ES6 -- 异步处理 Promise

console.log(100);
setTimeout(() => {
    console.log(200);
}, 0);
console.log(300);

// 100  300  200

事件循环

JS运行的环境称之为宿主环境。

执行栈:call stack,一个数据结构,用于存放各种函数的执行环境,每一个函数执行之前,它的相关信息会加入到执行栈。函数调用之前,创建执行环境,然后加入到执行栈;函数调用之后,销毁执行环境。

JS永远执行的是执行栈的最顶部。

call stack.png
function a() {
    console.log("a");
    b();
}

function b() {
    console.log("b");
    c();
}

function c() {
    console.log("c");
}

console.log("global");
a();

// global   a  b  c
stack.png

递归:

// 1  1  2  3  5  8 斐波拉契数列
function getFeiBo(n) {
    if(n === 1 || n === 2) {
        return 1;
    }

    return getFeiBo(n - 1) + getFeiBo(n - 2);
}

getFeiBo(4); // 3
斐波数列.png

异步函数:某些函数不会立即执行,需要等到某个时机到达后才会执行,这样的函数,称之为 异步函数,比如 事件处理函数。异步函数的执行时机,会被宿主环境控制。

浏览器宿主环境中包含5个线程:

  1. JS引擎:负责执行执行栈的最顶部代码
  2. GUI线程: 负责渲染页面
  3. 事件监听线程:负责监听各种事件
  4. 计时线程:负责计时
  5. 网络线程:负责网络通信

当上面的线程发生了某些事情,如果该线程发现,这件事情有处理程序,它将该处理程序加入一个叫做事件队列的内存。当JS引擎发现,执行栈中已经没有了任何内容后,会将事件队列中的第一个函数加入到执行栈中执行。

JS引擎对事件队列的取出执行方式,以及与宿主环境的配合,称之为事件循环。

事件队列在不同的宿主环境中有所差异,大部分宿主环境会将事件队列进行细分。在浏览器中,事件队列分为两种:

  • 宏任务(队列):macroTask,计时器结束的回调、事件回调、http回调等待绝大部分异步函数进行宏队列。

  • 微任务(队列):MutationObserver,Promise产生的回调进入微队列。

当执行栈清空时,JS引擎首先会将微任务中的所有任务依次执行结束,如果没有微任务,则执行宏任务。

    event loop.png

    事件和回调函数的缺陷(回调地狱问题)

    我们习惯于使用传统的回调或事件处理来解决异步问题。

    • 事件:某个对象的属性是一个函数,当发生某一件事时,运行该函数。
    dom.onclick = function() {}
    
    • 回调:运行某个函数以实现某个功能的时候,传入一个函数作为参数,当发生某件事的时候,会运行该函数。
    dom.addEventListener("click", function() {})
    

    本质上,事件和回调并没有本质的区别,只是把函数放置的位置不同而已。

    一直以来,该模式都运作良好。

    直到前端工程越来越复杂。。。

    目前,该模式主要面临以下两个问题:
    1. 回调地狱:某个异步操作需要等待之前的异步操作完成,无论用回调还是事件,都会陷入不断的嵌套。
    回调地狱1:

    回调地狱2:

    // 张三心中有三个女神
    // 有一天,张三决定向第一个女神表白,如果女神拒绝,则向第二个女神表白,直到所有的女神都拒绝,或有一个女神同意为止
    // 用代码实现以上场景
    
    function biaobai(god, callback) {
        console.log(`张三向女神【${god}】发出了表白短信`);
        setTimeout(() => {
            if (Math.random() < 0.3) {
                // 同意
                callback(true);
            } else {
                // 拒绝
                callback(false);
            }
        }, 1000);
    }
    
    biaobai("女神1", result => {
        if (result) {
            console.log("女神1答应了,张三很开心!");
        } else {
            console.log("女神1拒绝了,然后向女神2表白!");
    
            biaobai("女神2", result => {
                if (result) {
                    console.log("女神2答应了,张三很开心!");
                } else {
                    console.log("女神2拒绝了,然后向女神3表白!");
    
                    biaobai("女神3", result => {
                        if (result) {
                            console.log("女神3答应了,张三很开心!");
                        } else {
                            console.log("女神3拒绝了,张三表示生无可恋!");
                        }
                    })
                }
            })
        }
    })
    

    2. 异步之间的练习:某个异步操作需要等待多个异步操作的结果,对这种联系的处理,会让代码的复杂剧增。

    // 李四心中有20个女神,他决定同时给20个女神表白,如果有女神同意,就拒绝其他的女神;
    // 并且,当所有的女神回复完成后,他要把所有的回复都记录到日志中进行分析
    // 用代码模拟以上场景
    
    function biaobai(god, callback) {
        console.log(`张三向女神【${god}】发出了表白短信`);
        setTimeout(() => {
            if (Math.random() < 0.05) {
                // 同意
                callback(true);
            } else {
                // 拒绝
                callback(false);
            }
        }, Math.floor(Math.random() * (3000 - 1000) + 1000));
    }
    
    let argeeGod = null; // 同意的第一个女神
    
    const results = []; // 记录回复结果
    
    for(let i = 0; i <= 20; i ++) {
        biaobai(`女神${i}`, result => {
            results.push(result);
            
            if(result) {
                console.log(`女神${i}同意了`);
    
                if(argeeGod) {
                    console.log(`张三回复女神${i}:不好意思,发错了!`)
                }else{
                    argeeGod = `女神${i}`;
                    console.log(`张三回复女神${i}:那和我在一起吧!`);
                }
            }else{
                console.log(`女神${i}拒绝了`);
            }
    
            if(results.length === 20) {
                console.log("记录", results);
            }
        })
    }
    

    异步处理的通用模型

    ES官方参考了大量的异步场景,总结出了一套异步的通用模型,该模型可以覆盖几乎所有的异步场景,甚至是同步场景。

    值得注意的是,为了兼容旧系统,ES6 并不打算抛弃过去的做法,只是基于该模型推出一个全新的API,使用该API,会让异步处理更加的简洁优雅。

    理解该API,最重要的,是理解它的异步模型。

    1. ES6 将某一件可能发生异步操作的事情,分为两个阶段:unsettled** 和 settled。**

    • unsettled:未决阶段,表示事情还在进行前期的处理,并没有发生通向结果的那件事。

    • settled:已决阶段,事情已经有了一个结果,不管这个结果是好是坏,整件事情无法逆转。

    事情总是从 未决阶段 逐步发展到 已决阶段 的。并且,未决阶段 拥有控制何时通向 已决阶段 的能力。

    Promise.png

    2. ES6 将事情划分为三种状态:pending、resolved、rejected。

    • pending:挂起,处于未决阶段,则表示这件事情还在挂起(最终的结果还没出来)。

    • resolved:已处理,已决阶段的一种状态,表示整件事情已经出现结果,并是一个可以按照正常逻辑进行下去的结果。

    • rejected:已拒绝,已决阶段的一种状态,表示整件事情已经出现结果,并是一个无法按照正常逻辑进行下去的结果,通常用于表示有一个错误。

    既然 未决阶段 有权力决定事情的走向,因此,未决阶段 可以决定事情最终的状态!

    我们将 把事情变为 resolved 状态的过程叫做:resolve,推向该状态时,可能会传递一些数据。

    我们将 把事情变为 rejected 状态的过程叫做:reject,推向该状态时,同样可能会传递一些数据,通常为错误信息。

    始终记住,无论是阶段,还是状态,是不可逆的。

    1. 当事情达到已决阶段后,通常需要进行后续处理,不同的已决状态,决定了不同的后续处理。
    • resolved状态:这是一个正常的已决状态,后续处理为 thenable。

    • rejected状态:这是一个非正常的已决状态,后续处理表示为 catchable。

    后续处理可能有多个,因此会形成作业队列,这些后续处理会按照顺序,当状态到达后依次执行。

    1. 整个事件称之为 Promise。
    promise队列.png

    Promise 的基本使用 (处理异步场景)

    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        // 未决阶段的处理
        // 通过调用 resolve 函数将 Promise 推向 已决阶段 的 fulfilled 状态
        // 通过调用 reject 函数将 Promise 推向 已决阶段 的 rejected 状态
        // resolve 和 reject 均可以传递最多一个参数,表示推向状态的数据
    })
    
    pro.then(data => {
        // 这是 thenable 函数,如果当前的 Promise 已经是 fulfilled状态,该函数会立即执行
        // 如果当前是 未决阶段,则会加入到作业队列,等待到达 fulfilled 状态后执行
        // data 为状态数据
    }, err => {
        // 这是 catchable 函数,如果当前的 Promise 已经是 rejected 状态,该函数会立即执行
        // 如果当前是 未决阶段,则会加入到作业队列,等待到达 rejected 状态后执行
        // err 为状态数据
    })
    
    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        console.log("未决阶段");
    
        setTimeout(() => {
            resolve(1);
        },  10000)
        // reject(2);
    })
    
    pro.then(data => {
        console.log(data); // 1
    }, err => {
        // console.log(err); // 2
    })
    
    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        console.log(`张三向女神发出表白短信`);
    
        setTimeout(() => {
            if(Math.random() < 0.2) {
                resolve(true);
            }else{
                resolve(false);
            }
        },  10000)
        // reject(2);
    })
    
    pro.then(data => {
        console.log(data); // 1
    }, err => {
        // console.log(err); // 2
    })
    
    
    
    
    function toData(obj) {
        if (obj === null) {
            return obj;
        }
        let arr = [];
        for (let i in obj) {
            let str = i + "=" + obj[i];
            arr.push(str);
        }
        return arr.join("&");
    }
    
    function ajax(obj) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            // 指定提交方式的默认值
            obj.type = obj.type || "get";
            // 设置是否异步,默认为true(异步)
            obj.asycn = obj.asycn || true;
            // 设置数据的默认值
            obj.data = obj.data || null;
    
            // 根据不同的浏览器创建XHR对象
            let xhr = null;
            if (window.XMLHttpRequest) {
                // 非IE浏览器
                xhr = new XMLHttpRequest();
            } else {
                // IE浏览器
                xhr = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
            }
    
            // 区分get和post,发送HTTP请求
            if (obj.type === "post") {
                xhr.open(obj.type, obj.url, obj.asycn);
                xhr.setRequestHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");
                let data = toData(obj.data);
                xhr.send(data);
            } else {
                let url = obj.url + "?" + toData(obj.data);
                xhr.open(obj.type, url, obj.asycn);
                xhr.send();
            }
    
            // 接收返回过来的数据
            xhr.onreadystatechange = function () {
                if (xhr.readyState === 4) {
                    if (xhr.status >= 200 && xhr.status < 300 || xhr.status == 304) {
    
                        resolve(JSON.parse(xhr.responseText));
    
                    } else {
                        reject(xhr.status);
                    }
                }
            }
        })
    }
    
    ajax({
        url: ".//json/students.json?name=李华"
    }).then(data => {
        console.log(data);
    }, err => {
        console.log(err); // 404
    })
    
    • 细节:

    1. 未决阶段 的处理函数是 同步的,会立即执行。

    2. thenable 和 catchable 函数是 异步的,就算是立即执行,也会加入到事件队列中等待执行,并且,加入的队列是微队列。

    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            console.log(123);
        }, 0)
    
        resolve(999);
    
        console.log(456);
    
        
    })
    
    pro.then(data => {
        console.log(data);
    })
    

    3. pro.then 可以只添加 thenable 函数,pro.catch 可以单独添加 catchable 函数。

    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            console.log(123);
        }, 0)
    
        resolve(999);
    
        console.log(456);    
    })
    
    pro.then(data => {
        console.log(data);
    })
    
    pro.catch(err => {
        console.log(err);
    })
    

    4. 在 未决阶段 的处理函数中,如果发生未捕获的错误,会将状态推向 rejected,并会被 catchable 捕获。

    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            console.log(123);
        }, 0)
    
        // resolve(999);
    
        reject(222);
    
        console.log(456);    
    })
    
    pro.then(data => {
        console.log(data);
    })
    
    pro.catch(err => {
        console.log(err);
    })
    

    5. 一旦状态推向了 已决阶段,无法再对状态做任何更改。

    1. Promise 并没有消除回调,只是让回调变得可控。

    Promise 的串联

    
    
    
    const pro1 = new Promise((resolve, reject) => {
        resolve(1);
    })
    
    const pro2 = pro1.then(data => console.log(data * 2));
    
    console.log(pro2);
    

    当后续的Promise需要用到之前的 Promise 的处理结果时,需要Promise 的串联。

    Promise 对象中,无论是then方法还是catch方法,它们都具有返回值,返回的是一个全新的Promise对象,它的状态满足下面的规则:

    1. 如果当前的Promise是未决的,得到的新的Promise是挂起状态。

    2. 如果当前的Promise是已决的,会运行响应的后续处理函数,并将后续处理函数的结果(返回值)作为resolved状态数据,应用到最新的Promise中;如果后续处理函数发生错误,则把返回值作为rejected状态数据,应用到新的Promise中。

    const pro1 = new Promise((resolve, reject) => {
        // resolve(1);
        reject(3);
    })
    
    const pro2 = pro1.then(data => data * 2, err => err * 3);
    
    pro2.then(data => console.log("data",data), err => console.log("err",err));
    
    // data  9
    

    后续的Promise一定会等到前面的Promise有了后续处理结果后,才会变成已决状态。

    const pro1 = new Promise((resolve, reject) => {
        resolve(1);
    })
    
    const pro2 = new Promise((resolve, reject) => {
        resolve(2);
    })
    
    const pro3 = pro1.then(data => {
        return pro2;
    });
    
    pro3.then(data => console.log(data));
    // 2
    

    如果前面的Promise的后续处理,返回的是一个Promise,则返回的新的Promise状态和后续处理返回的Promise状态保持一致。

    
    
    
    function biaobai(god) {
        return new Promise(resolve => {
            console.log(`张三向${god},发出了表白短信`);
    
            setTimeout(() => {
                if(Math.random() < 0.3) {
                    // 同意
                    resolve(true);
                }else{
                    resolve(false);
                }
            },500)
        })
    }
    
    const gods = ["女神1", "女神2", "女神3", "女神4"];
    
    let pro;
    for(let i = 0; i < gods.length; i ++) {
        if(i === 0) {
            pro = biaobai(gods[i]);
        }
    
        pro = pro.then(data => {
            if(data === undefined) {
                return;
            }else if(data) {
                console.log(`${gods[i]}同意了`);
                return;
            }else{
                console.log(`${gods[i]}拒绝了`);
                if(i < gods.length - 1) {
                    return biaobai(gods[i + 1]);
                }
            }
        })
    }
    

    Promise 的其他api

    原型成员(实例成员)

    • then:注册一个后续处理函数,当 Promise 为 resolved 状态时运行该函数。

    • catch:注册一个后续处理函数,当 Promise 为 rejected 状态时运行该函数。

    • finally:[ES2018]注册一个后续处理函数(无参),当 Promise 为已决时运行该函数。

    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        // resolve(1); // then1 1   then1 2   finally1  finally2
    
        reject(1); // catch1 1   catch1 2   finally1  finally2
    })
    
    pro.then(data => console.log("then1", data * 1));
    pro.then(data => console.log("then1", data * 2));
    pro.catch(data => console.log("catch1", data * 1));
    pro.catch(data => console.log("catch1", data * 2));
    pro.finally(() => console.log("finally1"));
    pro.finally(() => console.log("finally2"));
    

    构造函数成员(静态成员)

    1. resolve(数据):该方法返回一个 resolved 状态的 Promise,传递的数据作为状态数据。

    特殊情况:如果传递的数据是 Promise,则直接返回传递的 Promise 对象。

    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        resolve(1); 
    })
    
    const p = Promise.resolve(pro);
    
    console.log(p === pro); // true
    

    2. reject(数据):该方法返回一个 rejected 状态的 Promise ,传递的数据作为状态数据。

    const pro = new Promise((resolve, reject) => {
        resolve(1); 
    })
    // 等效于
    const pro1 = Promise.resolve(1);
    
    // const pro = new Promise((resolve, reject) => {
    //     reject(1); 
    // })
    // 等效于
    // const pro1 = Promise.reject(1);
    

    3. all(iterable):这个方法返回一个新的 Promise 对象,该 Promise 对象在 iterable 参数对象里所有的 Promise 对象都成功的时候才会触发成功;

    function getRandom(min, max) {
        return Math.floor(Math.random() * (max - min)) + min;
    }
    
    const proms = [];
    
    for(let i = 0; i < 10; i ++) {
        proms.push(new Promise((resolve, reject) => {
            setTimeout(() => {
                console.log(i, "over");
                resolve(i);
            },getRandom(1000, 5000));
        }))
    }
    
    const pro = Promise.all(proms);
    
    pro.then(data => {
        console.log("全部完成", data);
    });
    
    console.log(proms);
    

    一旦有任何一个 iterable 里面的 Promise 对象失败则立即触发该 Promise 对象的失败;

    这个新的 Promise 对象在触发成功状态以后,会把一个包含 iterable 里所有 Promise 返回值的数组作为成功回调的返回值,顺序跟 iterable 的顺序保持一致;

    如果这个新的 Promise 对象触发了失败状态,它会把 iterable 里第一个触发失败的 Promise 对象的错误信息作为它的失败的错误信息,Promise.all 方法常被用于处理多个 Promise 对象的状态集合。

    // 李四心中有20个女神,他决定同时给20个女神表白,如果有女神同意,就拒绝其他的女神;
    // 并且,当所有的女神回复完成后,他要把所有的回复都记录到日志中进行分析
    // 用代码模拟以上场景
    
    function biaobai(god) {
        return new Promise(resolve => {
            console.log(`张三向${god},发出了表白短信`);
    
            setTimeout(() => {
                if(Math.random() < 0.3) {
                    // 同意
                    resolve(true);
                }else{
                    resolve(false);
                }
            },Math.floor(Math.random() * (3000 - 1000) + 1000))
        })
    }
    
    const proms = [];
    
    let argeeGod = null; // 同意的第一个女神
    
    for(let i = 0; i <= 20; i ++) {
        proms.push(biaobai(`女神${i}`).then(data => {
            // console.log(data);
            if(data) {     
                console.log(`女神${i}同意了`);
    
                if(argeeGod) {
                    console.log(`张三回复女神${i}:不好意思,发错了!`);
                }else{
                    argeeGod = `女神${i}`;
                    console.log(`张三回复女神${i}:那和我在一起吧!`);
                }
    
                return `女神${i}同意了`;
            }else{
                console.log(`女神${i}拒绝了`);
                return `女神${i}拒绝了`;
            }
        }))
    }
    
    Promise.all(proms).then(data => {
        console.log("over", data);
    })
    

    4. race(iterable):当 iterable 参数里的任意一个子 Promise 的成功或失败后,父 Promise 马上也会用子 Promise 的成功返回值或失败详情作为参数调用父 Promise 绑定的相应句柄,并返回该 Promise 对象。

    function getRandom(min, max) {
        return Math.floor(Math.random() * (max - min)) + min;
    }
    
    const proms = [];
    
    for(let i = 0; i < 10; i ++) {
        proms.push(new Promise((resolve, reject) => {
            setTimeout(() => {
                console.log(i, "over");
                resolve(i);
            },getRandom(1000, 5000));
        }))
    }
    
    const pro = Promise.race(proms);
    
    pro.then(data => {
        console.log("全部完成", data);
    });
    
    console.log(proms);
    

    Promise状态的特点

    Promise 异步操作有三种状态:pending(进行中)、fulfilled(已成功)和 rejected(已失败)。除了异步操作的结果,任何其他操作都无法改变这个状态。

    Promise 对象只有:从 pending 变为 fulfilled 和从 pending 变为 rejected 的状态改变。只要处于 fulfilled 和 rejected ,状态就不会再变了即 resolved(已定型)。

    then 方法接收两个函数作为参数,第一个参数是 Promise 执行成功时的回调,第二个参数是 Promise 执行失败时的回调,两个函数只会有一个被调用。

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