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ECMAScript 6 Promise对象

2016-09-20 17:15:18 更新

Promise的含义
基本用法
Promise.prototype.then()
Promise.prototype.catch()
Promise.all()
Promise.race()
Promise.resolve()
Promise.reject()
两个有用的附加方法
应用

Promise的含义

Promise是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。它由社区最早提出和实现，ES6将其写进了语言标准，统一了用法，原生提供了Promise对象。

所谓Promise，简单说就是一个容器，里面保存着某个未来才会结束的事件（通常是一个异步操作）的结果。从语法上说，Promise是一个对象，从它可以获取异步操作的消息。Promise提供统一的API，各种异步操作都可以用同样的方法进行处理。

Promise对象有以下两个特点。

（1）对象的状态不受外界影响。Promise对象代表一个异步操作，有三种状态：Pending（进行中）、Resolved（已完成，又称Fulfilled）和Rejected（已失败）。只有异步操作的结果，可以决定当前是哪一种状态，任何其他操作都无法改变这个状态。这也是Promise这个名字的由来，它的英语意思就是“承诺”，表示其他手段无法改变。

（2）一旦状态改变，就不会再变，任何时候都可以得到这个结果。Promise对象的状态改变，只有两种可能：从Pending变为Resolved和从Pending变为Rejected。只要这两种情况发生，状态就凝固了，不会再变了，会一直保持这个结果。就算改变已经发生了，你再对Promise对象添加回调函数，也会立即得到这个结果。这与事件（Event）完全不同，事件的特点是，如果你错过了它，再去监听，是得不到结果的。

有了Promise对象，就可以将异步操作以同步操作的流程表达出来，避免了层层嵌套的回调函数。此外，Promise对象提供统一的接口，使得控制异步操作更加容易。

Promise也有一些缺点。首先，无法取消Promise，一旦新建它就会立即执行，无法中途取消。其次，如果不设置回调函数，Promise内部抛出的错误，不会反应到外部。第三，当处于Pending状态时，无法得知目前进展到哪一个阶段（刚刚开始还是即将完成）。

如果某些事件不断地反复发生，一般来说，使用stream模式是比部署Promise更好的选择。

基本用法

ES6规定，Promise对象是一个构造函数，用来生成Promise实例。

下面代码创造了一个Promise实例。

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  // ... some code

  if (/* 异步操作成功 */){
    resolve(value);
  } else {
    reject(error);
  }
});

Promise构造函数接受一个函数作为参数，该函数的两个参数分别是resolve和reject。它们是两个函数，由JavaScript引擎提供，不用自己部署。

resolve函数的作用是，将Promise对象的状态从“未完成”变为“成功”（即从Pending变为Resolved），在异步操作成功时调用，并将异步操作的结果，作为参数传递出去；reject函数的作用是，将Promise对象的状态从“未完成”变为“失败”（即从Pending变为Rejected），在异步操作失败时调用，并将异步操作报出的错误，作为参数传递出去。

Promise实例生成以后，可以用then方法分别指定Resolved状态和Reject状态的回调函数。

promise.then(function(value) {
  // success
}, function(error) {
  // failure
});

then方法可以接受两个回调函数作为参数。第一个回调函数是Promise对象的状态变为Resolved时调用，第二个回调函数是Promise对象的状态变为Reject时调用。其中，第二个函数是可选的，不一定要提供。这两个函数都接受Promise对象传出的值作为参数。

下面是一个Promise对象的简单例子。

function timeout(ms) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(resolve, ms, 'done');
  });
}

timeout(100).then((value) => {
  console.log(value);
});

上面代码中，timeout方法返回一个Promise实例，表示一段时间以后才会发生的结果。过了指定的时间（ms参数）以后，Promise实例的状态变为Resolved，就会触发then方法绑定的回调函数。

Promise新建后就会立即执行。

let promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  console.log('Promise');
  resolve();
});

promise.then(function() {
  console.log('Resolved.');
});

console.log('Hi!');

// Promise
// Hi!
// Resolved

上面代码中，Promise新建后立即执行，所以首先输出的是“Promise”。然后，then方法指定的回调函数，将在当前脚本所有同步任务执行完才会执行，所以“Resolved”最后输出。

下面是异步加载图片的例子。

function loadImageAsync(url) {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    var image = new Image();

    image.onload = function() {
      resolve(image);
    };

    image.onerror = function() {
      reject(new Error('Could not load image at ' + url));
    };

    image.src = url;
  });
}

上面代码中，使用Promise包装了一个图片加载的异步操作。如果加载成功，就调用resolve方法，否则就调用reject方法。

下面是一个用Promise对象实现的Ajax操作的例子。

var getJSON = function(url) {
  var promise = new Promise(function(resolve, reject){
    var client = new XMLHttpRequest();
    client.open("GET", url);
    client.onreadystatechange = handler;
    client.responseType = "json";
    client.setRequestHeader("Accept", "application/json");
    client.send();

    function handler() {
      if (this.readyState !== 4) {
        return;
      }
      if (this.status === 200) {
        resolve(this.response);
      } else {
        reject(new Error(this.statusText));
      }
    };
  });

  return promise;
};

getJSON("/posts.json").then(function(json) {
  console.log('Contents: ' + json);
}, function(error) {
  console.error('出错了', error);
});

上面代码中，getJSON是对XMLHttpRequest对象的封装，用于发出一个针对JSON数据的HTTP请求，并且返回一个Promise对象。需要注意的是，在getJSON内部，resolve函数和reject函数调用时，都带有参数。

如果调用resolve函数和reject函数时带有参数，那么它们的参数会被传递给回调函数。reject函数的参数通常是Error对象的实例，表示抛出的错误；resolve函数的参数除了正常的值以外，还可能是另一个Promise实例，表示异步操作的结果有可能是一个值，也有可能是另一个异步操作，比如像下面这样。

var p1 = new Promise(function (resolve, reject) {
  // ...
});

var p2 = new Promise(function (resolve, reject) {
  // ...
  resolve(p1);
})

上面代码中，p1和p2都是Promise的实例，但是p2的resolve方法将p1作为参数，即一个异步操作的结果是返回另一个异步操作。

注意，这时p1的状态就会传递给p2，也就是说，p1的状态决定了p2的状态。如果p1的状态是Pending，那么p2的回调函数就会等待p1的状态改变；如果p1的状态已经是Resolved或者Rejected，那么p2的回调函数将会立刻执行。

var p1 = new Promise(function (resolve, reject) {
  setTimeout(() => reject(new Error('fail')), 3000)
})

var p2 = new Promise(function (resolve, reject) {
  setTimeout(() => resolve(p1), 1000)
})

p2
  .then(result => console.log(result))
  .catch(error => console.log(error))
// Error: fail

上面代码中，p1是一个Promise，3秒之后变为rejected。p2的状态在1秒之后改变，resolve方法返回的是p1。此时，由于p2返回的是另一个Promise，所以后面的then语句都变成针对后者（p1）。又过了2秒，p1变为rejected，导致触发catch方法指定的回调函数。

Promise.prototype.then()

Promise实例具有then方法，也就是说，then方法是定义在原型对象Promise.prototype上的。它的作用是为Promise实例添加状态改变时的回调函数。前面说过，then方法的第一个参数是Resolved状态的回调函数，第二个参数（可选）是Rejected状态的回调函数。

then方法返回的是一个新的Promise实例（注意，不是原来那个Promise实例）。因此可以采用链式写法，即then方法后面再调用另一个then方法。

getJSON("/posts.json").then(function(json) {
  return json.post;
}).then(function(post) {
  // ...
});

上面的代码使用then方法，依次指定了两个回调函数。第一个回调函数完成以后，会将返回结果作为参数，传入第二个回调函数。

采用链式的then，可以指定一组按照次序调用的回调函数。这时，前一个回调函数，有可能返回的还是一个Promise对象（即有异步操作），这时后一个回调函数，就会等待该Promise对象的状态发生变化，才会被调用。

getJSON("/post/1.json").then(function(post) {
  return getJSON(post.commentURL);
}).then(function funcA(comments) {
  console.log("Resolved: ", comments);
}, function funcB(err){
  console.log("Rejected: ", err);
});

上面代码中，第一个then方法指定的回调函数，返回的是另一个Promise对象。这时，第二个then方法指定的回调函数，就会等待这个新的Promise对象状态发生变化。如果变为Resolved，就调用funcA，如果状态变为Rejected，就调用funcB。

如果采用箭头函数，上面的代码可以写得更简洁。

getJSON("/post/1.json").then(
  post => getJSON(post.commentURL)
).then(
  comments => console.log("Resolved: ", comments),
  err => console.log("Rejected: ", err)
);

Promise.prototype.catch()

Promise.prototype.catch方法是.then(null, rejection)的别名，用于指定发生错误时的回调函数。

getJSON("/posts.json").then(function(posts) {
  // ...
}).catch(function(error) {
  // 处理 getJSON 和 前一个回调函数运行时发生的错误
  console.log('发生错误！', error);
});

上面代码中，getJSON方法返回一个Promise对象，如果该对象状态变为Resolved，则会调用then方法指定的回调函数；如果异步操作抛出错误，状态就会变为Rejected，就会调用catch方法指定的回调函数，处理这个错误。另外，then方法指定的回调函数，如果运行中抛出错误，也会被catch方法捕获。

p.then((val) => console.log("fulfilled:", val))
  .catch((err) => console.log("rejected:", err));

// 等同于
p.then((val) => console.log("fulfilled:", val))
  .then(null, (err) => console.log("rejected:", err));

下面是一个例子。

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  throw new Error('test');
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});
// Error: test

上面代码中，promise抛出一个错误，就被catch方法指定的回调函数捕获。注意，上面的写法与下面两种写法是等价的。

// 写法一
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  try {
    throw new Error('test');
  } catch(e) {
    reject(e);
  }
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});

// 写法二
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  reject(new Error('test'));
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});

比较上面两种写法，可以发现reject方法的作用，等同于抛出错误。

如果Promise状态已经变成Resolved，再抛出错误是无效的。

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  resolve('ok');
  throw new Error('test');
});
promise
  .then(function(value) { console.log(value) })
  .catch(function(error) { console.log(error) });
// ok

上面代码中，Promise在resolve语句后面，再抛出错误，不会被捕获，等于没有抛出。

Promise对象的错误具有“冒泡”性质，会一直向后传递，直到被捕获为止。也就是说，错误总是会被下一个catch语句捕获。

getJSON("/post/1.json").then(function(post) {
  return getJSON(post.commentURL);
}).then(function(comments) {
  // some code
}).catch(function(error) {
  // 处理前面三个Promise产生的错误
});

上面代码中，一共有三个Promise对象：一个由getJSON产生，两个由then产生。它们之中任何一个抛出的错误，都会被最后一个catch捕获。

一般来说，不要在then方法里面定义Reject状态的回调函数（即then的第二个参数），总是使用catch方法。

// bad
promise
  .then(function(data) {
    // success
  }, function(err) {
    // error
  });

// good
promise
  .then(function(data) { //cb
    // success
  })
  .catch(function(err) {
    // error
  });

上面代码中，第二种写法要好于第一种写法，理由是第二种写法可以捕获前面then方法执行中的错误，也更接近同步的写法（try/catch）。因此，建议总是使用catch方法，而不使用then方法的第二个参数。

跟传统的try/catch代码块不同的是，如果没有使用catch方法指定错误处理的回调函数，Promise对象抛出的错误不会传递到外层代码，即不会有任何反应。

var someAsyncThing = function() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    // 下面一行会报错，因为x没有声明
    resolve(x + 2);
  });
};

someAsyncThing().then(function() {
  console.log('everything is great');
});

上面代码中，someAsyncThing函数产生的Promise对象会报错，但是由于没有指定catch方法，这个错误不会被捕获，也不会传递到外层代码，导致运行后没有任何输出。注意，Chrome浏览器不遵守这条规定，它会抛出错误“ReferenceError: x is not defined”。

var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  resolve("ok");
  setTimeout(function() { throw new Error('test') }, 0)
});
promise.then(function(value) { console.log(value) });
// ok
// Uncaught Error: test

上面代码中，Promise指定在下一轮“事件循环”再抛出错误，结果由于没有指定使用try...catch语句，就冒泡到最外层，成了未捕获的错误。因为此时，Promise的函数体已经运行结束了，所以这个错误是在Promise函数体外抛出的。

Node.js有一个unhandledRejection事件，专门监听未捕获的reject错误。

process.on('unhandledRejection', function (err, p) {
  console.error(err.stack)
});

上面代码中，unhandledRejection事件的监听函数有两个参数，第一个是错误对象，第二个是报错的Promise实例，它可以用来了解发生错误的环境信息。。

需要注意的是，catch方法返回的还是一个Promise对象，因此后面还可以接着调用then方法。

var someAsyncThing = function() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    // 下面一行会报错，因为x没有声明
    resolve(x + 2);
  });
};

someAsyncThing()
.catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
})
.then(function() {
  console.log('carry on');
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]
// carry on

上面代码运行完catch方法指定的回调函数，会接着运行后面那个then方法指定的回调函数。如果没有报错，则会跳过catch方法。

Promise.resolve()
.catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
})
.then(function() {
  console.log('carry on');
});
// carry on

上面的代码因为没有报错，跳过了catch方法，直接执行后面的then方法。此时，要是then方法里面报错，就与前面的catch无关了。

catch方法之中，还能再抛出错误。

var someAsyncThing = function() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    // 下面一行会报错，因为x没有声明
    resolve(x + 2);
  });
};

someAsyncThing().then(function() {
  return someOtherAsyncThing();
}).catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
  // 下面一行会报错，因为y没有声明
  y + 2;
}).then(function() {
  console.log('carry on');
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]

上面代码中，catch方法抛出一个错误，因为后面没有别的catch方法了，导致这个错误不会被捕获，也不会传递到外层。如果改写一下，结果就不一样了。

someAsyncThing().then(function() {
  return someOtherAsyncThing();
}).catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
  // 下面一行会报错，因为y没有声明
  y + 2;
}).catch(function(error) {
  console.log('carry on', error);
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]
// carry on [ReferenceError: y is not defined]

上面代码中，第二个catch方法用来捕获，前一个catch方法抛出的错误。

Promise.all()

Promise.all方法用于将多个Promise实例，包装成一个新的Promise实例。

var p = Promise.all([p1, p2, p3]);

上面代码中，Promise.all方法接受一个数组作为参数，p1、p2、p3都是Promise对象的实例，如果不是，就会先调用下面讲到的Promise.resolve方法，将参数转为Promise实例，再进一步处理。（Promise.all方法的参数可以不是数组，但必须具有Iterator接口，且返回的每个成员都是Promise实例。）

p的状态由p1、p2、p3决定，分成两种情况。

（1）只有p1、p2、p3的状态都变成fulfilled，p的状态才会变成fulfilled，此时p1、p2、p3的返回值组成一个数组，传递给p的回调函数。

（2）只要p1、p2、p3之中有一个被rejected，p的状态就变成rejected，此时第一个被reject的实例的返回值，会传递给p的回调函数。

下面是一个具体的例子。

// 生成一个Promise对象的数组
var promises = [2, 3, 5, 7, 11, 13].map(function (id) {
  return getJSON("/post/" + id + ".json");
});

Promise.all(promises).then(function (posts) {
  // ...
}).catch(function(reason){
  // ...
});

上面代码中，promises是包含6个Promise实例的数组，只有这6个实例的状态都变成fulfilled，或者其中有一个变为rejected，才会调用Promise.all方法后面的回调函数。

下面是另一个例子。

const databasePromise = connectDatabase();

const booksPromise = databaseProimse
  .then(findAllBooks);

const userPromise = databasePromise
  .then(getCurrentUser);

Promise.all([
  booksPromise,
  userPromise
])
.then(([books, user]) => pickTopRecommentations(books, user));

上面代码中，booksPromise和userPromise是两个异步操作，只有等到它们的结果都返回了，才会触发pickTopRecommentations这个回调函数。

Promise.race()

Promise.race方法同样是将多个Promise实例，包装成一个新的Promise实例。

var p = Promise.race([p1,p2,p3]);

上面代码中，只要p1、p2、p3之中有一个实例率先改变状态，p的状态就跟着改变。那个率先改变的Promise实例的返回值，就传递给p的回调函数。

Promise.race方法的参数与Promise.all方法一样，如果不是Promise实例，就会先调用下面讲到的Promise.resolve方法，将参数转为Promise实例，再进一步处理。

下面是一个例子，如果指定时间内没有获得结果，就将Promise的状态变为reject，否则变为resolve。

var p = Promise.race([
  fetch('/resource-that-may-take-a-while'),
  new Promise(function (resolve, reject) {
    setTimeout(() => reject(new Error('request timeout')), 5000)
  })
])
p.then(response => console.log(response))
p.catch(error => console.log(error))

上面代码中，如果5秒之内fetch方法无法返回结果，变量p的状态就会变为rejected，从而触发catch方法指定的回调函数。

Promise.resolve()

有时需要将现有对象转为Promise对象，Promise.resolve方法就起到这个作用。

var jsPromise = Promise.resolve($.ajax('/whatever.json'));

上面代码将jQuery生成的deferred对象，转为一个新的Promise对象。

Promise.resolve等价于下面的写法。

Promise.resolve('foo')
// 等价于
new Promise(resolve => resolve('foo'))

Promise.resolve方法的参数分成四种情况。

（1）参数是一个Promise实例

如果参数是Promise实例，那么Promise.resolve将不做任何修改、原封不动地返回这个实例。

（2）参数是一个thenable对象

thenable对象指的是具有then方法的对象，比如下面这个对象。

let thenable = {
  then: function(resolve, reject) {
    resolve(42);
  }
};

Promise.resolve方法会将这个对象转为Promise对象，然后就立即执行thenable对象的then方法。

let thenable = {
  then: function(resolve, reject) {
    resolve(42);
  }
};

let p1 = Promise.resolve(thenable);
p1.then(function(value) {
  console.log(value);  // 42
});

上面代码中，thenable对象的then方法执行后，对象p1的状态就变为resolved，从而立即执行最后那个then方法指定的回调函数，输出42。

（3）参数不是具有then方法的对象，或根本就不是对象

如果参数是一个原始值，或者是一个不具有then方法的对象，则Promise.resolve方法返回一个新的Promise对象，状态为Resolved。

var p = Promise.resolve('Hello');

p.then(function (s){
  console.log(s)
});
// Hello

上面代码生成一个新的Promise对象的实例p。由于字符串Hello不属于异步操作（判断方法是它不是具有then方法的对象），返回Promise实例的状态从一生成就是Resolved，所以回调函数会立即执行。Promise.resolve方法的参数，会同时传给回调函数。

（4）不带有任何参数

Promise.resolve方法允许调用时不带参数，直接返回一个Resolved状态的Promise对象。

所以，如果希望得到一个Promise对象，比较方便的方法就是直接调用Promise.resolve方法。

var p = Promise.resolve();

p.then(function () {
  // ...
});

上面代码的变量p就是一个Promise对象。

需要注意的是，立即resolve的Promise对象，是在本轮“事件循环”（event loop）的结束时，而不是在下一轮“事件循环”的开始时。

setTimeout(function () {
  console.log('three');
}, 0);

Promise.resolve().then(function () {
  console.log('two');
});

console.log('one');

// one
// two
// three

上面代码中，setTimeout(fn, 0)在下一轮“事件循环”开始时执行，Promise.resolve()在本轮“事件循环”结束时执行，console.log(’one‘)则是立即执行，因此最先输出。

Promise.reject()

Promise.reject(reason)方法也会返回一个新的Promise实例，该实例的状态为rejected。它的参数用法与Promise.resolve方法完全一致。

var p = Promise.reject('出错了');
// 等同于
var p = new Promise((resolve, reject) => reject('出错了'))

p.then(null, function (s){
  console.log(s)
});
// 出错了

上面代码生成一个Promise对象的实例p，状态为rejected，回调函数会立即执行。

两个有用的附加方法

ES6的Promise API提供的方法不是很多，有些有用的方法可以自己部署。下面介绍如何部署两个不在ES6之中、但很有用的方法。

done()

Promise对象的回调链，不管以then方法或catch方法结尾，要是最后一个方法抛出错误，都有可能无法捕捉到（因为Promise内部的错误不会冒泡到全局）。因此，我们可以提供一个done方法，总是处于回调链的尾端，保证抛出任何可能出现的错误。

asyncFunc()
  .then(f1)
  .catch(r1)
  .then(f2)
  .done();

它的实现代码相当简单。

Promise.prototype.done = function (onFulfilled, onRejected) {
  this.then(onFulfilled, onRejected)
    .catch(function (reason) {
      // 抛出一个全局错误
      setTimeout(() => { throw reason }, 0);
    });
};

从上面代码可见，done方法的使用，可以像then方法那样用，提供Fulfilled和Rejected状态的回调函数，也可以不提供任何参数。但不管怎样，done都会捕捉到任何可能出现的错误，并向全局抛出。

finally()

finally方法用于指定不管Promise对象最后状态如何，都会执行的操作。它与done方法的最大区别，它接受一个普通的回调函数作为参数，该函数不管怎样都必须执行。

下面是一个例子，服务器使用Promise处理请求，然后使用finally方法关掉服务器。

server.listen(0)
  .then(function () {
    // run test
  })
  .finally(server.stop);

它的实现也很简单。

Promise.prototype.finally = function (callback) {
  let P = this.constructor;
  return this.then(
    value  => P.resolve(callback()).then(() => value),
    reason => P.resolve(callback()).then(() => { throw reason })
  );
};

上面代码中，不管前面的Promise是fulfilled还是rejected，都会执行回调函数callback。

应用

加载图片

我们可以将图片的加载写成一个Promise，一旦加载完成，Promise的状态就发生变化。

const preloadImage = function (path) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    var image = new Image();
    image.onload  = resolve;
    image.onerror = reject;
    image.src = path;
  });
};

Generator函数与Promise的结合

使用Generator函数管理流程，遇到异步操作的时候，通常返回一个Promise对象。

function getFoo () {
  return new Promise(function (resolve, reject){
    resolve('foo');
  });
}

var g = function* () {
  try {
    var foo = yield getFoo();
    console.log(foo);
  } catch (e) {
    console.log(e);
  }
};

function run (generator) {
  var it = generator();

  function go(result) {
    if (result.done) return result.value;

    return result.value.then(function (value) {
      return go(it.next(value));
    }, function (error) {
      return go(it.throw(error));
    });
  }

  go(it.next());
}

run(g);

上面代码的Generator函数g之中，有一个异步操作getFoo，它返回的就是一个Promise对象。函数run用来处理这个Promise对象，并调用下一个next方法。

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