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快速理解Promise

一、事件分发机制

事件分发机制是观察者模式的一种实现，常见于UI交互，给界面组件注册监听器，由界面组件发出事件，监听器接收到事件后作出响应。

事件分发机制也适用于异步管理，其实UI的事件分发也是一种异步通讯，理解Promise实现之前应该对事件分发器（Event Dispatcher）的实现有所了解，DOM对象也可看作是一种分发器，addEventListener跟Promise.then类似，都是监听器注册的入口。

二、分发器雏形

实现一个简单的事件分发器Dispatcher，用于封装异步任务task，分发器构造函数须接收一个任务函数task()，对外暴露两个接口，注册监听器register()和执行任务execute()，私有方法trigger()用于触发事件。

接口 参数 说明
register success,error 任务执行成功回调success(),异常回调error()
trigger type,data type事件类型，data附加参数如含异常信息等
execute 执行任务函数task() 
function Dispatcher(task)
{
    if(typeof task !=="function")
    {
        throw Error("task is not a function.");
    }

    this.task=task;
    this.listeners=[];
};

Dispatcher.prototype.register=function(on_success=()=>{},on_error=()=>{}){
    this.listeners.push({
        on_success,
        on_error
    });
};

Dispatcher.prototype.trigger=function(type,data)
{
    switch(type)
    {
        case "success":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>
            {
                listener.on_success(data);
            });
        }
            break;
        case "error":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>
            {
                listener.on_error(data);
            });
        }
            break;
    }
};

Dispatcher.prototype.execute=function(){
    const trigger_success=(data)=>
    {
        this.trigger("success",data);
    };

    const trigger_error=(data)=>
    {
        this.trigger("error",data);
    };

    this.task(trigger_success,trigger_error);
};

task()被执行时传入了两个函数trigger_success()和trigger_error()，都是对trigger()接口的封装，用于任务结束时反馈执行状态是成功success还是异常error。

例2-1 分发器的基础应用:

let task=new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
{
    trigger_success();
});

task.register(()=>
{
    console.log("task executed.");
});

task.execute(); // 启动事件源

输出:

task executed.

三、挖坑，实现响应延迟注册

例3-1:

let task=new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
{
    trigger_success();
});

task.register(()=>
{
    console.log("task executed.");
});

task.execute(); // 启动事件源

setTimeout(()=>
{
    // 任务结束后注册监听器
    task.register(()=>
    {
        console.log("after 3s."); // 不会被响应
    });
},3000);

输出：

task executed.

如上例子，观察者模式实现的典型是先注册后执行，对于要等到任务结束后才注册监听器的场景遇到的不多，这里挖个坑去实现它。

首先明确，任务的执行结果是不变的（must not transition to any other state），用Promise/A+的话就是说，任务状态分三种，任务状态初始状态是"pending"，完成态是"fulfilled"，拒绝态是"rejected"，状态仅能由初始态转为完成态或拒绝态。

这里定义分发器任务的三个状态为初始态"pending"，成功态"success"和异常态"error"。
记得注册接口声明为register(on_success,on_error)，接口的两个传入函数分别对应成功态和异常态的响应，由分发器负责回调。

任务是否执行成功，由task()实现逻辑确定，执行成功，回调一下trigger_success()进行反馈，分发器自动触发各个监听器。任务结束后注册的监听器，由于脱离了运作流程是不可能得到响应的，“响应延迟注册”换种说法应该是询问，即询问执行结果，只不过询问的接口依然是register()，两种职责集中在一个接口，是不是有违反单一职责原则的嫌疑呢。

事实上，register()接口会发生职责转换，从注册监听器用途转为结果查询用途，任务函数task()尚未执行，此时register()为注册监听器用途，一切按流程走；trigger_success/trigger_error被回调后，预注册的监听器得到反馈，之后register()就转为查询用途。
注册功能原有运作机制已经具有，添加查询用途需要稍作改动，设立标记变量state用于状态的维护和获取，初始化为pending，还有就是缓存任务执行结果（Result）。

function Dispatcher(task)
{
    if(typeof task !=="function")
    {
        throw Error("task is not a function.");
    }

    this.state="pending"; // 维护状态
    this.result=undefined; // 缓存task执行结果

    this.task=task;
    this.listeners=[];
};

任务函数task()回调trigger_success()或trigger_error()事实上就是进行状态转换。

Dispatcher.prototype.trigger=function(type,data){
    this.state=type; // 修改状态
    this.result=data; //缓存结果

    switch(type)
    {
        case "success":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>
            {
                listener.on_success(data);
            });
        }
            break;
        case "error":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>
            {
                listener.on_error(data);
            });
        }
            break;
    }
};

当状态不为pending时，可以认为任务已经执行结束，register()接口职责转为结果查询，根据状态反馈结果即可，监听器不需要缓存进listeners[]。

Dispatcher.prototype.register=function(on_success=()=>{},on_error=()=>{}){
    switch(this.state)
    {
        case "pending":
        {
            this.listeners.push({
                on_success,
                on_error
            });
        }
            break;
        case "success":
        {
            on_success(this.result);
        }
            break;
        case "error":
        {
            on_error(this.result);
        }
            break;
    }
};

改动后再执行例3-1：
输出：

task executed.
after 3s.

四、再挖坑，实现链式调用

链式调用最早出现于jQuery：

$(this).children("a").siblings().removeClass("active").addClass("active");

jQuery链式调用返回this，由于操作对象都是自身，操作结果最终会被复合在一起。但对于事件分发器来说，任务逻辑基本是独立的，链式调用的下一个对象应该是一个新的分发器对象，返回分发器自身会造成自身状态反复改写，违反状态转换原则。
打个草稿，让register()返回一个新的分发器对象，实现任务串联，大概就是如下样子：

let task1=new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
{
    trigger_success(); // 确认初始状态，启动链式操作
});

task1.register(()=>
{
    ... // task1 handler
}).register(()=>
{
    ... // task2 handler
}).register(()=>
{
    ... // task3 handler
});

注意，触发链式操作首先要对链头任务进行反馈。

当监听器回调函数on_success()或on_error()有返回值，并且返回值形似一个分发器对象（thenable），register()就接受该对象作为返回值。如果监听器没有返回值，那么register()就返回一个默认实现的分发器，并且该分发器的状态继承本分发器的状态（adopt its state）。

register()职责是注册监听器时，由于监听器尚未作出响应自然就无法取得on_success()/on_error()的返回值，此时接口返回的是默认值，后续被注册的观察对象也是该默认值。on_success()/on_error()要被延迟到接口trigger()被启动时回调，由于trigger()接口自身没有定义返回值，回调返回的自定义分发器根本没有机会对外暴露接口，为了将返回的默认值与on_success()/on_error()的自定义分发器内容关联起来，应该将默认的返回值与监听器关联起来一并缓存（deferred），待监听器响应前，将自定义分发器的上下文替换掉被缓存默认值分发器的上下文。

当register()职责是查询时，如果监听器返回值具有分发器特征，那么就认为该返回值是一个Dispatcher对象，直接启动即可。

当任务执行异常时，若register()注册的监听器没有实现异常处理on_error()，则将本级的异常状态和数据往下一级分发器传递，直到被接收为止。异常被接收后，为了使执行链能继续执行，若下一级分发器没有自定义实现，则修改下一级分发器状态为"success"继续执行，直到执行链执行完毕。

// 默认的监听器回调实现，用于确保register有返回值，on_success/on_error没有显式被实现可以变相理解为采用了默认实现
// 回调函数返回一个默认实现的分发器，分发器的任务实现就是继承状态和结果（adopt its state），是状态传递的基础
Dispatcher.prototype.on_success=function(data){
    return new Dispatcher(function(trigger_success,trigger_error){
        trigger_success(data); //继承状态 ‘success’和结果result，两者应当同时继承
    });
};

// 见上，默认的on_error实现
Dispatcher.prototype.on_error=function(data){
    return new Dispatcher(function(trigger_success,trigger_error){
        trigger_error(data);
    });
};

// 回调函数给与了默认指定，确保注册的同时返回新的分发器
// 自定义任务内容在需要在回调中实现并返回
Dispatcher.prototype.register=function(on_success=Dispatcher.prototype.on_success,on_error=Dispatcher.prototype.on_error){
    let next; // 下一个分发器

    const noop=(trigger_success,trigger_error)=> // 默认的空任务实现
    {
        switch(this.state) // 本级状态，注意指针，该函数修改下一个分发器的状态
        {
            case "success":
            {
                if(on_success===Dispatcher.prototype.on_success) // 是否实现了回调
                {
                    trigger_success(this.result); // 继承上一级状态数据，下一级state修改为success
                }
                else
                {
                    trigger_success(); // 已实现，回调下一级on_success
                }
            }
                break;
            case "error":
            {
                if(on_error===Dispatcher.prototype.on_error) // 是否实现了回调
                {
                    trigger_error(this.result); // 没有实现就继续路由
                }
                else
                {
                    trigger_success(); // 已实现，可认为异常已处理，回调下一级on_success
                }
            }
        }
    };

    switch(this.state)
    {
        case "pending":
        {
            next=new Dispatcher(noop); // 默认分发器

            this.listeners.push({
                on_success,
                on_error,
                dispatcher:next // 缓存默认值
            });
        }
            break;
        case "success":
        {
            if(typeof on_success==="function")
            {
                next=on_success(this.result); // 产生下一级分发器
                if(!next|| typeof next.register!=="function") // 返回结果是否具有分发器特征
                {
                    next=new Dispatcher(noop);
                }
                next.execute();
            }
        }
            break;
        case "error":
        {
            if(typeof on_error==="function")
            {
                next=on_error(this.result);
                if(!next|| typeof next.register!=="function") // 同上，检查是否有自定义任务的分发器
                {
                    next=new Dispatcher(noop);
                }
                next.execute();
            }
        }
            break;
    }

    return next;
};

Dispatcher.prototype.trigger=function(type,data){
    function switchContext(cache,next)
    {
        // 返回值是否具有分发器特征
        if(typeof next.register==="function")
        {
            cache.task=next.task; // 替换上下文

            next.task=null;
        }
    }

    this.state=type;
    this.result=data;

    switch(type)
    {
        case "success":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>{
                if(typeof listener.on_success==="function")
                {
                    let implement=listener.on_success(data); // 接受自定义实现
                    let deferred=listener.dispatcher;

                    if(implement&& typeof implement.register==="function")
                    {
                        switchContext(deferred,implement); // 替换上下文
                    }
                    deferred.execute(); // 默认执行noop
                }
            });
        }
            break;
        case "error":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>{
                if(typeof listener.on_error==="function")
                {
                    let implement=listener.on_error(data);
                    let deferred=listener.dispatcher;

                    if(implement&& typeof implement.register==="function")
                    {
                        switchContext(deferred,implement);
                    }
                    deferred.execute(); // 默认执行noop
                }
            });
        }
            break;
    }
};

例4-1 状态继承:

let task=new Dispatcher((trigger_success)=>{
    trigger_success(100);
});

task.register().register().register().register((data)=>{
    console.log(data);
});

task.execute();

输出：

100

例4-2 链式操作：

let task1=new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
{
    trigger_success();
});

// register 注册状态
task1.register(()=>
{
    console.log("task1 executed.");

    return new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
    {
        setTimeout(()=>
        {
            trigger_success();
        },2000)
    });
}).register(()=>
{
    console.log("task2 executed after 2s.");
});

task1.execute(); // 启动任务后，register注册态转查询态

// register 查询状态
task1.register(()=>
{
    return new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
    {
        trigger_success();
    });
}).register(()=>
{
    console.log("task3 executed.");
});

输出：

task1 executed.
task3 executed.
task2 executed after 2s.

五、catch()异常捕获

catch()可以看作register()的变形，用于捕获任务异常。

Dispatcher.prototype.catch=function(on_catch){
    return this.register(null,on_catch);
};

稍作修改也可以用于捕获运行时异常。

Dispatcher.prototype.execute=function(){
    const trigger_success=(data)=>{
        this.trigger("success",data);
    };

    const trigger_error=(data)=>{
        this.trigger("error",data);
    };

    try
    {
        this.task(trigger_success,trigger_error);
    }
    catch(e)
    {
        trigger_error(e);
    }
};

五、“去掉”execute()接口

由于已经实现了延迟注册响应，execute()已经没有显式调用的意义了，反正监听器什么时候注册都会得到响应，分发器在构造的时候顺便就把任务启动得了。
现在把execute()接口改为私有（private），只在内部调用，由于私有、公有（public）的概念对JavaScript意义不大，这里就当看不见好了。

function Dispatcher(task)
{
    if(typeof task!=="function")
    {
        throw Error("task is not a function.");
    }

    this.state="pending"; // 维护状态
    this.result=undefined; // 缓存task执行结果

    this.task=task;
    this.listeners=[];

    this.execute(); // *** 启动任务 ***
};

register()接口处于什么职责状态由任务执行时长确定，任务等待外部资源（如AJAX）的时间足够长，所有监听器都会被缓存。

接口register()不需要显式调用execute()了。

// 回调函数给与了默认指定，确保注册的同时返回新的分发器
// 自定义任务内容在需要在回调中实现并返回
Dispatcher.prototype.register=function(on_success=Dispatcher.prototype.on_success,on_error=Dispatcher.prototype.on_error){
    let next; // 下一个分发器

    const noop=(trigger_success,trigger_error)=> // 默认的空任务实现
    {
        switch(this.state) // 本级状态，注意指针，该函数修改下一个分发器的状态
        {
            case "success":
            {
                if(on_success===Dispatcher.prototype.on_success) // 是否实现了回调
                {
                    trigger_success(this.result); // 继承上一级状态数据，下一级state修改为success
                }
                else
                {
                    trigger_success(); // 已实现，回调下一级on_success
                }
            }
                break;
            case "error":
            {
                if(on_error===Dispatcher.prototype.on_error) // 是否实现了回调
                {
                    trigger_error(this.result); // 没有实现就继续路由
                }
                else
                {
                    trigger_success(); // 已实现，可认为异常已处理，回调下一级on_success
                }
            }
        }
    };

    switch(this.state)
    {
        case "pending":
        {
            next=new Dispatcher(noop); // 默认分发器

            this.listeners.push({
                on_success,
                on_error,
                dispatcher:next // 缓存默认值
            });
        }
            break;
        case "success":
        {
            if(typeof on_success==="function")
            {
                next=on_success(this.result); // 产生下一级分发器
                if(!next|| typeof next.register!=="function") // 返回结果是否具有分发器特征
                {
                    next=new Dispatcher(noop);
                }
            }
        }
            break;
        case "error":
        {
            if(typeof on_error==="function")
            {
                next=on_error(this.result);
                if(!next|| typeof next.register!=="function") // 返回结果是否具有分发器特征
                {
                    next=new Dispatcher(noop);
                }
            }
        }
            break;
    }

    return next;
};

由于分发器构造的时候就立即开始任务，被缓存的下一级分发器已经执行完task而上下文都还未切换，被缓存的分发器执行的是“空任务”，不会改变状态，监听器是不会被触发的，因此trigger()接口内还需要保留显式调用execute()。

去掉execute()显式调用后，再执行一下例4-2，结果是一样的。

let task1=new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
{
    trigger_success();
});

task1.register(()=>
{
    console.log("task1 executed.");

    return new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
    {
        setTimeout(()=>
        {
            trigger_success();
        },2000)
    });
}).register(()=>
{
    console.log("task2 executed after 2s.");
});

task1.register(()=>
{
    return new Dispatcher((trigger_success,trigger_error)=>
    {
        trigger_success();
    });
}).register(()=>
{
    console.log("task3 executed.");
});

输出：

task1 executed.
task3 executed.
task2 executed after 2s.

Dispatcher.js

function Dispatcher(task)
{
    if(typeof task!=="function")
    {
        throw Error("task is not a function.");
    }

    this.state="pending"; // 维护状态
    this.result=undefined; // 缓存task执行结果

    this.task=task;
    this.listeners=[];

    this.execute();
};

// 默认的监听器回调实现，用于确保register有返回值，on_success/on_error没有显式被实现可以变相理解为采用了默认实现
// 回调函数返回一个默认实现的分发器，分发器的任务实现就是继承状态和结果（adopt its state），是状态传递的基础
Dispatcher.prototype.on_success=function(data){
    return new Dispatcher(function(trigger_success,trigger_error){
        trigger_success(data); //继承状态 ‘success’和结果，两者应当同时继承
    });
};

// 见上，默认的on_error实现
Dispatcher.prototype.on_error=function(data){
    return new Dispatcher(function(trigger_success,trigger_error){
        trigger_error(data);
    });
};

Dispatcher.prototype.catch=function(on_catch){
    return this.register(null,on_catch);
};

// 回调函数给与了默认指定，确保注册的同时返回新的分发器
// 自定义任务内容在需要在回调中实现并返回
Dispatcher.prototype.register=function(on_success=Dispatcher.prototype.on_success,on_error=Dispatcher.prototype.on_error){
    let next; // 下一个分发器

    const noop=(trigger_success,trigger_error)=> // 默认的空任务实现
    {
        switch(this.state) // 本级状态，注意指针，该函数修改下一个分发器的状态
        {
            case "success":
            {
                if(on_success===Dispatcher.prototype.on_success) // 是否实现了回调
                {
                    trigger_success(this.result); // 继承上一级状态数据，下一级state修改为success
                }
                else
                {
                    trigger_success(); // 已实现，回调下一级on_success
                }
            }
                break;
            case "error":
            {
                if(on_error===Dispatcher.prototype.on_error) // 是否实现了回调
                {
                    trigger_error(this.result); // 没有实现就继续路由
                }
                else
                {
                    trigger_success(); // 已实现，可认为异常已处理，回调下一级on_success
                }
            }
        }
    };

    switch(this.state)
    {
        case "pending":
        {
            next=new Dispatcher(noop); // 默认分发器

            this.listeners.push({
                on_success,
                on_error,
                dispatcher:next // 缓存默认值
            });
        }
            break;
        case "success":
        {
            if(typeof on_success==="function")
            {
                next=on_success(this.result); // 产生下一级分发器
                if(!next|| typeof next.register!=="function") // 返回结果是否具有分发器特征
                {
                    next=new Dispatcher(noop);
                }
            }
        }
            break;
        case "error":
        {
            if(typeof on_error==="function")
            {
                next=on_error(this.result);
                if(!next|| typeof next.register!=="function") // 返回结果是否具有分发器特征
                {
                    next=new Dispatcher(noop);
                }
            }
        }
            break;
    }

    return next;
};

Dispatcher.prototype.trigger=function(type,data){
    function switchContext(cache,next)
    {
        // 返回值是否具有分发器特征
        if(typeof next.register==="function")
        {
            cache.task=next.task; // 替换上下文

            next.task=null;
        }
    }

    this.state=type;
    this.result=data;

    switch(type)
    {
        case "success":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>{
                if(typeof listener.on_success==="function")
                {
                    let implement=listener.on_success(data); // 接受自定义实现
                    let deferred=listener.dispatcher;

                    if(implement&& typeof implement.register==="function")
                    {
                        switchContext(deferred,implement); // 替换上下文
                    }
                    deferred.execute(); // 执行自定义的task
                }
            });
        }
            break;
        case "error":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>{
                if(typeof listener.on_error==="function")
                {
                    let implement=listener.on_error(data);
                    let deferred=listener.dispatcher;

                    if(implement&& typeof implement.register==="function")
                    {
                        switchContext(deferred,implement);
                    }
                    deferred.execute();
                }
            });
        }
            break;
    }
};

Dispatcher.prototype.execute=function(){
    const trigger_success=(data)=>{
        this.trigger("success",data);
    };

    const trigger_error=(data)=>{
        this.trigger("error",data);
    };

    try
    {
        this.task(trigger_success,trigger_error);
    }
    catch(e)
    {
        trigger_error(e);
    }
};

六、Promise

Promise原理与事件分发同源，但语义与事件分发、观察者模式等差太远，不容易直接理解。
Dispatcher.register类似Promise.then，Promise.then延迟注册响应的特点会让人产生Promise对象可以并行执行的错觉。

打开文本编辑器，对Dispatcher代码进行一些文本替换，就是一个简陋的Promise。

Promise.js

function Promise(task)
{
    if(typeof task!=="function")
    {
        throw Error("task is not a function.");
    }

    this.state="pending";
    this.result=undefined;

    this.task=task;
    this.listeners=[];

    this.execute();
};

Promise.prototype.on_resolve=function(data){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        resolve(data);
    });
};

Promise.prototype.on_reject=function(data){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        reject(data);
    });
};

Promise.prototype.catch=function(on_catch){
    return this.then(null,on_catch);
};

Promise.prototype.then=function(on_resolve=Promise.prototype.on_resolve,on_reject=Promise.prototype.on_reject){
    let next;

    const noop=(resolve,reject)=>
    {
        switch(this.state)
        {
            case "resolved":
            {
                if(on_resolve===Promise.prototype.on_resolve)
                {
                    resolve(this.result);
                }
                else
                {
                    resolve();
                }
            }
                break;
            case "rejected":
            {
                if(on_reject===Promise.prototype.on_reject)
                {
                    reject(this.result);
                }
                else
                {
                    resolve();
                }
            }
        }
    };

    switch(this.state)
    {
        case "pending":
        {
            next=new Promise(noop);

            this.listeners.push({
                on_resolve,
                on_reject,
                promise:next
            });
        }
            break;
        case "resolved":
        {
            if(typeof on_resolve==="function")
            {
                next=on_resolve(this.result);
                if(!next|| typeof next.then!=="function")
                {
                    next=new Promise(noop);
                }
            }
        }
            break;
        case "rejected":
        {
            if(typeof on_reject==="function")
            {
                next=on_reject(this.result);
                if(!next|| typeof next.then!=="function")
                {
                    next=new Promise(noop);
                }
            }
        }
            break;
    }

    return next;
};

Promise.prototype.trigger=function(type,data){
    function switchContext(cache,next)
    {
        if(typeof next.then==="function")
        {
            cache.task=next.task;

            next.task=null;
        }
    }

    this.state=type;
    this.result=data;

    switch(type)
    {
        case "resolved":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>{
                if(typeof listener.on_resolve==="function")
                {
                    let implement=listener.on_resolve(data);
                    let deferred=listener.promise;

                    if(implement&& typeof implement.then==="function")
                    {
                        switchContext(deferred,implement);
                    }
                    deferred.execute();
                }
            });
        }
            break;
        case "rejected":
        {
            this.listeners.forEach((listener)=>{
                if(typeof listener.on_reject==="function")
                {
                    let implement=listener.on_reject(data);
                    let deferred=listener.promise;

                    if(implement&& typeof implement.then==="function")
                    {
                        switchContext(deferred,implement);
                    }
                    deferred.execute();
                }
            });
        }
            break;
    }
};

Promise.prototype.execute=function(){
    const resolve=(data)=>{
        this.trigger("resolved",data);
    };

    const reject=(data)=>{
        this.trigger("rejected",data);
    };

    try
    {
        this.task(resolve,reject);
    }
    catch(e)
    {
        reject(e);
    }
};

例6-1：

new Promise(function(resolve,reject){
    console.log('p1 resolved.');
    resolve(100);
}).then(function(){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        setTimeout(function(){
            console.log('p2 rejected.');
            reject(200);
        },2000);
    });
}).then(function(){
    return new Promise(function(resolve,reject){
        console.log('p3 resolved.');
        resolve(300);
    });
}).then().then().then(function(data){
    console.log('data: '+data+" after 2s.");
}).catch().catch().catch(function(error){
    console.log('error: '+error+" after 2s.");
}).then(function(){
    console.log(500);
},function(){
    console.log(400);
});

输出：

p1 resolved.
p2 rejected.
error: 200 after 2s.
500

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