按照 Promise/A+ 规范逐行注释并实现 Promise

0. 前言

面试官：「你写个 Promise 吧。」

我：「对不起，打扰了，再见！」

现在前端越来越卷，不会手写 Promise 都不好意思面试了（手动狗头.jpg）。虽然没多少人会在业务中用自己实现的 Promise，但是，实现 Promise 的过程会让你对 Promise 更加了解，出了问题也可以更好地排查。

如果你还不熟悉 Promise，建议先看一下 MDN 文档。

在实现 Promise 之前，我建议你先看一遍 Promises/A+ 规范（中文翻译：Promise A+ 规范），本文中不会再次介绍相关的概念。推荐大家优先阅读原版英文，只需高中水平的英语知识就够了，遇到不懂的再看译文。

另外，本文将使用 ES6 中的 Class 来实现 Promise。为了方便大家跟 Promise/A+ 规范对照着看，下文的顺序将按照规范的顺序来行文。

在正式开始之前，我们新建一个项目，名称随意，按照以下步骤进行初始：

打开 CMD 或 VS Code，运行 npm init，初始化项目
新建 PromiseImpl.js 文件，后面所有的代码实现都写在这个文件里

完整代码地址：ashengtan/promise-aplus-implementing

1. 术语

这部分大家直接看规范就好，也没什么好解释的。注意其中对于 value 的描述，value 可以是一个 thenable（有 then 方法的对象或函数）或者 Promise，这点会在后面的实现中体现出来。

2. 要求

2.1 Promise 的状态

一个 Promise 有三种状态：

pending：初始状态
fulfilled：成功执行
rejected：拒绝执行

一个 Promise 一旦从 pending 变为 fulfilled 或 rejected，就无法变成其他状态。当 fulfilled 时，需要给出一个不可变的值；同样，当 rejected 时，需要给出一个不可变的原因。

根据以上信息，我们定义 3 个常量，用来表示 Promise 的状态：

const STATUS_PENDING = 'pending'
const STATUS_FULFILLED = 'fulfilled'
const STATUS_REJECTED = 'rejected'

接着，我们先把 Promise 的基础框架先定义出来，这里我使用 ES6 的 Class 来定义：

class PromiseImpl {
  constructor() {}

  then(onFulfilled, onRejected) {}
}

这里我们先回想一下 Promise 的基本用法：

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  // ...do something
  resolve(value) // or reject(error)
})

// 多次调用
const p1 = promise.then()
const p2 = promise.then()
const p3 = promise.then()

好了，继续完善 PromiseImpl，先完善一下构造方法：

class PromiseImpl {
  constructor() {
    // `Promise` 当前的状态，初始化时为 `pending`
    this.status = STATUS_PENDING
    // fulfilled 时的值
    this.value = null
    // rejected 时的原因
    this.reason = null
  }
}

另外，我们还要定义两个方法，用于 fulfilled 和 rejected 时回调：

class PromiseImpl {
  constructor() {
    // ...其他代码

    // 2.1.2 When `fulfilled`, a `promise`:
    //  2.1.2.1 must not transition to any other state.
    //  2.1.2.2 must have a value, which must not change.
    const _resolve = value => {
      // 如果 `value` 是 `Promise`（即嵌套 `Promise`），
      // 则需要等待该 `Promise` 执行完成
      if (value instanceof PromiseImpl) {
        return value.then(
          value => _resolve(value),
          reason => _reject(reason)
        )
      }
      
      if (this.status === STATUS_PENDING) {
        this.status = STATUS_FULFILLED
        this.value = value
      }
    }

    // 2.1.3 When `rejected`, a `promise`:
    //  2.1.3.1 must not transition to any other state.
    //  2.1.3.2 must have a reason, which must not change.
    const _reject = reason => {
      if (this.status === STATUS_PENDING) {
        this.status = STATUS_REJECTED
        this.reason = reason
      }
    }
  }
}

注意，在 _resolve() 中，如果 value 是 Promise 的话（即嵌套 Promise），则需要等待该 Promise 执行完成。这点很重要，因为后面的其他 API 如 Promise.resolve、Promise.all、Promise.allSettled 等均需要等待嵌套 Promise 执行完成才会返回结果。

最后，别忘了在 new Promise() 时，我们需要将 resolve 和 reject 传给调用者：

class PromiseImpl {
  constructor(executor) {
    // ...其他代码

    try {
      executor(_resolve, _reject)
    } catch (e) {
      _reject(e)
    }
  }
}

使用 trycatch 将 executor 包裹起来，因为这部分是调用者的代码，我们无法保证调用者的代码不会出错。

2.2 Then 方法

一个 Promise 必须提供一个 then 方法，其接受两个参数：

promise.then(onFulfilled, onRejected)

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {}
}

2.2.1 `onFulfilled` 和 `onRejected`

从规范 2.2.1 中我们可以得知以下信息：

onFulfilled 和 onRejected 是可选参数
如果 onFulfilled 和 onRejected 不是函数，则必须被忽略

因此，我们可以这样实现：

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // 2.2.1 Both `onFulfilled` and `onRejected` are optional arguments:
    //   2.2.1.1 If `onFulfilled` is not a function, it must be ignored
    //   2.2.1.2 If `onRejected` is not a function, it must be ignored
    onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : () => {}
    onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : () => {}
  }
}

2.2.2 `onFulfilled` 特性

从规范 2.2.2 中我们可以得知以下信息：

如果 onFulfilled 是一个函数，则必须在 fulfilled 后调用，第一个参数为 promise 的值
只能调用一次

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // ...其他代码
    
    // 2.2.2 If `onFulfilled` is a function:
    //   2.2.2.1 it must be called after `promise` is fulfilled,
    // with promise’s value as its first argument.
    //   2.2.2.2 it must not be called before `promise` is fulfilled.
    //   2.2.2.3 it must not be called more than once.
    if (this.status === STATUS_FULFILLED) {
      onFulfilled(this.value)
    }
  }
}

2.2.3 `onRejected` 特性

与 onFulfilled 同理，只不过是在 rejected 时调用，第一个参数为 promise 失败的原因

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // ...其他代码

    // 2.2.3 If onRejected is a function:
    //   2.2.3.1 it must be called after promise is rejected,
    // with promise’s reason as its first argument.
    //   2.2.3.2 it must not be called before promise is rejected.
    //   2.2.3.3 it must not be called more than once.
    if (this.status === STATUS_REJECTED) {
      onRejected(this.reason)
    }
  }
}

2.2.4 异步执行

在日常开发中，我们经常使用 Promise 来做一些异步操作，规范 2.2.4 就是规定异步执行的问题，具体的可以结合规范里的注释阅读，重点是确保 onFulfilled 和 onRejected 要异步执行。

需要指出的是，规范里并没有规定 Promise 一定要用 micro-task 机制来实现，因此你使用 macro-task 机制来实现也是可以的。当然，现在浏览器用的是 micro-task 来实现。这里为了方便，我们使用 setTimeout（属于 macro-task）来实现。

因此，我们需要稍微改造下上面的代码：

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // ...其他代码
    
    // fulfilled
    if (this.status === STATUS_FULFILLED) {
      setTimeout(() => {
        onFulfilled(this.value)
      }, 0)
    }

    // rejected
    if (this.status === STATUS_REJECTED) {
      setTimeout(() => {
        onRejected(this.reason)
      }, 0)
    }
  }
}

2.2.5 `onFulfilled` 和 `onRejected` 必须作为函数被调用

这个已经在上面实现过了。

2.2.6 `then` 可被多次调用

举个例子：

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  // ...do something
  resolve(value) // or reject(error)
})

promise.then()
promise.then()
promise.catch()

因此，必须确保当 Promise fulfilled 或 rejected 时，onFulfilled 或 onRejected 按照其注册的顺序逐一回调。还记得最开始我们定义的 resolve 和 reject 吗？这里我们需要改造下，保证所有的回调都被执行到：

const invokeArrayFns = (fns, arg) => {
  for (let i = 0; i < fns.length; i++) {
    fns[i](arg)
  }
}

class PromiseImpl {
  constructor(executor) {
    // ...其他代码

    // 用于存放 `fulfilled` 时的回调，一个 `Promise` 对象可以注册多个 `fulfilled` 回调函数
    this.onFulfilledCbs = []
    // 用于存放 `rejected` 时的回调，一个 `Promise` 对象可以注册多个 `rejected` 回调函数
    this.onRejectedCbs = []

    const resolve = value => {
      if (this.status === STATUS_PENDING) {
        this.status = STATUS_FULFILLED
        this.value = value
        // 2.2.6.1 If/when `promise` is fulfilled, 
        // all respective `onFulfilled` callbacks must execute 
        // in the order of their originating calls to `then`.
        invokeArrayFns(this.onFulfilledCbs, value)
      }
    }

    const reject = reason => {
      if (this.status === STATUS_PENDING) {
        this.status = STATUS_REJECTED
        this.reason = reason
        // 2.2.6.2 If/when `promise` is rejected, 
        // all respective `onRejected` callbacks must execute 
        // in the order of their originating calls to `then`.
        invokeArrayFns(this.onRejectedCbs, reason)
      }
    }
  }
}

看到这里你可能会有疑问，什么时候往 onFulfilledCbs 和 onRejectedCbs 里存放对应的回调，答案是在调用 then 时：

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // ...其他代码

    // pending
    if (this.status === STATUS_PENDING) {
      this.onFulfilledCbs.push(() => {
        setTimeout(() => {
          onFulfilled(this.value)
        }, 0)
      })

      this.onRejectedCbs.push(() => {
        setTimeout(() => {
          onRejected(this.reason)
        }, 0)
      })
    }
  }
}

此时 Promise 处于 pending 状态，无法确定其最后是 fulfilled 还是 rejected，因此需要将回调函数存放起来，待状态确定后再执行相应的回调函数。

注：invokeArrayFns 来源于 Vue.js 3 中的源码。

2.2.7 `then` 必须返回 `Promise`

promise2 = promise1.then(onFulfilled, onRejected)

那么，在我们上面的代码中，then 怎么才能返回 Promise 呢？很简单：

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    let promise2 = new PromiseImpl((resolve, reject) => {
      if (this.status === STATUS_FULFILLED) {
        // ...相关代码
      }

      if (this.status === STATUS_REJECTED) {
        // ...相关代码
      }

      if (this.status === STATUS_PENDING) {
        // ...相关代码
      }
    })

    return promise2
  }
}

因为调用 then 之后返回一个新的 Promise 对象，使得我们也可以进行链式调用：

Promise.resolve(42).then().then()...

2.2.7.1 ~ 2.2.7.4 这四点比较重要，我们下面分别来看看。

2.2.7.1 如果 onFulfilled 或 onRejected 返回一个值 x，则运行 Promise 解决过程，[[Resolve]](promise2, x)。

解释：其实所谓运行 Promise 解决过程就是执行某个操作，我们把这个操作抽取成一个方法，并命名为：promiseResolutionProcedure(promise, x, resolve, reject)。为了方便，我们把 resolve 和 reject 一并透传进去。

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // ...其他代码
    
    let promise2 = new PromiseImpl((resolve, reject) => {
      if (this.status === STATUS_FULFILLED) {
        setTimeout(() => {
          // 2.2.7.1
          let x = onFulfilled(this.value)
          promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
        }, 0)
      }

      if (this.status === STATUS_REJECTED) {
        setTimeout(() => {
          // 2.2.7.1
          let x = onRejected(this.reason)
          promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
        }, 0)
      }

      if (this.status === STATUS_PENDING) {
        this.onFulfilledCbs.push(() => {
          setTimeout(() => {
            // 2.2.7.1 
            let x = onFulfilled(this.value)
            promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
          }, 0)
        })

        this.onRejectedCbs.push(() => {
          setTimeout(() => {
            // 2.2.7.1
            let x = onRejected(this.reason)
            promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
          }, 0)
        })
      }
    })

    return promise2
  }
}

2.2.7.2 如果 onFulfilled 或 onRejected 抛出一个异常 e，则 promise2 必须 rejected，并返回原因 e。

解释：实现上面体现在执行 onFulfilled 或 onRejected 时使用 trycatch 包括起来，并在 catch 时调用 reject(e)。

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    // ...其他代码
    
    let promise2 = new PromiseImpl((resolve, reject) => {
      if (this.status === STATUS_FULFILLED) {
        setTimeout(() => {
          try {
            // 2.2.7.1
            let x = onFulfilled(this.value)
            promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
          } catch (e) {
            // 2.2.7.2
            reject(e)
          }
        }, 0)
      }

      if (this.status === STATUS_REJECTED) {
        setTimeout(() => {
          try {
            // 2.2.7.1
            let x = onRejected(this.reason)
            promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
          } catch (e) {
            // 2.2.7.2
            reject(e)
          }
        }, 0)
      }

      if (this.status === STATUS_PENDING) {
        this.onFulfilledCbs.push(() => {
          setTimeout(() => {
            try {
              // 2.2.7.1
              let x = onFulfilled(this.value)
              promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
            } catch (e) {
              // 2.2.7.2
              reject(e)
            }
          }, 0)
        })

        this.onRejectedCbs.push(() => {
          setTimeout(() => {
            try {
              // 2.2.7.1
              let x = onRejected(this.reason)
              promiseResolutionProcedure(promise2, x, resolve, reject)
            } catch (e) {
              // 2.2.7.2
              reject(e)
            }
          }, 0)
        })
      }
    })

    // 2.2.7 `then` must return a promise
    return promise2
  }
}

2.2.7.3 如果 onFulfilled 不是函数且 promise1 已经 fulfilled，则 promise2 必须 fulfilled 且返回与 promise1 相同的值。

解释：值的透传，例如：

Promise.resolve(42).then().then(value => console.log(value)) // 42

在第一个 then 时，我们忽略了 onFulfilled，那么在链式调用的时候，需要把值透传给后面的 then：

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : value => value

    // ...其他代码
  }
}

2.2.7.4 如果 onRejected 不是函数且 promise1 已经 rejected，则 promise2 必须 rejected 且返回与 promise1 相同的原因。

解释：同理，原因也要透传：

Promise.reject('reason').catch().catch(reason => console.log(reason)) // 'reason'

class PromiseImpl {
  then(onFulfilled, onRejected) {
    onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : reason => { throw reason }

    // ...其他代码
  }
}

2.3 Promise 解决过程

Promise 解决过程是一个抽象的操作，输入一个 promise 和一个值，这里我们将其命名为 promiseResolutionProcedure(promise, x, resolve, reject)，并在调用时传入 resolve 和 reject 两个方法，分别用于在 fulfilled 和 rejected 时调用。

2.3.1 如果 `promise` 和 `x` 为同一个对象

如果 promise 和 x 为同一个对象，拒绝该 promise，原因为 TypeError。

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // 2.3.1 If `promise` and `x` refer to the same object,
  // reject `promise` with a `TypeError` as the reason
  if (promise === x) {
    return reject(new TypeError('`promise` and `x` refer to the same object, see: https://promisesaplus.com/#point-48'))
  }

  // ...其他代码
}

2.3.2 如果 `x` 是一个 Promise 对象

如果 x 是一个 Promise 对象，则需要递归执行：

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // ...其他代码

  // 2.3.2 If `x` is a promise, adopt its state:
  //   2.3.2.1 If `x` is pending, `promise` must remain pending until `x` is fulfilled or rejected.
  //   2.3.2.2 If/when `x` is fulfilled, fulfill `promise` with the same value.
  //   2.3.2.3 If/when `x` is rejected, reject `promise` with the same reason.
  if (x instanceof PromiseImpl) {
    return x.then(
      value => promiseResolutionProcedure(promise, value, resolve, reject),
      reason => reject(reason)
    )
  }
}

2.3.3 如果 `x` 是一个对象或函数

如果 x 是一个对象或函数：

2.3.3.1 将 x.then 赋值给 x

解释：这样做有两个目的：

避免对 x.then 的多次访问（这也是日常开发中的一个小技巧，当要多次访问一个对象的同一属性时，通常我们会使用一个变量将该属性存储起来，避免多次进行原型链查找）
执行过程中 x.then 的值可能被改变

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // ...其他代码

  // 2.3.3 Otherwise, if x is an object or function
  if ((x !== null && typeof x === 'object') || typeof x === 'function') {
    
    // 2.3.3.1 Let `then` be `x.then`
    let then = x.then
  }
}

2.3.3.2 如果在对 x.then 取值时抛出异常 e，则拒绝该 promise，原因为 e

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // ...其他代码

  if ((x !== null && typeof x === 'object') || typeof x === 'function') {
    
    try {
      // 2.3.3.1 Let `then` be `x.then`
    } catch (e) {
      // 2.3.3.2 If retrieving the property `x.then` results in a thrown exception `e`,
      // reject `promise` with `e` as the reason.
      reject(e)
    }
  }
}

2.3.3.3 如果 then 是函数

如果 then 是函数，则将 x 作为 then 的作用域，并调用 then，同时传入两个回调函数，第一个名为 resolvePromise，第二个名为 rejectPromise。

解释：意思就是在调用 then 的时候要指定其 this 值为 x，同时需要传入两个回调函数。这时候用 call() 来实现是最好不过了：

then.call(x, resolvePromise, rejectPromise)

2.3.3.3.1 ~ 2.3.3.3.4 总结起来的意思如下：

2.3.3.3.1 如果 resolvePromise 被调用，则递归调用 promiseResolutionProcedure，值为 y。因为 Promise 中可以嵌套 Promise：
```
then.call(
  x,
  y => promiseResolutionProcedure(promise, y, resolve, reject),
  rejectPromise
)
```

2.3.3.3.2 如果 rejectPromise 被调用，参数为 r，则拒绝执行 Promise，原因为 r：

then.call(
  x,
  y => promiseResolutionProcedure(promise, y, resolve, reject), // resolvePromise
  r => reject(r) // rejectPromise
)

2.3.3.3.3 如果 resolvePromise 和 rejectPromise 均被调用，或者被同一参数调用了多次，则只执行首次调用

解释：这里我们可以通过设置一个标志位来解决，然后分别在 resolvePromise 和 rejectPromise 这两个回调函数内做判断：
```
// 初始化时设置为 false
let called = false

if (called) {
    return
}

// `resolvePromise` 和 `rejectPromise` 被调用时设置为 true
called = true
```
2.3.3.3.4 调用 then 抛出异常 e 时，如果这时 resolvePromise 或 rejectPromise 已经被调用，则忽略；否则拒绝该 Promise，原因为 e

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // ...其他代码
  
  let called = false

  if ((x !== null && typeof x === 'object') || typeof x === 'function') {
    try {
      let then = x.then

      if (typeof then === 'function') {
        // 2.3.3.3 If `then` is a function, call it with `x` as `this`,
        // first argument `resolvePromise`, and second argument `rejectPromise`
        then.call(
          // call it with `x` as `this`
          x,

          // `resolvePromise`
          // 2.3.3.3.1 If/when `resolvePromise` is called with a value `y`,
          // run `[[Resolve]](promise, y)`.
          y => {
            // 2.3.3.3.3 If both `resolvePromise` and `rejectPromise` are called,
            // or multiple calls to the same argument are made,
            // the first call takes precedence, and any further calls are ignored.
            if (called) {
              return
            }
            called = true

            promiseResolutionProcedure(promise, y, resolve, reject)
          },

          // `rejectPromise`
          // 2.3.3.3.2 If/when `rejectPromise` is called with a reason `r`,
          // reject `promise` with `r`
          r => {
            // 2.3.3.3.3
            if (called) {
              return
            }
            called = true

            reject(r)
          }
        )
      } else {
        // 2.3.3.4 If `then` is not a function, fulfill `promise` with `x`
        resolve(x)
      }
    } catch (e) {
      // 2.3.3.3.3
      if (called) {
        return
      }
      called = true

      // 2.3.3.2 If retrieving the property `x.then` results in a thrown exception `e`,
      // reject `promise` with `e` as the reason.

      // 2.3.3.3.4 If calling `then` throws an exception `e`
      //   2.3.3.3.4.1 If `resolvePromise` or `rejectPromise` have been called, ignore it
      //   2.3.3.3.4.2 Otherwise, reject `promise` with `e` as the reason

      reject(e)
    }
  }
}

2.3.3.4 如果 then 不是函数，则执行该 promise，参数为 x

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // ...其他代码

  if ((x !== null && typeof x === 'object') || typeof x === 'function') {
    try {
      let then = x.then

      if (typeof then === 'function') {
        // 2.3.3.3
      } else {
        // 2.3.3.4 If `then` is not a function, fulfill `promise` with `x`
        resolve(x)
      }
    } catch (e) {
    }
  }
}

2.3.4 如果 `x` 既不是对象也不是函数

如果 x 既不是对象也不是函数，执行该 promise，参数为 x：

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // ...其他代码

  if ((x !== null && typeof x === 'object') || typeof x === 'function') {
     // 2.3.3
  } else {
    // 2.3.4 If `x` is not an object or function, fulfill `promise` with `x`
    resolve(x)
  }
}

至此，我们的自定义 Promise 已经完成。这是源码：promise-aplus-implementing。

4. 如何测试

Promise/A+ 规范提供了一个测试脚本：promises-tests，你可以用它来测试你的实现是否符合规范。

在 PromiseImpl.js 里添加以下代码：

// PromiseImpl.js

const STATUS_PENDING = 'pending'
const STATUS_FULFILLED = 'fulfilled'
const STATUS_REJECTED = 'rejected'

const invokeArrayFns = (fns, arg) => {
  // ...相关代码
}

const promiseResolutionProcedure = (promise, x, resolve, reject) => {
  // ...相关代码
}

class PromiseImpl {
  // ...相关代码
}

PromiseImpl.defer = PromiseImpl.deferred = () => {
  const dfd = {}
  dfd.promise = new PromiseImpl((resolve, reject) => {
    dfd.resolve = resolve
    dfd.reject = reject
  })

  return dfd
}

module.exports = PromiseImpl

然后在 package.json 里添加 scripts：

// package.json

{
  "scripts": {
    "test": "promises-aplus-tests PromiseImpl.js"
  }
}

然后，运行 npm run test，执行测试脚本，如果你的实现符合 Promise/A+ 规范的话，所有测试用例均会通过。

promise-aplus-implementing_01.png

5. 其他 API 的实现

Promise/A+ 规范只规定了 then() 方法的实现，其他的如 catch()、finally() 等方法并不在规范里。但就实现而言，这些方法可以通过对 then() 方法或其他方式进行二次封装来实现。

另外，像是 all()、race() 等这些方法，其参数为一个可迭代对象，如 Array、Set、Map 等。那么，什么是可迭代对象根据 ES6 中的规范，要成为可迭代对象，一个对象必须实现 @@iterator 方法，即该对象必须有一个名为 @@iterator 的属性，通常我们使用常量 Symbol.iterator 来访问该属性。

根据以上信息，判断一个参数是否为可迭代对象，其实现如下：

const isIterable = value => !!value && typeof value[Symbol.iterator] === 'function'

Promise.resolve

Promise.resolve(value)，静态方法，其参数有以下几种可能：

参数是 Promise 对象
参数是 thenable 对象（拥有 then() 方法的对象）
参数是原始值或不具有 then() 方法的对象
参数为空

因此，其返回值由其参数决定：有可能是一个具体的值，也有可能是一个 Promise 对象：

class PromiseImpl {
  static resolve(value) {
    // 1. 参数是 Promise 对象
    if (value instanceof PromiseImpl) {
      return value
    }

    // 2. 参数是 thenable
    if (value !== null && typeof value === 'object' && typeof value.then === 'function') {
      return new PromiseImpl((resolve, reject) => {
        value.then(
          v => resolve(v),
          e => reject(e)
        )
      })
    }

    // 3. 参数是原始值或不具有 `then()` 方法的对象
    // 4. 参数为空
    return new PromiseImpl((resolve, reject) => resolve(value))
  }
}

Promise.reject

Promise.reject(reason)，静态方法，参数为 Promise 拒绝执行时的原因，同时返回一个 Promise 对象，状态为 rejected：

class PromiseImpl { 
  static reject(reason) {
    return new PromiseImpl((resolve, reject) => reject(reason))
  }
}

Promise.prototype.catch

Promise.prototype.catch(onRejected) 其实就是 then(null, onRejected) 的语法糖：

class PromiseImpl {
  catch(onRejected) {
    return this.then(null, onRejected)
  }
}

Promise.prototype.finally

顾名思义，不管 Promise 最后的结果是 fulfilled 还是 rejected，finally 里的语句都会执行：

class PromiseImpl {
  finally(onFinally) {
    return this.then(
      value => PromiseImpl.resolve(onFinally()).then(() => value), 
      reason => PromiseImpl.resolve(onFinally()).then(() => { throw reason })
    )
  }
}

Promise.all

Promise.all(iterable)，静态方法，参数为可迭代对象：

只有当 iterable 里所有的 Promise 都成功执行后才会 fulfilled，回调函数的返回值为所有 Promise 的返回值组成的数组，顺序与 iterable 的顺序保持一致。
一旦有一个 Promise 拒绝执行，则状态为 rejected，并且将第一个拒绝执行的 Promise 的原因作为回调函数的返回值。
该方法会返回一个 Promise。

class PromiseImpl {
  static all(iterable) {
    if (!isIterable(iterable)) {
      return new TypeError(`TypeError: ${typeof iterable} is not iterable (cannot read property Symbol(Symbol.iterator))`)
    }

    return new PromiseImpl((resolve, reject) => {
      // `fulfilled` 的 Promise 数量
      let fulfilledCount = 0
      // 收集 Promise `fulfilled` 时的值
      const res = []
  
      for (let i = 0; i < iterable.length; i++) {
        const iterator = iterable[i]
        iterator.then(
          value => {
            res[i] = value
            fulfilledCount++
            if (fulfilledCount === iterable.length) {
              resolve(res)
            }
          },
          reason => reject(reason)
        )
      }
    })
  }
}

测试一下：

const promise1 = Promise.resolve(42)
const promise2 = new PromiseImpl((resolve, reject) => setTimeout(() => resolve('value2'), 1000))

PromiseImpl.all([
  promise1,
  promise2
]).then(values => console.log('values:', values))

结果：

values: [42, 'value2']

好像挺完美的，但是事实果真如此吗？仔细看看我们的代码，假如 iterable 是一个空的数组呢？假如 iterable 里有不是 Promise 的呢？就像这样：

PromiseImpl.all([])
PromiseImpl.all([promise1, promise2, 'value3'])

这种情况下执行前面的代码，是得不到任何结果的。因此，代码还要再改进一下：

class PromiseImpl {
  static all(iterable) {
    if (!isIterable(iterable)) {
      return new TypeError(`TypeError: ${typeof iterable} is not iterable (cannot read property Symbol(Symbol.iterator))`)
    }

    return new PromiseImpl((resolve, reject) => {
      // `fulfilled` 的 Promise 数量
      let fulfilledCount = 0
      // 收集 Promise `fulfilled` 时的值
      const res = []
      
      // - 填充 `res` 的值
      // - 增加 `fulfilledCount`
      // - 判断所有 `Promise` 是否已经全部成功执行
      const processRes = (index, value) => {
        res[index] = value
        fulfilledCount++
        if (fulfilledCount === iterable.length) {
          resolve(res)
        }
      }

      if (iterable.length === 0) {
        resolve(res)
      } else {
        for (let i = 0; i < iterable.length; i++) {
          const iterator = iterable[i]
          
          if (iterator && typeof iterator.then === 'function') {
            iterator.then(
              value => processRes(i, value),
              reason => reject(reason)
            )
          } else {
            processRes(i, iterator)
          }
        }
      }
    })
  }
}

现在再来测试一下：

const promise1 = PromiseImpl.resolve(42)
const promise2 = 3
const promise3 = new PromiseImpl((resolve, reject) => setTimeout(() => resolve('value3'), 1000))

PromiseImpl.all([
  promise1,
  promise2,
  promise3,
  'a'
]).then(values => console.log('values:', values))
// 结果：values: [42, 3, 'value3', 'a']

PromiseImpl.all([]).then(values => console.log('values:', values))
// 结果：values: []

Promise.allSettled

Promise.allSettled(iterable)，静态方法，参数为可迭代对象：

当 iterable 里所有的 Promise 都成功执行或拒绝执行后才完成，返回值是一个对象数组。
如果有嵌套 Promise，需要等待该 Promise 完成。
返回一个新的 Promise 对象。

对于 allSettled，我们可以在 all 的基础上进行封装：

class PromiseImpl {
  static allSettled(iterable) {
    if (!isIterable(iterable)) {
      return new TypeError(`TypeError: ${typeof iterable} is not iterable (cannot read property Symbol(Symbol.iterator))`)
    }

    const promises = []
    for (const iterator of iterable) {
      promises.push(
        PromiseImpl.resolve(iterator).then(
          value => ({ status: STATUS_FULFILLED, value }),
          reason => ({ status: STATUS_REJECTED, reason })
        )
      )
    }

    return PromiseImpl.all(promises)
  }
}

测试结果：

PromiseImpl.allSettled([
  PromiseImpl.resolve(42),
  PromiseImpl.reject('Oops!'),
  PromiseImpl.resolve(PromiseImpl.resolve(4242)),
  'a'
]).then(values => console.log(values))
// 结果：
// [
//   { status: 'fulfilled', value: 42 },
//   { status: 'rejected', reason: 'Oops!' },
//   { status: 'fulfilled', value: 4242 },
//   { status: 'fulfilled', value: 'a' }
// ]

Promise.race

Promise.race(iterable)，静态方法，参数为可迭代对象：

当 iterable 里的任一 Promise 成功执行或拒绝执行时，使用该 Promise 成功返回的值或拒绝执行的原因
如果 iterable 为空，则处于 pending 状态
返回一个新的 Promise 对象

例如：

Promise.race([
  Promise.resolve(42),
  Promise.reject('Oops!'),
  'a'
]).then(values => console.log(values))
  .catch(reason => console.log(reason))
// 结果：42

Promise.race([
  Promise.reject('Oops!'),
  Promise.resolve(42),
  'a'
]).then(values => console.log(values))
  .catch(reason => console.log(reason))
// 结果：Oops!

实现如下：

class PromiseImpl {
  static race(iterable) {
    if (!isIterable(iterable)) {
      return new TypeError(`TypeError: ${typeof iterable} is not iterable (cannot read property Symbol(Symbol.iterator))`)
    }

    return new PromiseImpl((resolve, reject) => {
      if (iterable.length === 0) {
        return
      } else {
        for (let i = 0; i < iterable.length; i++) {
          const iterator = iterable[i]
          
          if (iterator && typeof iterator.then === 'function') {
            iterator.then(
              value => resolve(value),
              reason => reject(reason)
            )
            return
          } else {
            resolve(iterator)
            return
          }
        }
      }
    })
  }
}

这里要注意一点：别忘了使用 return 来结束 for 循环。

测试结果：

PromiseImpl.race([
  PromiseImpl.resolve(42),
  PromiseImpl.reject('Oops!'),
  'a'
]).then(values => console.log(values))
  .catch(reason => console.log(reason))
// 结果：42

PromiseImpl.race([
  PromiseImpl.reject('Oops!'),
  PromiseImpl.resolve(42),
  'a'
]).then(values => console.log(values))
  .catch(reason => console.log(reason))
// 结果：'Oops!'

PromiseImpl.race([
  'a',
  PromiseImpl.reject('Oops!'),
  PromiseImpl.resolve(42)
]).then(values => console.log(values))
  .catch(reason => console.log(reason))
// 结果：'a'

6. 共同探讨

在 2.3.3.1 把 x.then 赋值给 then 中，什么情况下 x.then 的指向会被改变？
在 2.3.3.3 如果 then 是函数 中，除了使用 call() 之外，还有什么其他方式实现吗？

7. 总结

实现 Promise，基本分为三个步骤：

定义 Promise 的状态
实现 then 方法
实现 Promise 解决过程

8. 写在最后

以前，我在意能不能自己实现一个 Promise，到处找文章，这块代码 Ctrl+C，那块代码 Ctrl+V。现在，我看重的是实现的过程，在这个过程中，你不仅会对 Promise 更加熟悉，还可以学习如何将规范一步步转为实际代码。做对的事，远比把事情做对重要。

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更新

2020.04.07

感谢小伙伴的提醒，Promise.resolve 和 Promise.allSettled 的实现有误，现文章已更新，代码已更新ashengtan/promise-aplus-implementing。

参考资料

Promises/A+
Promise A+ 规范
使用 Promise - MDN
Promise - MDN