js处理异步函数:从callback到promise

函数的执行分为同步和异步两种。
同步即为 同步连续执行,通俗点讲就是做完一件事,再去做另一件事。
异步即为 先做一件事,中间可以去做其他事情,稍后再回来做第一件事情。
同时还要记住两个特性:1.异步函数是没有返回值的,return不管用哦 2.try{}catch(e){}不能捕获异步函数中的异常。

js在处理异步回调函数的情况有着越来越值得推崇的方法及类库,下面会依次介绍js处理异步函数的发展史,及源码解读。
(本文代码是运行在node环境中)

1.callback

let fs = require('fs');
fs.readFile('./1.txt','utf8',function(err,data){
    console.log(data);
})

如果只有一个异步请求,那用callback还好,但是相信大多数前端开发者都遇到过这两种情况:
a.一个异步请求获取到的结果是下一个异步请求的参数。(一直嵌套callback,代码不好管理会形成回调地狱);

let fs = require('fs');
    fs.readFile('./1.txt','utf8',(err,data)=>{
        fs.readFile(data,'utf8',(err,data)=>{
            console.log(data);
        })
    })

b.发出两个请求,只有当两个请求都成功获取到数据,在执行下一步操作。

let fs =require('fs');
    fs.readFile('./1.txt','utf8',(err,data)=>{
        console.log(data);
    })
    fs.readFile('./2.txt','utf8',(err,data)=>{
        console.log(data);
    })

像类似这种情况,只有当读取到1.txt 和2.txt的文件的时候,我们同时获取到两个异步请求的结果。我们可以写一个计数器的函数,统一处理回调;

function after(time,callback){
    let arr = [];
    return function(data){
        arr.push(data)
        if(--time==0){
            callback(arr);
        }
    }
}
  //统一处理回调结果的回调传到after函数中。
  let out = after(2,(res)=>{console.log(res)});
  let fs =require('fs');
    fs.readFile('./1.txt','utf8',(err,data)=>{
        out(data);
    })
    fs.readFile('./2.txt','utf8',(err,data)=>{
        out(data);
    })

tips:

方便我们更好的了解计数器的实现原理,我们需要了解一个概念:高阶函数
高阶函数:可以把函数作为参数 或者 return返回出一个函数。
举个例子:

①.判断一个变量是不是属于一个类型:

function isType(type,content){
   return Object.protoType.toString.call(content) ==`[Object ${type}]`
}
let a = [1,2,3];
isType('Array', a) == true;

②.js数据类型有好多,我们每次调用都要传入他的类型,麻不麻烦。所以我们写一个方法,可以批量生成函数。

function isType(type){
    return function(content){
        return Object.protoType.toString.call(content) == `[Oject ${type}]`
    }
}
let isArray = isType('Array');
let a = [1,2,3]
isArray(a);

前两种示例讲的是return返回一个函数,下面示例是一个预置函数及返回函数参数的结合示例(预置函数)。

③.场景加入我有一个函数,执行第三次的时候我想输出'我很可爱';平常我们可以这样去实现:

let time =0;
     function say(){
         if(++item==3){
         console.log('我很可爱')
         }
     }
     say();
     say();
     say();

高阶函数实现的话:

 function after(time,callback){
        return function(){
            if(--time ==0){
                   callback();
            }
        }
     }
     function say(){
         console.log('我很可爱');
     }
     let out =after(3,say)
     out();
     out();
     out();

高阶函数实现了将计时任务与业务逻辑拆分,高阶函数的实现主要得益于作用域的查找。

2.Promise

在看完了上面的callback讲述,主要其实还是讲述了callback的弊端:
a.回调地狱(callback无法解决)
b.并发请求,同时拿到结果(可通过计数器方式,但是太费劲,不太乐观)
这个时候duang~duang~duang~,ES6带着Promise来了~
Promise主要是es6提供的主要用于处理异步请求的一个对象,他能够很好的解决回调地狱以及并发请求。
在写promise源码之前,我们先通过几个调用promise的示例,了解一下promise的一些原理及特性,这在我们封装promise的时候能够起到很大的作用:
普通调用实例:

let fs = require('fs');
let p = new Promise(function(resolve,reject){
  fs.readFile('./1.txt','utf8',(err,data)=>{
      err?reject(err):resolve(data);
  })
})

p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)});

1.promise实例可以多次调用then方法;

  p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)});
  p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)});

2.promise实例可以支持then方法的链式调用,jquery实现链式是通过返回当前的this。但是promise不可以通过返回this来实现。因为后续通过链式增加的then不是通过原始的promise对象的状态来决定走成功还是走失败的。

p.then((data)=>{console.log(data)},(err)=>{console.log(err)}).then((data)=>{console.log(data)})

3.只要then方法中的成功回调和失败回调,有返回值(包括undefiend),都会走到下个then方法中的成功回调中,并且把返回值作为下个then成功回调的参数传进去。

第一个then走成功:
p.then((data)=>{return undefined},(err)={console.log()}).then((data)=>{console.log(data)})
输出:undefiend
第一个then走失败:
  p.then((data)=>{console.log(1)},(err)={return undefined).then((data)=>{console.log(data)})
输出:undefiend

4.只要then方法中的成功回调和失败回调,有一个抛出异常,则都会走到下一个then中的失败回调中;

第一个then走成功:
p.then((data)=>{throw new Err("错误")},(err)={console.log(1)}).then((data)=>{console.log('成功')},(err)=>{console.log(err)})
输出:错误
第一个then走失败:
  p.then((data)=>{console.log(1)},(err)={throw new Err("错误")).then((data)=>{console.log('成功')},(err)=>{console.log(err)})
输出:错误

5.成功和失败 只能走一个,如果成功了,就不会走失败,如果失败了,就不会走成功;

6.如果then方法中,返回的不是一个普通值,仍旧是一个promise对象,该如何处理?
答案:它会等待这个promise的执行结果,并且传给下一个then方法。如果成功,就把这个promise的结果传给下一个then的成功回调并且执行,如果失败就把错误传给下一个then的失败回调并且执行。

7.具备catch捕获错误;如果catche前面的所有then方法都没有失败回调,则catche会捕获到错误信息执行他就是用来兜儿底用的。

p是一个失败的回调:
p.then((data)=>{console.log('成功')}).then((data)=>{成功}).catche(e){console.log('错误')}

8.返回的结果和 promise是同一个,永远不会成功和失败

var  r  = new Promise(function(resolve,reject){
   return r;
})
r.then(function(){
    console.log(1)
},function(err){
    console.log(err)
})

以上是经过调用es6提供的promise,发现的一些特性,下面我们会根据这些特性去封装Promise类。

一.我们先通过初步了解的promise和简单的基本调用,简单的实现一个promise;

1.Promise支持传入一个参数,函数类型,这个函数往往是我们自己发起异步请求的函数,我们称它为执行器actuator,这个函数会在调用new Promise()的作用域内立即执行,并且传入两个函数一个resolve另一个是reject作为参数;

2.promise对象支持.then()的方法,then方法支持两个参数一个为onFulfilled成功回调另一个为onRejected失败回调;onFulfilled接受参数data为异步请求拿到的数据,onRejected接受的参数为捕获到的异常错误。

3.当异步回调成功时,执行resolve,并且把回调结果传给resolve函数。失败则执行reject,把异常信息传给reject函数。(这一步往往是在actuator执行器函数中我们自己去控制执行的)

4.一个promise对象,执行了resolve,就不会在去执行reject。执行了reject,也不会在去执行resolve;
所以promise内部中有一个类似状态机的机制,它分为三种状态,创建一个promise对象,默认状态为'pending'状态,当执行了resolve,则该状态变为'fulfilled',若果执行了reject则该状态变为'rejected',所以我们在then方法中需要根据状态作出判断;

5.promise对象已经是成功状态或是失败状态时,都可以继续通过then传入函数,会通过当前的状态,来决定执行成功还失败,并且把结果或是错误传给相应的函数。所以我们需要拿到的结果和捕获的错误。

    function Promise(fn){
    this.status = 'pending';//状态机
    //一个promise支持执行多个then,所以需要一个池子把他的回调函数存储起来,统一遍历执行;
    this.onFulfilledCallbacks = [];
    this.onRejectedCallbacks =[]; 
    //保存结果或者错误异常
    this.result = '';//当前promise回调成功获取到的数据;
    this.reason = '';//当前promise失败的原因
    var self = this;
    function resolve(data){
        //执行了reject就不能执行resolve,所以必须保证是pending状态;
        //当执行回调成功,在执行器调用resolve,我们去遍历成功回调的池子,依次执行;
        //保存结果,并且将当前状态设置为'fulfilled'
        if(self.status=='pending'){
            self.result = data;
            self.status = 'fulfilled';
            self.onFulfilledCallbacks.forEach((fn)=>{
                fn(data);
            })
        }
          
    }
    function reject(err){
        //执行了resolve就不能执行reject,所以必须保证是pending状态;
        //当执行回调失败,在执行器调用reject,我们去遍历成功回调的池子,依次执行;
        //保存错误原因并且将当前状态设置为'rejected'
        if(self.status=='pending'){
          self.reason= err;
          self.status ='rejected';
          self.onRejectedCallbacks.forEach((fn)=>{
              fn(err);
          })
        }
    }
    fn(resolve,reject)
}
Promise.prototype.then= function(onFulfilled,onRejected){
   //如果当前promise对象成功状态,则直接执行onFulfilled回调函数,并且把拿到的已经保存的成功数据传进去。
   if(this.status =='fulfilled'){
       onFulfilled(this.result)    
   }
   //如果当前promise对象失败状态,则直接执行rejected回调函数,并且把已经保存的补货失败的原因传进去。
   if(this.status =='rejected'){
       onRejected(this.reason);
   }
   if(this.status == 'pending'){
       this.onFulfilledCallbacks.push(onFulfilled);
       this.onRejectedCallbacks.push(onRejected);
   }
}

到目前为止我们已经封装了一个简易版的promise了,我们可以通过一些case去测试一下,是否满足上面所描述的特性。

let fs = require('fs');
let p = new Promise((resolve,reject)=>{
   fs.readFile('./1.txt','utf8',function (err,data) {
              err ? reject(err):resolve(data);
   })
});
p.then(data=>{console.log(data)},err=>{console.log(err)}); 
p.then(data=>{console.log(data)},err=>{console.log(err)});

二、我们简易版的promise类,已经初步实现了一些promise的基本特性;这一节我们我们简易版的promise进行改版,把promise的更复杂的功能增加进去。

1.当我们调用promise时,传入的执行器会立刻执行,执行器函数内部是一个同步的过程,我们可以用try...catch捕获错误,并且应该直接调用失败的函数。

2.promise支持链式写法,then后面继续.then ,原理并不是像jquery一样返回一个this;而是不管当前promise状态是什么,都返回一个新的promise对象,官方文档命名这个新的promise对象为promise2。
3.链式写法中第二个then中的回调走成功还是走失败,取决于上一个then中返回的promise(就是promise2)对象的状态。 而 promise2对象的状态,是由第一个then的参数(成功回调函数或失败回调函数)的返回值决定的。如果返回的是一个值(包括返回的是undefined、""),则第二个then走成功;如果返回的仍旧是一个promise对象,那么promise2会等待返回的这个promise对象的回调结果而确定promise2的状态值,如果回调结果拿到的是一个值(成功),那么promise2会将此值作为参数传入字节的reosolve中并执行,如果回调中抛出异常(失败),那么promise2会把异常传到reject中并且执行;

function Promise(fn){
    this.status = 'pending';
    this.onFulfilledCallbacks = [];
    this.onRejectedCallbacks =[]; 
    this.result = '';
    this.reason = '';
    var self = this;
    function resolve(data){
        if(self.status=='pending'){
            self.result = data;
            self.status = 'fulfilled';
            self.onFulfilledCallbacks.forEach((fn)=>{
                fn(data);
            })
        }
          
    }
    function reject(err){           
        if(self.status=='pending'){
          self.reason= err;
          self.status ='rejected';
          self.onRejectedCallbacks.forEach((fn)=>{
              fn(err);
          })
        }
    }
    try{
        fn(resolve,reject)
    }catch(e){
        reject(e)
    }
    
}
Promise.prototype.then= function(onFulfilled,onRejected){
   //then方法什么都不传,也可以支持连续调用  
   onFulfilled = onFulfilled ?onFulfilled :function(data){ return data};
   onRejected =onFulfilled ? onFulfilled :function(err){throw new Error(err)}
   let self = this;
   let Promise2;//声明primise2
   if(this.status =='fulfilled'){
       Promise2 = new Promise(function(resolve,reject){
           //promise2的状态,决定下一个then方法中执行成功还是失败。
           //promise2的状态,是由第一个then的onFulfilled的返回值决定的。
           //当我们执行onFulfilled(我们通过then方法传进来的自己的函数)的时候,是同步操作,需要通过trycatch捕获异常,如果发现异常就直接走下一个then的reject失败回调。
           //promise官方文档规定,每一个resolve或是reject回调的执行必须保证是在异步中执行,所以我们强制加定时器,保证onFulfilled是异步执行的。
           setTimeOut(function(){
               try{
                   let x = onFulfilled(self.result);
                   //获取到返回值,需要去解析,从而判断出promise2应该走失败还是成功。    
                   resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject)                                              
               }catch(e){
                  //执行reject,下一个then就会走失败
                   reject(e);
               }
           })                                                      
       })          
   }
   if(this.status =='rejected'){
     Promise2 = new Promise(function(resolve,reject){
       setTimeout(function(){
           try{
               let x = onRejected(self.reason);
               resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject)
           }catch(e){
               reject(e)
           }
       })
     })
       
   }
   if(this.status == 'pending'){
   Promise2 = new Promise(function(resolve,reject){
        self.onFulfilledCallbacks.push(function(){
            setTimeout(function(){
                try{
                    let x =  onFulfilled(self.result);
                    resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject);
                }catch (e){
                    reject(e)
                }
            })

        });
        self.onRejectedCallbacks.push(function(){
            setTimeout(function(){
                try {
                    let x =  onRejected(self.reason);
                    resolvePromise(Promise2,x,resolve,reject)
                }catch (e){
                    reject(e);
                }
            })

        });
    })
   }
   return Promise2;
}

function resolvePromise(promise2,x,resolve,reject){
    //此处如果相等会爆出类型错误;
    if(promise2 == x){
        reject(new TypeError('循环引用了'))
    }
    //如果x是对象或函数(引用类型的值),则需要进一步判断。(这块儿要想的多一些,因为x是开发人员写的函数返回的,第一个then中回调返回的)
    //若果x是一个普通值,则直接执行resolve,并且传给下个then的成功; 
    //如果返回的是一个promise对象,则promise2则会等待返回的promise对象执行完成,如果执行完成后,看这个promise走的成功还是失败,如果失败则抛出异常。如果成功则将获取的数据作为onFulfilled返回的结果,用于判断promise2走成功或者失败,因为返回的结果可能还是promise对象,所以用递归去执行,知道拿到数据或者异常。(递归)
    //判断是不是promise对象,通过有没有then方法
    //捕获异常是因为判断不严谨,存在then方法,可能也不是promise对象,调用它的then可能会报错。      
    let called =false;
    if(x!==null &&(typeof x =='object'|| typeof x =='function')){        
           try{
               let then =x.then;
               if(typeof then =='function'){
                   //promise对象
                   then.call(x,function(y){
                       if(called)return;
                       called = true;
                       resolvePromise(promise2,y,resolve,reject)
                   },function(err){
                       if(called)return;
                       called = true;
                       reject(err)
                   })
               
               }else{
                   //普通对象
                   resolve(x)
               }
           }catch(e){
              if(called)return;
              called = true;
              reject(e)
           }
    }else{
        resolve(x);
    }    
}

 到此,Promise的大部分特性都已经具备了。但是Promise对象还有一些其他的方法,可供调用,比如说catch方法,还有他的私有属性all 、race、defferd,如果前面的Promise封装懂了,那这些方法就so easy了,下面会根据这些方法的功能一一进行封装,
 

1.all方法处理 并发请求,同时获得结果。一个失败,则失败,都成功,才算成功.这个时候我们就想到前面我们写的计数器的用法。

 Promise.all([read('./1.txt'),read('./2.txt')]).then(res=>{console.log(res)})
 
 Promise.all = function(promiseArray){               
       return new Promise(function(resolve,reject){
           var result = [];
           var i=0;
           function processData(index,res){
               result[index] = res;
               if(++i==promiseArray.length){
                   resolve(result)
               } 
           }
           promiseArray.forEach((item,index)=>{
               item.then(res=>{processData(index,res)},reject)
           })
       })        
 };

2.race方法,Pomise.race,顾名思义“赛拍”,传入多个异步promise,只要有一个成功,则就成功,有一个失败则失败,后面也可跟then方法。

Promise.race = function(promiseArray){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        promiseArray.forEach((item,index)=>{
            item.then(resolve,reject);
        })
    })
}
Promise.race([read('./1.txt'),read('./5.txt')]).then(res=>{console.log(res)},err=>{console.log(err)})

3.生成一个成功的promise,把传入的参数,传入到then的成功回调中,该方法返回一个promise

Promise.resolve=function(value){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        //promise规范 resolve和reject函数必须是在异步回调中执行
        setTimeout(function(){
            resolve(value);
        })
    })
}
Promise.resolve('123').then(res=>{console.log(res)})

4.生成一个失败的promise,把传入的参数,传入到then的失败回调中。该方法返回一个promise

Promise.reject = function(err){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        setTimeout(function(){
            reject(err);
        })

    })
}
Promise.reject('error').then(res=>{console.log(res)},err=>{console.log(err)})

5.catch托底捕获错误,这个方法是实例的共有方法,应该放到Promise的原型上,每一个 promise实例都可以调用.它支持一个参数,该参数是之前所有的then中,并没有失败回调,当发 生错误时,最后统一在catch中进行捕获

Promise.prototype.catch = function(calllback){
return this.then(null,callback)
}

6.很多人都用过jquery的deferrd对象,他和promise的deffer对象很类似。promise的deferred对象只是对promise进行了一次封装

Promise.defer = Promise.deferred=function(){
    var obj = {};
    obj.promise = new Promise(function(resolve,reject){
        obj.resolve = resolve;
        obj.reject = reject;
    })
    return obj;
}
    let fs = require('fs');
 function read2 (url){
    var deferr = Promise.deferred();
    fs.readFile('./1.txt','utf8',(err,res)=>{
        err?deferr.reject(err):deferr.resolve(res);
    })
     return deferr;
}
read2('./1.txt').then(data=>{console.log(data)})

至此,一个完整的Promise.js封装完成,当然最后是需要模块化导出的,我们采用CommonJS规范导出一个模块 采用

module.exports = Promise;

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