程變得十分的易於理解。

在callback的模型裡邊,我們假設需要執行一個異步隊列,代碼看起來可能像這樣:

loadImg('a.jpg', function() {
  loadImg('b.jpg', function() {
    loadImg('c.jpg', function() {
      console.log('all done!');
    });
  });
});

這也就是我們常說的回調金字塔,當異步的任務很多的時候,維護大量的callback將是一場災難。當今Node.js大熱,好像很多團隊都要用它來做點東西以沾沾“洋氣”,曾經跟一個運維的同學聊天,他們也是打算使用Node.js做一些事情,可是一想到js的層層回調就望而卻步。

好,扯淡完畢,下面進入正題。

Promise可能大家都不陌生,因為Promise規范已經出來好一段時間了,同時Promise也已經納入了ES6,而且高版本的chrome、firefox浏覽器都已經原生實現了Promise,只不過和現如今流行的類Promise類庫相比少些API。

所謂Promise,字面上可以理解為“承諾”,就是說A調用B,B返回一個“承諾”給A,然後A就可以在寫計劃的時候這麼寫:當B返回結果給我的時候,A執行方案S1,反之如果B因為什麼原因沒有給到A想要的結果,那麼A執行應急方案S2,這樣一來,所有的潛在風險都在A的可控范圍之內了。

上面這句話,翻譯成代碼類似:

var resB = B();
var runA = function() {
  resB.then(execS1, execS2);
};
runA();

只看上面這行代碼,好像看不出什麼特別之處。但現實情況可能比這個復雜許多,A要完成一件事,可能要依賴不止B一個人的響應,可能需要同時向多個人詢問,當收到所有的應答之後再執行下一步的方案。最終翻譯成代碼可能像這樣:

var resB = B();
var resC = C();
...

var runA = function() {
  reqB
    .then(resC, execS2)
    .then(resD, execS3)
    .then(resE, execS4)
    ...
    .then(execS1);
};

runA();

在這裡,當每一個被詢問者做出不符合預期的應答時都用了不同的處理機制。事實上,Promise規范沒有要求這樣做,你甚至可以不做任何的處理(即不傳入then的第二個參數)或者統一處理。

好了,下面我們來認識下Promise/A+規范:

  • 一個promise可能有三種狀態:等待(pending)、已完成(fulfilled)、已拒絕(rejected)
  • 一個promise的狀態只可能從“等待”轉到“完成”態或者“拒絕”態,不能逆向轉換,同時“完成”態和“拒絕”態不能相互轉換
  • promise必須實現then方法(可以說,then就是promise的核心),而且then必須返回一個promise,同一個promise的then可以調用多次,並且回調的執行順序跟它們被定義時的順序一致
  • then方法接受兩個參數,第一個參數是成功時的回調,在promise由“等待”態轉換到“完成”態時調用,另一個是失敗時的回調,在promise由“等待”態轉換到“拒絕”態時調用。同時,then可以接受另一個promise傳入,也接受一個“類then”的對象或方法,即thenable對象。

可以看到,Promise規范的內容並不算多,大家可以試著自己實現以下Promise。

以下是筆者自己在參考許多類Promise庫之後簡單實現的一個Promise,代碼請移步promiseA。

簡單分析下思路:

構造函數Promise接受一個函數resolver,可以理解為傳入一個異步任務,resolver接受兩個參數,一個是成功時的回調,一個是失敗時的回調,這兩參數和通過then傳入的參數是對等的。

其次是then的實現,由於Promise要求then必須返回一個promise,所以在then調用的時候會新生成一個promise,掛在當前promise的_next上,同一個promise多次調用都只會返回之前生成的_next

由於then方法接受的兩個參數都是可選的,而且類型也沒限制,可以是函數,也可以是一個具體的值,還可以是另一個promise。下面是then的具體實現:

Promise.prototype.then = function(resolve, reject) {
  var next = this._next || (this._next = Promise());
  var status = this.status;
  var x;

  if('pending' === status) {
    isFn(resolve) && this._resolves.push(resolve);
    isFn(reject) && this._rejects.push(reject);
    return next;
  }

  if('resolved' === status) {
    if(!isFn(resolve)) {
      next.resolve(resolve);
    } else {
      try {
        x = resolve(this.value);
        resolveX(next, x);
      } catch(e) {
        this.reject(e);
      }
    }
    return next;
  }

  if('rejected' === status) {
    if(!isFn(reject)) {
      next.reject(reject);
    } else {
      try {
        x = reject(this.reason);
        resolveX(next, x);
      } catch(e) {
        this.reject(e);
      }
    }
    return next;
  }
};

 

這裡,then做了簡化,其他promise類庫的實現比這個要復雜得多,同時功能也更多,比如還有第三個參數——notify,表示promise當前的進度,這在設計文件上傳等時很有用。對then的各種參數的處理是最復雜的部分,有興趣的同學可以參看其他類Promise庫的實現。

在then的基礎上,應該還需要至少兩個方法,分別是完成promise的狀態從pending到resolved或rejected的轉換,同時執行相應的回調隊列,即resolve()reject()方法。

到此,一個簡單的promise就設計完成了,下面簡單實現下兩個promise化的函數:

function sleep(ms) {
  return function(v) {
    var p = Promise();

    setTimeout(function() {
      p.resolve(v);
    }, ms);

    return p;
  };
};

function getImg(url) {
  var p = Promise();
  var img = new Image();

  img.onload = function() {
    p.resolve(this);
  };

  img.onerror = function(err) {
    p.reject(err);
  };

  img.url = url;

  return p;
};

由於Promise構造函數接受一個異步任務作為參數,所以getImg還可以這樣調用:

function getImg(url) {
  return Promise(function(resolve, reject) {
    var img = new Image();

    img.onload = function() {
      resolve(this);
    };

    img.onerror = function(err) {
      reject(err);
    };

    img.url = url;
  });
};

接下來(見證奇跡的時刻),假設有一個BT的需求要這麼實現:異步獲取一個json配置,解析json數據拿到裡邊的圖片,然後按順序隊列加載圖片,沒張圖片加載時給個loading效果

function addImg(img) {
  $('#list').find('> li:last-child').html('').append(img);
};

function prepend() {
  $('<li>')
    .html('loading...')
    .appendTo($('#list'));
};

function run() {
  $('#done').hide();
  getData('map.json')
    .then(function(data) {
      $('h4').html(data.name);

      return data.list.reduce(function(promise, item) {
        return promise
          .then(prepend)
          .then(sleep(1000))
          .then(function() {
            return getImg(item.url);
          })
          .then(addImg);
      }, Promise.resolve());
    })
    .then(sleep(300))
    .then(function() {
      $('#done').show();
    });
};

$('#run').on('click', run);

這裡的sleep只是為了看效果加的,可猛擊查看demo!當然,Node.js的例子可查看這裡。

在這裡,Promise.resolve(v)靜態方法只是簡單返回一個以v為肯定結果的promise,v可不傳入,也可以是一個函數或者是一個包含then方法的對象或函數(即thenable)。

類似的靜態方法還有Promise.cast(promise),生成一個以promise為肯定結果的promise;

Promise.reject(reason),生成一個以reason為否定結果的promise。

我們實際的使用場景可能很復雜,往往需要多個異步的任務穿插執行,並行或者串行同在。這時候,可以對Promise進行各種擴展,比如實現Promise.all(),接受promises隊列並等待他們完成再繼續,再比如Promise.any(),promises隊列中有任何一個處於完成態時即觸發下一步操作。

標准的Promise

可參考html5rocks的這篇文章JavaScript Promises,目前高級浏覽器如chrome、firefox都已經內置了Promise對象,提供更多的操作接口,比如Promise.all(),支持傳入一個promises數組,當所有promises都完成時執行then,還有就是更加友好強大的異常捕獲,應對日常的異步編程,應該足夠了。

第三方庫的Promise

現今流行的各大js庫,幾乎都不同程度的實現了Promise,如dojo,jQuery、Zepto、when.js、Q等,只是暴露出來的大都是Deferred對象,以jQuery(Zepto類似)為例,實現上面的getImg()

function getImg(url) {
  var def = $.Deferred();
  var img = new Image();

  img.onload = function() {
    def.resolve(this);
  };

  img.onerror = function(err) {
    def.reject(err);
  };

  img.src = url;

  return def.promise();
};

當然,jQuery中,很多的操作都返回的是Deferred或promise,如animateajax

// animate
$('.box')
  .animate({'opacity': 0}, 1000)
  .promise()
  .then(function() {
    console.log('done');
  });

// ajax
$.ajax(options).then(success, fail);
$.ajax(options).done(success).fail(fail);

// ajax queue
$.when($.ajax(options1), $.ajax(options2))
  .then(function() {
    console.log('all done.');
  }, function() {
    console.error('There something wrong.');
  });

jQuery還實現了done()fail()方法,其實都是then方法的shortcut。

處理promises隊列,jQuery實現的是$.when()方法,用法和Promise.all()類似。

其他類庫,這裡值得一提的是when.js,本身代碼不多,完整實現Promise,同時支持browser和Node.js,而且提供更加豐富的API,是個不錯的選擇。這裡限於篇幅,不再展開。

尾聲

我們看到,不管Promise實現怎麼復雜,但是它的用法卻很簡單,組織的代碼很清晰,從此不用再受callback的折磨了。

最後,Promise是如此的優雅!但Promise也只是解決了回調的深層嵌套的問題,真正簡化JavaScript異步編程的還是Generator,在Node.js端,建議考慮Generator。

下一篇,研究下Generator。

github原文: https://github.com/chemdemo/chemdemo.github.io/issues/6

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