Promise的实现原理

Promise 是 JavaScript 中用于处理异步操作的核心机制。它的实现原理基于 状态机回调函数,通过封装异步操作的状态和结果,提供了一种更优雅的方式来处理异步代码。以下是 Promise 的实现原理详解:


1. Promise 的核心概念

  • 状态

    • Promise 有三种状态:
      1. Pending(等待):初始状态,既不是成功也不是失败。
      2. Fulfilled(已完成):操作成功完成。
      3. Rejected(已拒绝):操作失败。
    • 状态一旦改变,就不可逆(从 PendingFulfilledRejected)。
    • PromiseFulfilledRejected 时会有一个对应的值(valuereason)。
  • 链式调用

    • 通过 thencatchfinally 方法,可以实现链式调用。

2. Promise 的基本实现

以下是 Promise 的简化实现,帮助理解其核心原理:

class MyPromise {
    constructor(executor) {
        this.state = 'pending'; // 初始状态
        this.value = undefined; // 成功时的值
        this.reason = undefined; // 失败时的原因
        this.onFulfilledCallbacks = []; // 成功回调队列
        this.onRejectedCallbacks = []; // 失败回调队列

        const resolve = (value) => {
            if (this.state === 'pending') {
                this.state = 'fulfilled';
                this.value = value;
                this.onFulfilledCallbacks.forEach((fn) => fn());
            }
        };

        const reject = (reason) => {
            if (this.state === 'pending') {
                this.state = 'rejected';
                this.reason = reason;
                this.onRejectedCallbacks.forEach((fn) => fn());
            }
        };

        try {
            executor(resolve, reject); // 执行 executor
        } catch (error) {
            reject(error); // 捕获同步错误
        }
    }

    then(onFulfilled, onRejected) {
        if (this.state === 'fulfilled') {
            onFulfilled(this.value);
        } else if (this.state === 'rejected') {
            onRejected(this.reason);
        } else {
            // 如果状态是 pending,将回调存入队列
            this.onFulfilledCallbacks.push(() => onFulfilled(this.value));
            this.onRejectedCallbacks.push(() => onRejected(this.reason));
        }
    }
}

3. Promise 的链式调用

Promise 的链式调用是通过 then 方法返回一个新的 Promise 实现的。以下是链式调用的实现:

then(onFulfilled, onRejected) {
    const promise2 = new MyPromise((resolve, reject) => {
        if (this.state === 'fulfilled') {
            setTimeout(() => {
                try {
                    const x = onFulfilled(this.value);
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (error) {
                    reject(error);
                }
            }, 0);
        } else if (this.state === 'rejected') {
            setTimeout(() => {
                try {
                    const x = onRejected(this.reason);
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (error) {
                    reject(error);
                }
            }, 0);
        } else {
            this.onFulfilledCallbacks.push(() => {
                setTimeout(() => {
                    try {
                        const x = onFulfilled(this.value);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (error) {
                        reject(error);
                    }
                }, 0);
            });
            this.onRejectedCallbacks.push(() => {
                setTimeout(() => {
                    try {
                        const x = onRejected(this.reason);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (error) {
                        reject(error);
                    }
                }, 0);
            });
        }
    });

    return promise2;
}
resolvePromise 函数

resolvePromise 用于处理 then 方法返回的值(可能是 Promise 或其他值):

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
    if (promise2 === x) {
        return reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise'));
    }

    if (x instanceof MyPromise) {
        x.then(resolve, reject);
    } else {
        resolve(x);
    }
}

4. Promise 的异步执行

  • Promise 的回调函数(thencatch)是异步执行的,即使 Promise 已经处于 fulfilledrejected 状态。
  • 在实现中,使用 setTimeout 模拟异步行为。

5. Promise 的其他方法

catch

catchthen(null, onRejected) 的语法糖:

catch(onRejected) {
    return this.then(null, onRejected);
}
finally

finally 无论 Promise 是成功还是失败都会执行:

finally(callback) {
    return this.then(
        (value) => MyPromise.resolve(callback()).then(() => value),
        (reason) => MyPromise.resolve(callback()).then(() => { throw reason; })
    );
}
静态方法
  • Promise.resolve:返回一个已完成的 Promise
  • Promise.reject:返回一个已拒绝的 Promise
  • Promise.all:等待所有 Promise 完成。
  • Promise.race:返回第一个完成的 Promise

6. 完整实现

以下是 Promise 的完整实现(简化版):

class MyPromise {
    constructor(executor) {
        this.state = 'pending';
        this.value = undefined;
        this.reason = undefined;
        this.onFulfilledCallbacks = [];
        this.onRejectedCallbacks = [];

        const resolve = (value) => {
            if (this.state === 'pending') {
                this.state = 'fulfilled';
                this.value = value;
                this.onFulfilledCallbacks.forEach((fn) => fn());
            }
        };

        const reject = (reason) => {
            if (this.state === 'pending') {
                this.state = 'rejected';
                this.reason = reason;
                this.onRejectedCallbacks.forEach((fn) => fn());
            }
        };

        try {
            executor(resolve, reject);
        } catch (error) {
            reject(error);
        }
    }

    then(onFulfilled, onRejected) {
        const promise2 = new MyPromise((resolve, reject) => {
            if (this.state === 'fulfilled') {
                setTimeout(() => {
                    try {
                        const x = onFulfilled(this.value);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (error) {
                        reject(error);
                    }
                }, 0);
            } else if (this.state === 'rejected') {
                setTimeout(() => {
                    try {
                        const x = onRejected(this.reason);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (error) {
                        reject(error);
                    }
                }, 0);
            } else {
                this.onFulfilledCallbacks.push(() => {
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            const x = onFulfilled(this.value);
                            resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                        } catch (error) {
                            reject(error);
                        }
                    }, 0);
                });
                this.onRejectedCallbacks.push(() => {
                    setTimeout(() => {
                        try {
                            const x = onRejected(this.reason);
                            resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                        } catch (error) {
                            reject(error);
                        }
                    }, 0);
                });
            }
        });

        return promise2;
    }

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

    finally(callback) {
        return this.then(
            (value) => MyPromise.resolve(callback()).then(() => value),
            (reason) => MyPromise.resolve(callback()).then(() => { throw reason; })
        );
    }

    static resolve(value) {
        return new MyPromise((resolve) => resolve(value));
    }

    static reject(reason) {
        return new MyPromise((resolve, reject) => reject(reason));
    }
}

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
    if (promise2 === x) {
        return reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise'));
    }

    if (x instanceof MyPromise) {
        x.then(resolve, reject);
    } else {
        resolve(x);
    }
}

总结

  • Promise 的核心是基于状态机和回调队列实现的。
  • 通过 then 方法实现链式调用,每次调用返回一个新的 Promise
  • Promise 的回调是异步执行的,通过 setTimeout 模拟。
  • Promise 的实现还包括错误处理、静态方法(如 resolvereject)等。
### Promise 实现原理JavaScript 源码解析 #### 一、Promise 的基本概念 Promise 是一种异步编程解决方案,它遵循 Promises/A+ 规范[^1]。其核心在于封装了一个可能具有延迟的结果的操作,并提供了统一的接口来处理这些操作的成功或失败。 #### 二、Promise 的状态管理 Promise 对象有三种主要的状态: - **Pending**: 初始状态,既未完成也未失败。 - **Fulfilled**: 成功状态,表示操作成功完成。 - **Rejected**: 失败状态,表示操作未能完成并抛出了错误。 一旦状态从 Pending 变更为 Fulfilled 或 Rejected,则该状态不可逆[^4]。 #### 三、Promise 的核心方法实现 以下是 Promise 的几个重要方法及其工作原理: ##### 1. `then` 方法 `then` 方法用于注册当 Promise 被解决时要执行的回调函数。它的返回值也是一个新的 Promise 实例,从而支持链式调用[^2]。 ```javascript // 示例代码展示 then 方法的工作机制 new Promise((resolve) => { resolve('你好'); }).then((res) => { console.log(res); // 输出 '你好' }); ``` ##### 2. `catch` 方法 `catch` 方法专门用来捕获 Promise 链中的异常。其实质是对 `then` 方法的一个简化版本,仅接收拒绝回调作为参数[^3]。 ```javascript // catch 方法的核心逻辑 Promise.prototype.catch = function(onRejected) { return this.then(null, onRejected); }; ``` ##### 3. `finally` 方法 无论 Promise 是否被解决或拒绝,`finally` 方法都会被执行。它是基于 `then` 方法的一种扩展,主要用于清理资源或其他无关业务逻辑的任务。 ```javascript // finally 方法模拟实现 Promise.prototype.finally = function(callback) { return this.then( (value) => Promise.resolve(callback()).then(() => value), (reason) => Promise.resolve(callback()).then(() => { throw reason }) ); }; ``` #### 四、静态方法的功能剖析 除了实例方法外,Promise 还提供了一些常用的静态方法: ##### 1. `Promise.resolve(value)` 如果传入的是一个已经存在的 Promise,则直接返回这个 Promise;如果是其他类型的值,则将其转换为已解决的 Promise。 ```javascript const resolvedValue = Promise.resolve(42).then((val) => val); // 返回值为 42 ``` ##### 2. `Promise.reject(reason)` 创建一个带有指定原因的拒绝态 Promise。 ```javascript const rejectedReason = Promise.reject(new Error('Error occurred')); rejectedReason.catch(err => console.error(err.message)); // 打印 'Error occurred' ``` ##### 3. `Promise.all(iterable)` 接受一个可迭代对象(如数组),只有所有的 Promise 都解决了才会继续往下走,否则立即进入 Reject 状态。 ```javascript Promise.all([Promise.resolve(1), Promise.resolve(2)]).then(results => console.log(results)); // 结果为 [1, 2] ``` #### 五、完整的简易版 Promise 实现 下面给出一个简单的 Promise实现,涵盖了上述提到的主要功能: ```javascript class MyPromise { constructor(executor) { this.state = 'pending'; this.value = undefined; this.reason = undefined; const resolve = (value) => { if (this.state === 'pending') { this.state = 'fulfilled'; this.value = value; } }; const reject = (reason) => { if (this.state === 'pending') { this.state = 'rejected'; this.reason = reason; } }; try { executor(resolve, reject); } catch (error) { reject(error); } } then(onFulfilled, onRejected) { return new MyPromise((resolve, reject) => { if (this.state === 'fulfilled') { setTimeout(() => { try { resolve(onFulfilled(this.value)); } catch (err) { reject(err); } }, 0); } if (this.state === 'rejected') { setTimeout(() => { try { reject(onRejected(this.reason)); } catch (err) { reject(err); } }, 0); } }); } catch(onRejected) { return this.then(null, onRejected); } } ``` 此代码片段展示了如何手动构建一个符合 Promises/A+ 标准的基础 Promise 架构[^5]。 ---
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