JavaScript/Node.JS中的Promises详解
- 小云云原创
- 2018-03-19 14:45:201371浏览
Promise 对象用来进行延迟(deferred) 和 异步(asynchronous) 计算。本文主要和大家分享JavaScript/Node.JS中的Promises详解，希望能帮助到大家。
一个 Promise 处于以下三种状态之一:
pending: 初始状态, 非 fulfilled 或 rejected.
fulfilled: 成功的操作.
rejected: 失败的操作.
Promise 接口表示为一个值的代理，这个值在promise创建时未必已知. 它允许你将 handlers 与一个异步 action 最终的成功或失败状态关联起来. 这使得异步方法可以像同步方法那样返回值: 异步方法返回一个在未来某个时刻拥有一个值的 promise 来替代最终返回值.
pending状态的promise既可带着一个值成为 fulfilled 状态，也可带着一个reason成为 rejected 状态. 任意情况发生时, 通过promise的 then 方法所排列(queued up)的相应handlers 就会被调用. (当绑定相应的 handler 时，如果 promise 已经处于 fulfilled 或 rejected 状态这个 handler 将会被调用, 所以在异步操作的完成和它的 handler 的绑定之间不存在竞争条件.)
因为 Promise.prototype.then 和 Promise.prototype.catch 方法返回 promises, 所以它们可以被链式调用—一种被称为 composition 的操作.
Promise 为何出现？
简单的说，Promise 被当成 callback hell 的救命仙丹。
回调函数是JavaScript的一大特色！ node.js官方的api基本都是以会回调方式传递函数返回值。习惯同步编程的对这种异步方式多少会产生水土不服，而且层层嵌套，不知不觉就建造起了一座高高的回调金字塔。针对这种普遍问题，Promise应势而生！
Promise 基本用法
创建 Promise
promise.then(function(result) {
console.log(result); // “完美！”
}, function(err) {
console.log(err); // Error: "出问题了"
});“then”接受两个参数，成功的时候调用一个，失败的时候调用另一个，两个都是可选的，所以你可以只处理成功的情况或者失败的情况。
Promise 实践
值的处理
你可以对结果做些修改然后返回一个新值：
getJSON('story.json').then(function(story) {
return getJSON(story.chapterUrls[0]);
}).then(function(chapter1) {
console.log("Got chapter 1!", chapter1);
});你返回一个“类 Promise”的对象
get('story.json').then(function(response) {
console.log("Success!", response);
}, function(error) {
console.log("Failed!", error);
});你还可以使用“catch”：
asyncThing1().then(function() {
return asyncThing2();
}).then(function() {
return asyncThing3();
}).catch(function(err) {
return asyncRecovery1();
}).then(function() {
return asyncThing4();
}, function(err) {
return asyncRecovery2();
}).catch(function(err) {
console.log("Don't worry about it");
}).then(function() {
console.log("All done!");
});Promise API 参考
静态方法
Promise.resolve(promise);
返回一个 Promise（当且仅当 promise.constructor == Promise）
Promise.resolve(thenable);
从 thenable 对象创建一个新的 Promise。一个 thenable（类 Promise）对象是一个带有“then”方法的对象。
Promise.resolve(obj);
创建一个以 obj 为肯定结果的 Promise。
Promise.reject(obj);
创建一个以 obj 为否定结果的 Promise。为了一致性和调试便利（如堆栈追踪），obj 应该是一个 Error 实例对象。
Promise.all(array);
创建一个 Promise，当且仅当传入数组中的所有 Promise 都肯定之后才肯定，如果遇到数组中的任何一个 Promise 以否定结束，则抛出否定结果。每个数组元素都会首先经过 Promise.resolve，所以数组可以包含类 Promise 对象或者其他对象。肯定结果是一个数组，包含传入数组中每个 Promise 的肯定结果（且保持顺序）；否定结果是传入数组中第一个遇到的否定结果。
Promise.race(array);
创建一个 Promise，当数组中的任意对象肯定时将其结果作为肯定结束，或者当数组中任意对象否定时将其结果作为否定结束。
Promise 的现行解决方案
其实已经有一些第三方库实现了 Promise 的功能：
Q
when
WinJS
RSVP.js
上面这些库和 JavaScript 原生 Promise 都遵守一个通用的、标准化的规范：Promises/A+，jQuery 有个类似的方法叫 Deferred，但不兼容 Promises/A+ 规范，于是会有点小问题，使用需谨慎。jQuery 还有一个 Promise 类型，它其实是 Deferred 的缩减版，所以也有同样问题。
目前的浏览器已经（部分）实现了 Promise。
Chrome 32、Opera 19 和 Firefox 29 以上的版本已经默认支持 Promise。由于是在 WebKit 内核中所以我们有理由期待下个版本的 Safari 也会支持，并且 IE 也在不断的开发中。
要在这两个浏览器上达到兼容标准 Promise，或者在其他浏览器以及 Node.js 中使用 Promise，可以看看这个polyfill（gzip 之后 2K）。
玩node的同志们都知道，当这门语言被提出来的时候，作为自己最为骄傲的异步机制，却被PHP和Python等战团喷得不成样子的是，他们嘲笑着nodejs那蠢蠢的无限嵌套，nodejs战团只能以我们只要性能！！！来安慰自己。
众所周知，javascript作为一个单线程语言，所有工作都是阻塞的，有好多人不理解为什么说是javascript是阻塞的，怎么可以做到异步机制呢？
举一个栗子
在我们平时可以接触到的情况下，我们可以用浏览器来触发XMLHttpRequest（Ajax）来异步获取数据，setTimeout、setInterval来完成定时任务，而这并不是javascript的语言来决定这些异步操作的，而是解释Javascript的浏览器来去操作线程作多线程操作的，可以把这些方法理解为浏览器抛出的多线程API。而nodejs是基于高性能v8来实现，它也是像浏览器一样，抛出了很多操作线程的API，从而来实现异步机制。
异步的机制可以让我们更为节省系统资源，并不需要为每一个请求去像PHP，Tomcat一样新开一个线程，node内部会有处理各种任务的线程（使用Net，File System，Timers 等很多模块来操作不同的线程），把不同的异步任务分发给各个任务线程，并会弹性地为线程分配硬件，这都是来自v8的高性能，也是为什么nodejs能面对高I/O情况的根本原因。
现实
到头来我们必须面对血淋淋的现实，当我初接触node的时候，代码也是这样写的
fs.readFile(MrFileFirst,"utf8",function(err,data1){
if(err){
//do err thing
}else{
fs.readFile(MrFileSecond,"utf8",function(err,data2){
if(err){
//do err thing
}else{
mongo.find(SomeQuery,function(err,data3){
if(err){
//do err thing
}else{
//do the real thing with [data1,data2,data3]
}
}) }
}) }})Oh,my god!好好的异步机制还是玩成了同步……而且惨不忍睹！仅仅只是想返回最后的三个数据，但是这个例子三个任务之间并没有关系嵌套，这样子强行把异步玩成同步的话，还是阻塞的代码，这段代码的工作时序大概在这样的：
和不用node并没有什么区别，完全是阻塞的。在平时我们可以碰到更多的关系层级的嵌套（下一步的操作要基于上一步的结果），这时才必须使用同步去完成任务，但是要是像上面这样写的话，我相信你会写到吐血的（我已经忘了我在代码中写过多个少if (err) {}了，因为node的底层API异步方法都是以err为第一个参数，使得上层所有异步方法都为这种模式）
进化
有人看不下去了，便自会有人站出来，我们渐渐地实现了从无到有的过程，我最开始接触的是阿里的
eventproxy：
var ep = require("eventproxy");ep.create("task1","task2","task3",function(result1,result2,result3){
//do the real thing with [result1,result2,result3]}).fail(function(e){
//do err thing});fs.readFile(MrFileFirst,"utf8",ep.done("task1"));fs.readFile(MrFileSecond,"utf8",ep.done("task2"));fs.readFile(MrFileThird,"utf8",ep.done("task3"));这样，就可以实现三个文件异步进行读取，并且在三个任务都完成时进行最终的工作，时序图如下图：
三个任务几乎同时触发（除去代码的触发时间），所以左边的三个点其实可以看作是一个点，而这三个任务都去同时异步进行，在三个任务都完成的时候，来触发最后的任务。
这才是node发挥出自己优点的地方，处理时间节省了很多（如果三个任务的时间消耗都为1，则时间缩减了2/3），这才是大node.js。
eventproxy也有更多的用法，可以去其npm上看看。
async
async是国外强大的异步模块，它的功能与eventproxy相似，但是维护速度与周期特别快，毕竟是用的人多呀，但是支持国产——是一种情怀，附介绍使用async的文章
http://blog.fens.me/nodejs-async/
再进化
人总是不知足的，而刚好是这个不知足，才让我们不停地去探索想要的、更为方便的东西。而这时，便有人想让自己写的代码复用性更高，同时也不想去写那么多的callback去嵌套，这时便有了Promiss/A+规范，其是：
An open standard for sound, interoperable JavaScript promises—by implementers, for implementers.
一个健全的通用JavaScript Promise开放标准，源于开发者，并归于开发者
在ES6中也新增了原生Promise的使用，而之前Promise库有promise，Q，bluebird等，在这些库中现在已经慢慢对ES6的原生Promise作了兼容，虽然ES6现在还没有大规模投入使用过程中。
在其中最为出名的则是bluebird和Q库，我使用的是bluebird，先贴一段bluebird的使用代码感受感受
bluebird：
//CAST//MrFileOne.txt//MrFileTow.txt//MrFileThree.txt//关系嵌套任务var Promise = require("bluebird"),
readFileAsync = Promise.promisify(require("fs").readFile);readFileAsync("MrFileOne.txt","utf8")
.then(function(data){
//if the data contains the path of MrFileTow
var path = ..... //do something with data
return readFileAsync(path,"utf8");
})
.then(function(data){
//if the data contains the path of MrFileThree
var path = ..... //do something with data
return readFileAsync(path,"utf8");
})
.then(function(data){
//get the data of MrFileThree
//do something
})
.catch(function(err){
console.log(err);
});//无关系汇总任务Promise.all([ readFileAsync("MrFileOne.txt","utf8"),
readFileAsync("MrFileTwo.txt","utf8"),
readFileAsync("MrFileThree.txt","utf8")
])
.then(function(datas){
//do something with three data form our actors
})
.catch(function(err){
console.log(err);
});有没有一下被这种写法所吸引，这就是Promise模块的魅力，它很优雅地将函数的回调写在了then里面，并为then返回一个新的Promise，以供下一次的then去回调本次返回的结果。
How
首先使用了方法：
readFileAsync = Promise.promisify(rquire("fs").readFile);这个方法则是为复制了readFile方法并为其增添了Promise机制，而Promise机制是什么呢？那就是为其添加Promise方法和属性后，让整个方法的返回值为一个Promise对象，我们可以通过Promise来调用then方法，来去对这个Promise方法的回调进行处理。在Promise中都默认的将第一个参数err放在了后面的catch中，使得我们再也不用写那么多的if(err)了。我们可以直接通过在then方法中通过函数参数来获取这个Promise的异步数据，从而进行下一步的处理。
而在then方法后，其返回的也是一个Promise对象，我们可以在其后再次进行then来获取上一个then的数据并进行处理。当然，我们也可以人为地去决定这个then的返回参数，但是整个then方法返回的都是一个Promise对象。
readFileAsync("MrFileOne.txt","utf8")
.then(function(data){
if(.....){ //data isn't what we want
Promise.reject("It's not correct data!");
}else{
return data;
}
})
.then(function(){
console.log("yeah! we got data!");
})
.catch(function(err){
console.log(err);
})在上面代码中，如果获取到的data并不是我们想要的，则我们可直接调用Promise.reject抛出一个ERROR，并直接交给catch来处理错误，所以在控制台我们能得到的是“It's not correct data!”，并不会得到“yeah! we got data!”，因为抛出错误后其之后的then方法并不会跟着执行。
More
当然我们也可以自定义多个catch来捕获不同的ERROR，对其作不同的处理，就像下面的一样
var customError = new Error(SOMENUMBER,SOMEDESCRIPTION)readFileAsync("MrFileOne.txt","utf8")
.then(function(data){
switch(data){
case CASE1： Promise.reject(customError);
case CASE2:
Promise.reject(new SyntaxError("noooooo!"));
}
})
.catch(customError,function(err){
//do with customError
})
.catch(SyntaxError,function(err){
//do with SyntaxError
})
.catch(function(err){
console.log(err);
})而更多的使用方法，可以在bluebird on npm里学习得到，相信你看了之后会爱上Promise的。
Q
Q模块也是一个非常优秀的Promise，它的实现原理和bluebird都大同小异，都是基于Promise/A+标准来扩展的，所以使用上甚至都是差不了多少的，选择哪一个就看个人爱好了。
Promise编程思想
重点来啦，我们先来看一段普通的代码
var obj = (function(){
var variable;
return {
get: function(){
return variable;
},
set: function(v){
variable = v;
}
}})();exports.get = obj.get;exports.set = obj.set;这个代码实现的是创建了一个闭包来储存变量，那么我在外部调用这个模块时，则可以去操作这个值，即实现了一个Scope变量，并把它封装了起来。
矛盾
根据我们以前的思想，这段代码看起来很正常，但是这时侯我要加一判断进去，即在get方法调用时，如果varibale为undefined，那么我则去做一个读文件的操作，从文件中将它读出来，并反回，你会怎么实现呢？
你会发现，通过以往的思维，你是无法做到这一方法的，那么使用异步思维去想想呢，好像有点门头：
get: function(callback){
if(varibale){
callback(varibale);
}else{
fs.readFile("SomeFile","utf8",function(err,data){
if(err){
//do with err
return;
}
callback(data);
}) }}这样……嗯咳咳，看起来似乎好像也许解决的还可以，但是你自己也会觉得，这其实糟透了，我们将原本的简单get函数更改得这么复杂。那么问题来了，谁会在使用的时候会想到这个get方法其实是一个回调的方法呢？你平时使用get时你会考虑说是这个里面有可以是回调吗？我们都是直接get()来获取它的返回值。
这就是我们自己给自己造成的矛盾和麻烦，这也是我以前曾经遇到的。
突破
那么在模块化的node里，我们怎么去实现这些不必要的麻烦呢？那就是用Promise思想去编写自己的代码，我们先试着用上面说到的bluebird来加工一下这段代码：
var Promise = require("bluebird"),
fs = require("fs");var obj = (function(){
var variable;
return {
get: function(){
if(variable){
return Promise.resolve(variable);
}
return Promise.promisify(fs.readFile)("SomeFile","utf8");
},
set: function(v){
return Promise.resolve(variable = v);
}
}});exports.get = obj.get;exports.set = obj.set;就是这么漂亮，使用Promise.resolve方法则是将变量转化为一个Promise对象，则是我们在外部对这个模块进行使用时，则要求我们使用Promise的思想去应用模块抛出的接口，比如：
var module = require("thisModule.js");module.get()
.then(function(data){
console.log(data);
module.set("new String");
return module.get;
})
.then(function(data){
console.log(data);
});当我们使用Promise思想去面对每一个接口的时候，我们可以完全不用考虑这个模块的代码是怎么写的，这个方法该怎么用才是对的，到底是回调还是赋值。我们可以很直接的在其模块方法后then来解决一切问题！不用关心前面的工作到底做了什么，怎么做的，到底是异步还是同步，只要我们将整个工作流程都使用Promise来做的话，那会轻松很多，而且代码的可读性会变得更好！
简直是神器啊！
使用Promise编程思想去和node玩耍，你会相信真爱就在眼前。同时我也相信在前端模块化加速的今天，Promise编程思想必定会渗透至前端的更多角落。
利
有了Promise的处理，因为在前端代码中最多的异步处理就是Ajax，它们都被包装为了Promise .then的风格。那么对于一部分同步的非异步处理呢？如localStorage、setTimeout、setInterval之类的方法。在大多数情况下，博主仍然推荐使用Promise的方式包装，使得项目Service的返回接口统一。这样也便于像上例中的多个异步任务的串行、并行处理。在Angular路由中对于只设置template的情况，也是这么处理的。
对于setTimeout、setInterval在Angular中都已经为我们内置了$timeout和$interval服务，它们就是一种Promise的封装。对于localStorage呢？可以采用$q.when方法来直接包装localStorage的返回值的为Promise接口，如下所示：
var data = $window.localStorage.getItem('data-api-key');
return $q.when(data);
整个项目的Service层的返回值都可以被封装为统一的风格使用了，项目变得更加的一致和统一。在需要多个Service同时并行或者串行处理的时候，也变得简单了，一致的使用方式。
对于延迟任务的Promise DSL语义化封装
在前面已经提到Promise是延迟到未来执行某些特定任务，在调用时候则给消费者返回一个”承诺“，消费者线程并不会被阻塞。在消费者接受到”承诺“之后，消费者就不用再关心这些任务是如何完成的，以及督促生产者的任务执行状态等。直到任务完成后，消费者手中的这个”承诺“就被兑现了。
对于这类延迟机制，在前端的UI交互中也是极其常见的。比如模态窗口的显示，对于用户在模态窗口中的交互结果并不可提前预知的，用户是点击”ok“按钮，或者是”cancel“按钮，这是一个未来将会发生的延迟事件。对于这类场景的处理，也是Promise所擅长的领域。在Angular-UI的Bootstrap的modal的实现也是基于Promise的封装。
$modal.open({
templateUrl: '/templates/modal.html',
controller: 'ModalController',
controllerAs: 'modal',
resolve: {
}
})
.result
.then(function ok(data) {
// 用户点击ok按钮事件
}, function cancel(){
// 用户点击cancel按钮事件
});
这是因为modal在open方法的返回值中给了我们一个Promise的result对象（承诺）。等到用户在模态窗口中点击了ok按钮，则Bootstrap会使用$q的defer来resolve来执行ok事件；相反，如果用户点击了cancel按钮，则会使用$q的defer来reject执行cancel事件。
这样就很好的解决了延迟触发的问题，也避免了callback的地狱。我们仍然可以进一步将其返回值语义化，以业务自有的术语命名而形成一套DSL API。
function open(data){
var defer = $q.defer();
// resolve or reject defer;
var promise = defer.promise;
promise.ok = function(func){
promise.then(func);
return promise;
};
promise.cancel = function(func){
promise.then(null, func);
return promise;
};
return promise;
};
则我们可以如下方式来访问它：
$modal.open(item)
.ok(function(data){
// ok逻辑
})
.cancel(function(data){
// cancel 逻辑
});
是不是感觉更具有语义呢？在Angular中$http的返回方法success、error也是同样逻辑的封装。将success的注册函数注册为.then方法的成功回调，error的注册方法注册为then方法的失败回调。所以success和error方法只是Angular框架为我们在Promise语法之上封装的一套语法糖而已。
Angular的success、error回调的实现代码：
promise.success = function(fn) {
promise.then(function(response) {
fn(response.data, response.status, response.headers, config);
});
return promise;
};
promise.error = function(fn) {
promise.then(null, function(response) {
fn(response.data, response.status, response.headers, config);
});
return promise;
};
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