Promise 知識彙總和麪試情況

寫在前面

Javascript異步編程先後經歷了四個階段，分別是Callback階段，Promise階段，Generator階段和Async/Await階段。Callback很快就被發現存在回調地獄和控制權問題，Promise就是在這個時間出現，用以解決這些問題，Promise並非一個新事務，而是按照一個規範實現的類，這個規範有很多，如 Promise/A，Promise/B，Promise/D 以及 Promise/A 的升級版 Promise/A+，最終 ES6 中採用了 Promise/A+ 規範。後來出現的Generator函數以及Async函數也是以Promise爲基礎的進一步封裝，可見Promise在異步編程中的重要性。

關於Promise的資料已經很多，但每個人理解都不一樣，不同的思路也會有不一樣的收穫。這篇文章會着重寫一下Promise的實現以及筆者在日常使用過程中的一些心得體會。

實現 Promise

規範解讀

Promise/A+ 規範主要分爲術語、要求和注意事項三個部分，我們重點看一下第二部分也就是要求部分，以筆者的理解大概說明一下，具體細節參照完整版 Promise/A+ 標準。

1、Promise有三種狀態pending，fulfilled和rejected。（爲了一致性，此文章稱fulfilled狀態爲resolved狀態）

• 狀態轉換隻能是pending到resolved或者pending到rejected；
• 狀態一旦轉換完成，不能再次轉換。

2、Promise擁有一個then方法，用以處理resolved或rejected狀態下的值。

• then方法接收兩個參數onFulfilled和onRejected，這兩個參數變量類型是函數，如果不是函數將會被忽略，並且這兩個參數都是可選的。
• then方法必須返回一個新的promise，記作promise2，這也就保證了then方法可以在同一個promise上多次調用。（ps：規範只要求返回promise，並沒有明確要求返回一個新的promise，這裏爲了跟 ES6 實現保持一致，我們也返回一個新promise）
• onResolved/onRejected有返回值則把返回值定義爲x，並執行 [[Resolve]](promise2, x);
• onResolved/onRejected運行出錯，則把promise2設置爲rejected狀態；
• onResolved/onRejected不是函數，則需要把promise1的狀態傳遞下去。

3、不同的promise實現可以的交互。

• 規範中稱這一步操作爲promise解決過程，函數標示爲 [[Resolve]](promise, x)，promise爲要返回的新promise對象，x爲onResolved/onRejected的返回值。如果x有then方法且看上去像一個promise，我們就把 x 當成一個promise 的對象，即thenable對象，這種情況下嘗試讓promise接收x的狀態。如果x不是thenable對象，就用x的值來執行 promise。

• [[Resolve]](promise, x) 函數具體運行規則：

  • 如果 promise 和 x 指向同一對象，以 TypeError 爲據因拒絕執行 promise;
  • 如果 x 爲 Promise ，則使 promise 接受 x 的狀態;
  • 如果 x 爲對象或者函數，取x.then的值，如果取值時出現錯誤，則讓promise進入rejected狀態，如果then不是函數，說明x不是thenable對象，直接以x的值resolve，如果then存在並且爲函數，則把x作爲then函數的作用域this調用，then方法接收兩個參數，resolvePromise和rejectPromise，如果resolvePromise被執行，則以resolvePromise的參數value作爲x繼續調用 [[Resolve]](promise, value)，直到x不是對象或者函數，如果rejectPromise被執行則讓promise進入rejected狀態；
  • 如果 x 不是對象或者函數，直接就用x的值來執行promise。

代碼實現

規範解讀第 1 條，代碼實現：

class Promise {
  // 定義Promise狀態，初始值爲pending
  status = 'pending';
  // 狀態轉換時攜帶的值，因爲在then方法中需要處理Promise成功或失敗時的值，所以需要一個全局變量存儲這個值
  data = '';

  // Promise構造函數，傳入參數爲一個可執行的函數
  constructor(executor) {
    // resolve函數負責把狀態轉換爲resolved
    function resolve(value) {
      this.status = 'resolved';
      this.data = value;
    }
    // reject函數負責把狀態轉換爲rejected
    function reject(reason) {
      this.status = 'rejected';
      this.data = reason;
    }

    // 直接執行executor函數，參數爲處理函數resolve, reject。因爲executor執行過程有可能會出錯，錯誤情況需要執行reject
    try {
      executor(resolve, reject);
    } catch(e) {
      reject(e)
    }
  }
}

第 1 條就是實現完畢了，相對簡單，配合代碼註釋很容易理解。

規範解讀第 2 條，代碼實現：

  /**
    * 擁有一個then方法
    * then方法提供：狀態爲resolved時的回調函數onResolved，狀態爲rejected時的回調函數onRejected
    * 返回一個新的Promise
  */
  then(onResolved, onRejected) {
    // 設置then的默認參數，默認參數實現Promise的值的穿透
    onResolved = typeof onResolved === 'function' ? onResolved : function(v) { return e };
    onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(e) { throw e };
    
    let promise2;
    
    promise2 =  new Promise((resolve, reject) => {
      // 如果狀態爲resolved，則執行onResolved
      if (this.status === 'resolved') {
        try {
          // onResolved/onRejected有返回值則把返回值定義爲x
          const x = onResolved(this.data);
          // 執行[[Resolve]](promise2, x)
          resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      }
      // 如果狀態爲rejected，則執行onRejected
      if (this.status === 'rejected') {
        try {
          const x = onRejected(this.data);
          resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      }
    });
    
    return promise2;
  }

現在我們就按照規範解讀第 2 條，實現了上述代碼，上述代碼很明顯是有問題的，問題如下

1. resolvePromise未定義；
2. then方法執行的時候，promise可能仍然處於pending狀態，因爲executor中可能存在異步操作（實際情況大部分爲異步操作），這樣就導致onResolved/onRejected失去了執行時機；
3. onResolved/onRejected這兩個函數需要異步調用 (官方Promise實現的回調函數總是異步調用的)。

解決辦法：

1. 根據規範解讀第 3 條，定義並實現resolvePromise函數；
2. then方法執行時如果promise仍然處於pending狀態，則把處理函數進行儲存，等resolve/reject函數真正執行的的時候再調用。
3. promise.then屬於微任務，這裏我們爲了方便，用宏任務setTiemout來代替實現異步，具體細節特別推薦這篇文章。

好了，有了解決辦法，我們就把代碼進一步完善：

class Promise {
  // 定義Promise狀態變量，初始值爲pending
  status = 'pending';
  // 因爲在then方法中需要處理Promise成功或失敗時的值，所以需要一個全局變量存儲這個值
  data = '';
  // Promise resolve時的回調函數集
  onResolvedCallback = [];
  // Promise reject時的回調函數集
  onRejectedCallback = [];

  // Promise構造函數，傳入參數爲一個可執行的函數
  constructor(executor) {
    // resolve函數負責把狀態轉換爲resolved
    function resolve(value) {
      this.status = 'resolved';
      this.data = value;
      for (const func of this.onResolvedCallback) {
        func(this.data);
      }
    }
    // reject函數負責把狀態轉換爲rejected
    function reject(reason) {
      this.status = 'rejected';
      this.data = reason;
      for (const func of this.onRejectedCallback) {
        func(this.data);
      }
    }

    // 直接執行executor函數，參數爲處理函數resolve, reject。因爲executor執行過程有可能會出錯，錯誤情況需要執行reject
    try {
      executor(resolve, reject);
    } catch(e) {
      reject(e)
    }
  }
  /**
    * 擁有一個then方法
    * then方法提供：狀態爲resolved時的回調函數onResolved，狀態爲rejected時的回調函數onRejected
    * 返回一個新的Promise
  */
  then(onResolved, onRejected) {

    // 設置then的默認參數，默認參數實現Promise的值的穿透
    onResolved = typeof onResolved === 'function' ? onResolved : function(v) { return e };
    onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(e) { throw e };

    let promise2;

    promise2 =  new Promise((resolve, reject) => {
      // 如果狀態爲resolved，則執行onResolved
      if (this.status === 'resolved') {
        setTimeout(() => {
          try {
            // onResolved/onRejected有返回值則把返回值定義爲x
            const x = onResolved(this.data);
            // 執行[[Resolve]](promise2, x)
            this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        }, 0);
      }
      // 如果狀態爲rejected，則執行onRejected
      if (this.status === 'rejected') {
        setTimeout(() => {
          try {
            const x = onRejected(this.data);
            this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        }, 0);
      }
      // 如果狀態爲pending，則把處理函數進行存儲
      if (this.status = 'pending') {
        this.onResolvedCallback.push(() => {
          setTimeout(() => {
            try {
              const x = onResolved(this.data);
              this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
            } catch (e) {
              reject(e);
            }
          }, 0);
        });

        this.onRejectedCallback.push(() => {
          setTimeout(() => {
            try {
              const x = onRejected(this.data);
              this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
            } catch (e) {
              reject(e);
            }
          }, 0);
        });
      }

    });

    return promise2;
  }

  // [[Resolve]](promise2, x)函數
  resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
    
  }
  
}

至此，規範中關於then的部分就全部實現完畢了。代碼添加了詳細的註釋，參考註釋不難理解。

規範解讀第 3 條，代碼實現：

// [[Resolve]](promise2, x)函數
  resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
    let called = false;

    if (promise2 === x) {
      return reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise!'))
    }
    
    // 如果x仍然爲Promise的情況
    if (x instanceof Promise) {
      // 如果x的狀態還沒有確定，那麼它是有可能被一個thenable決定最終狀態和值，所以需要繼續調用resolvePromise
      if (x.status === 'pending') {
        x.then(function(value) {
          resolvePromise(promise2, value, resolve, reject)
        }, reject)
      } else { 
        // 如果x狀態已經確定了，直接取它的狀態
        x.then(resolve, reject)
      }
      return
    }
  
    if (x !== null && (Object.prototype.toString(x) === '[object Object]' || Object.prototype.toString(x) === '[object Function]')) {
      try {
        // 因爲x.then有可能是一個getter，這種情況下多次讀取就有可能產生副作用，所以通過變量called進行控制
        const then = x.then 
        // then是函數，那就說明x是thenable，繼續執行resolvePromise函數，直到x爲普通值
        if (typeof then === 'function') { 
          then.call(x, (y) => { 
            if (called) return;
            called = true;
            this.resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
          }, (r) => {
            if (called) return;
            called = true;
            reject(r);
          })
        } else { // 如果then不是函數，那就說明x不是thenable，直接resolve x
          if (called) return ;
          called = true;
          resolve(x);
        }
      } catch (e) {
        if (called) return;
        called = true;
        reject(e);
      }
    } else {
      resolve(x);
    }
  }

這一步驟非常簡單，只要按照規範轉換成代碼即可。

最後，完整的Promise按照規範就實現完畢了，是的，規範裏並沒有規定catch、Promise.resolve、Promise.reject、Promise.all等方法，接下來，我們就看一看Promise的這些常用方法。

Promise 其他方法實現

1、catch 方法

catch方法是對then方法的封裝，只用於接收reject(reason)中的錯誤信息。因爲在then方法中onRejected參數是可不傳的，不傳的情況下，錯誤信息會依次往後傳遞，直到有onRejected函數接收爲止，因此在寫promise鏈式調用的時候，then方法不傳onRejected函數，只需要在最末尾加一個catch()就可以了，這樣在該鏈條中的promise發生的錯誤都會被最後的catch捕獲到。

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

2、done 方法

catch在promise鏈式調用的末尾調用，用於捕獲鏈條中的錯誤信息，但是catch方法內部也可能出現錯誤，所以有些promise實現中增加了一個方法done，done相當於提供了一個不會出錯的catch方法，並且不再返回一個promise，一般用來結束一個promise鏈。

  done() {
    this.catch(reason => {
      console.log('done', reason);
      throw reason;
    });
  }

3、finally 方法

finally方法用於無論是resolve還是reject，finally 的參數函數都會被執行。

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

4、Promise.all 方法

Promise.all方法接收一個promise數組，返回一個新promise2，併發執行數組中的全部promise，所有promise狀態都爲resolved時，promise2狀態爲resolved並返回全部promise結果，結果順序和promise數組順序一致。如果有一個promise爲rejected狀態，則整個promise2進入rejected狀態。

  static all(promiseList) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      const result = [];
      let i = 0;
      for (const p of promiseList) {
        p.then(value => {
          result[i] = value;
          if (result.length === promiseList.length) {
            resolve(result);
          }
        }, reject);
        i++;
      }
    });
  }

5、Promise.race 方法

Promise.race方法接收一個promise數組, 返回一個新promise2，順序執行數組中的promise，有一個promise狀態確定，promise2狀態即確定，並且同這個promise的狀態一致。

  static race(promiseList) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      for (const p of promiseList) {
        p.then((value) => {
          resolve(value);   
        }, reject);
      }
    });
  }

6、Promise.resolve 方法 / Promise.reject

Promise.resolve用來生成一個rejected完成態的promise，Promise.reject用來生成一個rejected失敗態的promise。

  static resolve(value) {
    let promise;

    promise = new Promise((resolve, reject) => {
      this.resolvePromise(promise, value, resolve, reject);
    });
  
    return promise;
  }
  
  static reject(reason) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      reject(reason);
    });
  }

常用的方法基本就這些，Promise還有很多擴展方法，這裏就不一一展示，基本上都是對then方法的進一步封裝，只要你的then方法沒有問題，其他方法就都可以依賴then方法實現。

Promise 面試相關

面試相關問題，筆者只說一下我司這幾年的情況，並不能代表全部情況，參考即可。
Promise是我司前端開發職位，nodejs開發職位，全棧開發職位，必問的一個知識點，主要問題會分佈在Promise介紹、基礎使用方法以及深層次的理解三個方面，問題一般在 3-5 個，根據面試者回答情況會適當增減。

1、簡單介紹下 Promise。

Promise 是異步編程的一種解決方案，比傳統的解決方案——回調函數和事件——更合理和更強大。它由社區最早提出和實現，ES6 將其寫進了語言標準，統一了用法，原生提供了Promise對象。有了Promise對象，就可以將異步操作以同步操作的流程表達出來，避免了層層嵌套的回調函數。此外，Promise對象提供統一的接口，使得控制異步操作更加容易。
（當然了也可以簡單介紹promise狀態，有什麼方法，callback存在什麼問題等等，這個問題是比較開放的）

• 提問概率：99%
• 評分標準：人性化判斷即可，此問題一般作爲引入問題。
• 加分項：熟練說出 Promise 具體解決了那些問題，存在什麼缺點，應用方向等等。

2、實現一個簡單的，支持異步鏈式調用的 Promise 類。

這個答案不是固定的，可以參考最簡實現 Promise，支持異步鏈式調用

• 提問概率：50%（手擼代碼題，因爲這類題目比較耗費時間，一場面試並不會出現很多，所以出現頻率不是很高，但卻是必備知識）
• 加分項：基本功能實現的基礎上有onResolved/onRejected函數異步調用，錯誤捕獲合理等亮點。

3、Promise.then 在 Event Loop 中的執行順序。(可以直接問，也可以出具體題目讓面試者回答打印順序)

JS中分爲兩種任務類型：macrotask和microtask，其中macrotask包含：主代碼塊，setTimeout，setInterval，setImmediate等（setImmediate規定：在下一次Event Loop（宏任務）時觸發）；microtask包含：Promise，process.nextTick等（在node環境下，process.nextTick的優先級高於Promise）
Event Loop中執行一個macrotask任務（棧中沒有就從事件隊列中獲取）執行過程中如果遇到microtask任務，就將它添加到微任務的任務隊列中，macrotask任務執行完畢後，立即執行當前微任務隊列中的所有microtask任務（依次執行），然後開始下一個macrotask任務（從事件隊列中獲取）
瀏覽器運行機制可參考這篇文章

• 提問概率：75%（可以理解爲 4 次面試中 3 次會問到，順便可以考察面試者對JS運行機制的理解）
• 加分項：擴展講述瀏覽器運行機制。

4、闡述 Promise 的一些靜態方法。

Promise.deferred、Promise.all、Promise.race、Promise.resolve、Promise.reject等

• 提問概率：25%（相對基礎的問題，一般在其他問題回答不是很理想的情況下提問，或者爲了引出下一個題目而提問）
• 加分項：越多越好

5、Promise 存在哪些缺點。

1、無法取消Promise，一旦新建它就會立即執行，無法中途取消。
2、如果不設置回調函數，Promise內部拋出的錯誤，不會反應到外部。
3、吞掉錯誤或異常，錯誤只能順序處理，即便在Promise鏈最後添加catch方法，依然可能存在無法捕捉的錯誤（catch內部可能會出現錯誤）
4、閱讀代碼不是一眼可以看懂，你只會看到一堆then，必須自己在then的回調函數里面理清邏輯。

• 提問概率：25%（此問題作爲提高題目，出現概率不高）
• 加分項：越多越合理越好（網上有很多說法，不一一佐證）
  （此題目，歡迎大家補充答案）

6、使用 Promise 進行順序（sequence）處理。

1、使用async函數配合await或者使用generator函數配合yield。
2、使用promise.then通過for循環或者Array.prototype.reduce實現。

function sequenceTasks(tasks) {
    function recordValue(results, value) {
        results.push(value);
        return results;
    }
    var pushValue = recordValue.bind(null, []);
    return tasks.reduce(function (promise, task) {
        return promise.then(() => task).then(pushValue);
    }, Promise.resolve());
}

• 提問概率：90%（我司提問概率極高的題目，即能考察面試者對promise的理解程度，又能考察編程邏輯，最後還有bind和reduce等方法的運用）
• 評分標準：說出任意解決方法即可，其中只能說出async函數和generator函數的可以得到 20% 的分數，可以用promise.then配合for循環解決的可以得到 60% 的分數，配合Array.prototype.reduce實現的可以得到最後的 20% 分數。

7、如何停止一個 Promise 鏈？

在要停止的promise鏈位置添加一個方法，返回一個永遠不執行resolve或者reject的Promise，那麼這個promise永遠處於pending狀態，所以永遠也不會向下執行then或catch了。這樣我們就停止了一個promise鏈。

    Promise.cancel = Promise.stop = function() {
      return new Promise(function(){})
    }

• 提問概率：50%（此問題主要考察面試者羅輯思維）
  （此題目，歡迎大家補充答案）

8、Promise 鏈上返回的最後一個 Promise 出錯了怎麼辦？

catch在promise鏈式調用的末尾調用，用於捕獲鏈條中的錯誤信息，但是catch方法內部也可能出現錯誤，所以有些promise實現中增加了一個方法done，done相當於提供了一個不會出錯的catch方法，並且不再返回一個promise，一般用來結束一個promise鏈。

  done() {
    this.catch(reason => {
      console.log('done', reason);
      throw reason;
    });
  }

• 提問概率：90%（同樣作爲出題率極高的一個題目，充分考察面試者對promise的理解程度）
• 加分項：給出具體的done()方法代碼實現

9、Promise 存在哪些使用技巧或者最佳實踐？

1、鏈式promise要返回一個promise，而不只是構造一個promise。
2、合理的使用Promise.all和Promise.race等方法。
3、在寫promise鏈式調用的時候，then方法不傳onRejected函數，只需要在最末尾加一個catch()就可以了，這樣在該鏈條中的promise發生的錯誤都會被最後的catch捕獲到。如果catch()代碼有出現錯誤的可能，需要在鏈式調用的末尾增加done()函數。

• 提問概率：10%（出題概率極低的一個題目）
• 加分項：越多越好

（此題目，歡迎大家補充答案）

至此，我司關於Promise的一些面試題目就列舉完畢了，有些題目的答案是開放的，歡迎大家一起補充完善。總結起來，Promise作爲 js 面試必問部分還是相對容易掌握並通過的。

總結

Promise 作爲所有 js 開發者的必備技能，其實現思路值得所有人學習，通過這篇文章，希望小夥伴們在以後編碼過程中能更加熟練、更加明白的使用 Promise。

參考鏈接：

http://liubin.org/promises-book
https://github.com/xieranmaya/blog/issues/3
https://segmentfault.com/a/1190000016550260

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來源：https://segmentfault.com/a/1190000039699000