大白话讲解Promise(二)理解Promise规范

上一篇我们讲解了ES6中Promise的用法,但是知道了用法还远远不够,作为一名专业的前端工程师,还必须通晓原理。所以,为了补全我们关于Promise的知识树,有必要理解Promise/A+规范,理解了它你才能知道Promise内部是怎么回事,我们ES6中的Promise是如何一路走来的。
网上关于Promise/A+的翻译文档很多,所以我就不翻译一次了,本篇的目的在于为文档增加一些标注,以帮助我们更好的理解。翻译内容引用自:http://malcolmyu.github.io/malnote/2015/06/12/Promises-A-Plus/,部分我认为不太合适的有作修改。
 

术语


Promise

promise 是一个拥有 then 方法的对象或函数,其行为符合本规范;

thenable

是一个定义了 then 方法的对象或函数,文中译作“拥有 then 方法”;

值(value)

指任何 JavaScript 的合法值(包括 undefined , thenable 和 promise);

异常(exception)

是使用 throw 语句抛出的一个值。

拒绝原因(reason)

表示一个 promise 的拒绝原因。

要求


 
Promise 的状态
一个 Promise 的当前状态必须为以下三种状态中的一种:等待态(Pending)完成态(Fulfilled)和完成态(Rejected)

等待态(Pending)

处于等待态时,promise 需满足以下条件:

  • 可以迁移至完成态或拒绝态
完成态(Fulfilled)
处于完成态时,promise 需满足以下条件:
  • 不能迁移至其他任何状态
  • 必须拥有一个不可变的终值

拒绝态(Rejected)

处于拒绝态时,promise 需满足以下条件:

  • 不能迁移至其他任何状态
  • 必须拥有一个不可变的据因

这里的不可变指的是恒等(即可用 === 判断相等),而不是意味着更深层次的不可变(译者注: 盖指当 value 或 reason 不是基本值时,只要求其引用地址相等,但属性值可被更改)。

Then 方法

一个 promise 必须提供一个 then 方法以访问其当前值、终值和据因。

promise 的 then 方法接受两个参数:
promise.then(onFulfilled, onRejected)
参数可选

onFulfilled 和 onRejected 都是可选参数。

  • 如果 onFulfilled 不是函数,其必须被忽略
  • 如果 onRejected 不是函数,其必须被忽略
注:如果我们只想传onRejected而不想传onFulfilled,可以这么写:pormise.then(null, onRejected)

onFulfilled 特性

如果 onFulfilled 是函数:

  • 当 promise 执行结束后其必须被调用,其第一个参数为 promise 的终值
  • 在 promise 执行结束前其不可被调用
  • 其调用次数不可超过一次

onRejected 特性

如果 onRejected 是函数:

  • 当 promise 被拒绝执行后其必须被调用,其第一个参数为 promise 的据因
  • 在 promise 被拒绝执行前其不可被调用
  • 其调用次数不可超过一次

调用时机

onFulfilled 和 onRejected 只有在执行环境堆栈仅包含平台代码时才可被调用 注1

调用要求

onFulfilled 和 onRejected 必须被作为函数调用(即没有 this 值)注2
 
注:也就是说,我们在promise中就别用this了。

多次调用

then 方法可以被同一个 promise 调用多次

  • 当 promise 成功执行时,所有 onFulfilled 需按照其注册顺序依次回调
  • 当 promise 被拒绝执行时,所有的 onRejected 需按照其注册顺序依次回调
注:这里解释了我们可以链式调用,promise.then().then().then()

返回

then 方法必须返回一个 promise 对象 注3
promise2 = promise1.then(onFulfilled, onRejected);
注:这就是我们能够进行链式调用的原因,因为then方法返回的还是一个promise对象。
如果 onFulfilled 或者 onRejected 返回一个值 x ,则运行下面的 Promise 解决过程[[Resolve]](promise2, x)
  • 如果 onFulfilled 或者 onRejected 抛出一个异常 e ,则 promise2 必须拒绝执行,并返回拒因 e
  • 如果 onFulfilled 不是函数且 promise1 成功执行, promise2 必须成功执行并返回相同的值
  • 如果 onRejected 不是函数且 promise1 拒绝执行, promise2 必须拒绝执行并返回相同的据因

译者注: 理解上面的“返回”部分非常重要,即:不论 promise1 被 reject 还是被 resolve 时 promise2 都会被 resolve,只有出现异常时才会被 rejected

Promise 解决过程

Promise 解决过程 是一个抽象的操作,其需输入一个 promise 和一个值,我们表示为 [[Resolve]](promise, x),如果 x 有then 方法且看上去像一个 Promise ,解决程序即尝试使 promise 接受 x 的状态;否则其用 x 的值来执行 promise 。

这种 thenable 的特性使得 Promise 的实现更具有通用性:只要其暴露出一个遵循 Promise/A+ 协议的 then 方法即可;这同时也使遵循 Promise/A+ 规范的实现可以与那些不太规范但可用的实现能良好共存。

运行 [[Resolve]](promise, x) 需遵循以下步骤:

x 与 promise 相等

如果 promise 和 x 指向同一对象,以 TypeError 为据因拒绝执行 promise

x 为 Promise

如果 x 为 Promise ,则使 promise 接受 x 的状态 注4

  • 如果 x 处于等待态, promise 需保持为等待态直至 x 被执行或拒绝
  • 如果 x 处于完成态,用相同的值执行 promise
  • 如果 x 处于拒绝态,用相同的据因拒绝 promise
注:这里就是解释我们链式调用then时,可以继续进行异步操作,只要在onFulfilled中继续返回一个promise对象即可。例如:
x 为对象或函数

如果 x 为对象或者函数:

  • 把 x.then 赋值给 then 注5
  • 如果取 x.then 的值时抛出错误 e ,则以 e 为据因拒绝 promise
  • 如果 then 是函数,将 x 作为函数的作用域 this 调用之。传递两个回调函数作为参数,第一个参数叫做 resolvePromise ,第二个参数叫做 rejectPromise:
    • 如果 resolvePromise 以值 y 为参数被调用,则运行 [[Resolve]](promise, y)
    • 如果 rejectPromise 以据因 r 为参数被调用,则以据因 r 拒绝 promise
    • 如果 resolvePromise 和 rejectPromise 均被调用,或者被同一参数调用了多次,则优先采用首次调用并忽略剩下的调用
    • 如果调用 then 方法抛出了异常 e
      • 如果 resolvePromise 或 rejectPromise 已经被调用,则忽略之
      • 否则以 e 为据因拒绝 promise
    • 如果 then 不是函数,以 x 为参数执行 promise
  • 如果 x 不为对象或者函数,以 x 为参数执行 promise

如果一个 promise 被一个循环的 thenable 链中的对象解决,而 [[Resolve]](promise, thenable) 的递归性质又使得其被再次调用,根据上述的算法将会陷入无限递归之中。算法虽不强制要求,但也鼓励施者检测这样的递归是否存在,若检测到存在则以一个可识别的TypeError 为据因来拒绝 promise 注6

注释


  • 注1 这里的平台代码指的是引擎、环境以及 promise 的实施代码。实践中要确保 onFulfilled 和 onRejected 方法异步执行,且应该在 then 方法被调用的那一轮事件循环之后的新执行栈中执行。这个事件队列可以采用“宏任务(macro-task)”机制或者“微任务(micro-task)”机制来实现。由于 promise 的实施代码本身就是平台代码(译者注: 即都是 JavaScript),故代码自身在处理在处理程序时可能已经包含一个任务调度队列或『跳板』)。

    译者注: 这里提及了 macrotask 和 microtask 两个概念,这表示异步任务的两种分类。在挂起任务时,JS 引擎会将所有任务按照类别分到这两个队列中,首先在 macrotask 的队列(这个队列也被叫做 task queue)中取出第一个任务,执行完毕后取出 microtask 队列中的所有任务顺序执行;之后再取 macrotask 任务,周而复始,直至两个队列的任务都取完。

    两个类别的具体分类如下:

    • macro-task: script(整体代码), setTimeoutsetIntervalsetImmediate, I/O, UI rendering
    • micro-task: process.nextTickPromises(这里指浏览器实现的原生 Promise), Object.observe,MutationObserver

      详见 stackoverflow 解答 或 这篇博客

  • 注2 也就是说在 严格模式(strict) 中,函数 this 的值为 undefined ;在非严格模式中其为全局对象。

  • 注3 代码实现在满足所有要求的情况下可以允许 promise2 === promise1 。每个实现都要文档说明其是否允许以及在何种条件下允许 promise2 === promise1 。

  • 注4 总体来说,如果 x 符合当前实现,我们才认为它是真正的 promise 。这一规则允许那些特例实现接受符合已知要求的 Promises 状态。

  • 注5 这步我们先是存储了一个指向 x.then 的引用,然后测试并调用该引用,以避免多次访问 x.then 属性。这种预防措施确保了该属性的一致性,因为其值可能在检索调用时被改变。

  • 注6 实现不应该对 thenable 链的深度设限,并假定超出本限制的递归就是无限循环。只有真正的循环递归才应能导致 TypeError 异常;如果一条无限长的链上 thenable 均不相同,那么递归下去永远是正确的行为。
补充:Promise/A+并未规定all和race方法,也就是说这两个方法是ES6自己增加的了。因为Promise/A+只是规范,ES6是做了自己的实现,当然可以自己加了。实现Promise规范的库有很多,比如jquery、dojo等,jquery在实现的时候还增加了更多的方法,我们在下一篇会做讲解。网上也有不少朋友自己实现过Promise/A+,列出来供大家参考:
对于规范,有些同学不太想看,我平时在面试的时候问起一些规范相关的问题,大多数面试者都回答不来。有些人或许会说,作为司机会开车不就行了,难道要知道汽车是怎么造的吗?那我这里想反问一下,你准备当一辈子司机吗?对于规范可以不那么充分研究,但是起码得知道关键部分,有这样一个意识,对于以后自己成长为大牛也有所帮助。
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