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Promise核心說明

盡管Promise已經有自己的規范，但目前的各類Promise庫，在Promise的實現細節上是有差異的，部分API甚至在意義上完全不同。但Promise的核心內容，是相通的，它就是then方法。在相關術語中，promise指的就是一個有then方法，且該方法能觸發特定行為的對象或函數。

Promise可以有不同的實現方式，因此Promise核心說明並不會討論任何具體的實現代碼。

先閱讀Promise核心說明的意思是：看，這就是需要寫出來的結果，請參照這個結果想一想怎麼用代碼寫出來吧。
起步：用這一種方式理解Promise

回想一下Promise解決的是什麼問題？回調。例如，函數doMission1()代表第一件事情，現在，我們想要在這件事情完成後，再做下一件事情doMission2()，應該怎麼做呢？

先看看我們常見的回調模式。doMission1()說：“你要這麼做的話，就把doMission2()交給我，我在結束後幫你調用。”所以會是：

doMission1(doMission2);

Promise模式又是如何呢？你對doMission1()說：“不行，控制權要在我這裡。你應該改變一下，你先返回一個特別的東西給我，然後我來用這個東西安排下一件事。”這個特別的東西就是Promise，這會變成這樣：

doMission1().then(doMission2);

可以看出，Promise將回調模式的主從關系調換了一個位置（翻身做主人！），多個事件的流程關系，就可以這樣集中到主干道上（而不是分散在各個事件函數之內）。

好了，如何做這樣一個轉換呢？從最簡單的情況來吧，假定doMission1()的代碼是：

function doMission1(callback){
  var value = 1;
  callback(value);
}

那麼，它可以改變一下，變成這樣：

function doMission1(){
  return {
    then: function(callback){
      var value = 1;
      callback(value);
    }
  };
}

這就完成了轉換。雖然並不是實際有用的轉換，但到這裡，其實已經觸及了Promise最為重要的實現要點，即Promise將返回值轉換為帶then方法的對象。
進階：Q的設計路程
從defer開始

design/q0.js是Q初步成型的第一步。它創建了一個名為defer的工具函數，用於創建Promise：

var defer = function () {
  var pending = [], value;
  return {
    resolve: function (_value) {
      value = _value;
      for (var i = 0, ii = pending.length; i < ii; i++) {
        var callback = pending[i];
        callback(value);
      }
      pending = undefined;
    },
    then: function (callback) {
      if (pending) {
        pending.push(callback);
      } else {
        callback(value);
      }
    }
  }
};

這段源碼可以看出，運行defer()將得到一個對象，該對象包含resolve和then兩個方法。請回想一下jQuery的Deferred（同樣有resolve和then），這兩個方法將會是近似的效果。then會參考pending的狀態，如果是等待狀態則將回調保存（push），否則立即調用回調。resolve則將肯定這個Promise，更新值的同時運行完所有保存的回調。defer的使用示例如下：

var oneOneSecondLater = function () {
  var result = defer();
  setTimeout(function () {
    result.resolve(1);
  }, 1000);
  return result;
};

oneOneSecondLater().then(callback);

這裡oneOneSecondLater()包含異步內容（setTimeout），但這裡讓它立即返回了一個defer()生成的對象，然後將對象的resolve方法放在異步結束的位置調用（並附帶上值，或者說結果）。

到此，以上代碼存在一個問題：resolve可以被執行多次。因此，resolve中應該加入對狀態的判斷，保證resolve只有一次有效。這就是Q下一步的design/q1.js（僅差異部分）：

resolve: function (_value) {
  if (pending) {
    value = _value;
    for (var i = 0, ii = pending.length; i < ii; i++) {
      var callback = pending[i];
      callback(value);
    }
    pending = undefined;
  } else {
    throw new Error("A promise can only be resolved once.");
  }
}

對第二次及更多的調用，可以這樣拋出一個錯誤，也可以直接忽略掉。
分離defer和promise

在前面的實現中，defer生成的對象同時擁有then方法和resolve方法。按照定義，promise關心的是then方法，至於觸發promise改變狀態的resolve，是另一回事。所以，Q接下來將擁有then方法的promise，和擁有resolve的defer分離開來，各自獨立使用。這樣就好像劃清了各自的職責，各自只留一定的權限，這會使代碼邏輯更明晰，易於調整。請看design/q3.js：（q2在此跳過）

var isPromise = function (value) {
  return value && typeof value.then === "function";
};

var defer = function () {
  var pending = [], value;
  return {
    resolve: function (_value) {
      if (pending) {
        value = _value;
        for (var i = 0, ii = pending.length; i < ii; i++) {
          var callback = pending[i];
          callback(value);
        }
        pending = undefined;
      }
    },
    promise: {
      then: function (callback) {
        if (pending) {
          pending.push(callback);
        } else {
          callback(value);
        }
      }
    }
  };
};

如果你仔細對比一下q1，你會發現區別很小。一方面，不再拋出錯誤（改為直接忽略第二次及更多的resolve），另一方面，將then方法移動到一個名為promise的對象內。到這裡，運行defer()得到的對象（就稱為defer吧），將擁有resolve方法，和一個promise屬性指向另一個對象。這另一個對象就是僅有then方法的promise。這就完成了分離。

前面還有一個isPromise()函數，它通過是否有then方法來判斷對象是否是promise（duck-typing的判斷方法）。為了正確使用和處理分離開的promise，會像這樣需要將promise和其他值區分開來。
實現promise的級聯

接下來會是相當重要的一步。到前面到q3為止，所實現的promise都是不能級聯的。但你所熟知的promise應該支持這樣的語法：

promise.then(step1).then(step2);

以上過程可以理解為，promise將可以創造新的promise，且取自舊的promise的值（前面代碼中的value）。要實現then的級聯，需要做到一些事情：

•     then方法必須返回promise。
•     這個返回的promise必須用傳遞給then方法的回調運行後的返回結果，來設置自己的值。
•     傳遞給then方法的回調，必須返回一個promise或值。

design/q4.js中，為了實現這一點，新增了一個工具函數ref：

var ref = function (value) {
  if (value && typeof value.then === "function")
    return value;
  return {
    then: function (callback) {
      return ref(callback(value));
    }
  };
};

這是在著手處理與promise關聯的value。這個工具函數將對任一個value值做一次包裝，如果是一個promise，則什麼也不做，如果不是promise，則將它包裝成一個promise。注意這裡有一個遞歸，它確保包裝成的promise可以使用then方法級聯。為了幫助理解它，下面是一個使用的例子：

ref("step1").then(function(value){
  console.log(value); // "step1"
  return 15;
}).then(function(value){
  console.log(value); // 15
});

你可以看到value是怎樣傳遞的，promise級聯需要做到的也是如此。

design/q4.js通過結合使用這個ref函數，將原來的defer轉變為可級聯的形式：

var defer = function () {
  var pending = [], value;
  return {
    resolve: function (_value) {
      if (pending) {
        value = ref(_value); // values wrapped in a promise
        for (var i = 0, ii = pending.length; i < ii; i++) {
          var callback = pending[i];
          value.then(callback); // then called instead
        }
        pending = undefined;
      }
    },
    promise: {
      then: function (_callback) {
        var result = defer();
        // callback is wrapped so that its return
        // value is captured and used to resolve the promise
        // that "then" returns
        var callback = function (value) {
          result.resolve(_callback(value));
        };
        if (pending) {
          pending.push(callback);
        } else {
          value.then(callback);
        }
        return result.promise;
      }
    }
  };
};

原來callback(value)的形式，都修改為value.then(callback)。這個修改後效果其實和原來相同，只是因為value變成了promise包裝的類型，會需要這樣調用。

then方法有了較多變動，會先新生成一個defer，並在結尾處返回這個defer的promise。請注意，callback不再是直接取用傳遞給then的那個，而是在此基礎之上增加一層，並把新生成的defer的resolve方法放置在此。此處可以理解為，then方法將返回一個新生成的promise，因此需要把promise的resolve也預留好，在舊的promise的resolve運行後，新的promise的resolve也會隨之運行。這樣才能像管道一樣，讓事件按照then連接的內容，一層一層傳遞下去。
加入錯誤處理

promise的then方法應該可以包含兩個參數，分別是肯定和否定狀態的處理函數（onFulfilled與onRejected）。前面我們實現的promise還只能轉變為肯定狀態，所以，接下來應該加入否定狀態部分。

請注意，promise的then方法的兩個參數，都是可選參數。design/q6.js（q5也跳過）加入了工具函數reject來幫助實現promise的否定狀態：

var reject = function (reason) {
  return {
    then: function (callback, errback) {
      return ref(errback(reason));
    }
  };
};

它和ref的主要區別是，它返回的對象的then方法，只會取第二個參數的errback來運行。design/q6.js的其余部分是：

var defer = function () {
  var pending = [], value;
  return {
    resolve: function (_value) {
      if (pending) {
        value = ref(_value);
        for (var i = 0, ii = pending.length; i < ii; i++) {
          value.then.apply(value, pending[i]);
        }
        pending = undefined;
      }
    },
    promise: {
      then: function (_callback, _errback) {
        var result = defer();
        // provide default callbacks and errbacks
        _callback = _callback || function (value) {
          // by default, forward fulfillment
          return value;
        };
        _errback = _errback || function (reason) {
          // by default, forward rejection
          return reject(reason);
        };
        var callback = function (value) {
          result.resolve(_callback(value));
        };
        var errback = function (reason) {
          result.resolve(_errback(reason));
        };
        if (pending) {
          pending.push([callback, errback]);
        } else {
          value.then(callback, errback);
        }
        return result.promise;
      }
    }
  };
};

這裡的主要改動是，將數組pending只保存單個回調的形式，改為同時保存肯定和否定的兩種回調的形式。而且，在then中定義了默認的肯定和否定回調，使得then方法滿足了promise的2個可選參數的要求。

你也許注意到defer中還是只有一個resolve方法，而沒有類似jQuery的reject。那麼，錯誤處理要如何觸發呢？請看這個例子：

var defer1 = defer(),
promise1 = defer1.promise;
promise1.then(function(value){
  console.log("1: value = ", value);
  return reject("error happens"); 
}).then(function(value){
  console.log("2: value = ", value);
}).then(null, function(reason){
  console.log("3: reason = ", reason);
});
defer1.resolve(10);

// Result:
// 1: value = 10
// 3: reason = error happens

可以看出，每一個傳遞給then方法的返回值是很重要的，它將決定下一個then方法的調用結果。而如果像上面這樣返回工具函數reject生成的對象，就會觸發錯誤處理。
融入異步

終於到了最後的design/q7.js。直到前面的q6，還存在一個問題，就是then方法運行的時候，可能是同步的，也可能是異步的，這取決於傳遞給then的函數（例如直接返回一個值，就是同步，返回一個其他的promise，就可以是異步）。這種不確定性可能帶來潛在的問題。因此，Q的後面這一步，是確保將所有then轉變為異步。

design/q7.js定義了另一個工具函數enqueue：

var enqueue = function (callback) {
  //process.nextTick(callback); // NodeJS
  setTimeout(callback, 1); // Na?ve browser solution
};

顯然，這個工具函數會將任意函數推遲到下一個事件隊列運行。

design/q7.js其他的修改點是（只顯示修改部分）：

var ref = function (value) {
  // ...
  return {
    then: function (callback) {
      var result = defer();
      // XXX
      enqueue(function () {
        result.resolve(callback(value));
      });
      return result.promise;
    }
  };
};

var reject = function (reason) {
  return {
    then: function (callback, errback) {
      var result = defer();
      // XXX
      enqueue(function () {
        result.resolve(errback(reason));
      });
      return result.promise;
    }
  };
};

var defer = function () {
  var pending = [], value;
  return {
    resolve: function (_value) {
      // ...
          enqueue(function () {
            value.then.apply(value, pending[i]);
          });
      // ...
    },
    promise: {
      then: function (_callback, _errback) {
          // ...
          enqueue(function () {
            value.then(callback, errback);
          });
          // ...
      }
    }
  };
};

即把原來的value.then的部分，都轉變為異步。

到此，Q提供的Promise設計原理q0~q7，全部結束。
結語

即便本文已經是這麼長的篇幅，但所講述的也只到基礎的Promise。大部分Promise庫會有更多的API來應對更多和Promise有關的需求，例如all()、spread()，不過，讀到這裡，你已經了解了實現Promise的核心理念，這一定對你今後應用Promise有所幫助。

在我看來，Promise是精巧的設計，我花了相當一些時間才差不多理解它。Q作為一個典型Promise庫，在思路上走得很明確。可以感受到，再復雜的庫也是先從基本的要點開始的，如果我們自己要做類似的事，也應該保持這樣的心態一點一點進步。