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《现代JavaScript高级教程》实现Promise

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实现符合Promise/A+规范的Promise

介绍:

Promise是JavaScript中处理异步操作的重要工具之一。Promise/A+规范是一种关于Promise实现的标准,它定义了Promise的行为和方法。本文将详细介绍如何实现Promise/A+规范,让你了解Promise的工作原理并能够自己实现一个符合规范的Promise。

Promise/A+规范简介

1. Promise的三种状态:

  • pending(进行中):Promise的初始状态,表示异步操作正在执行。
  • fulfilled(已完成):异步操作成功完成,并返回一个值,称为解决值(fulfillment value)。
  • rejected(已拒绝):异步操作失败或被拒绝,并返回一个原因(reason),通常是一个错误对象。

2. 状态转换:

  • Promise的状态只能从pending转变为fulfilled或rejected,一旦转变就不可逆转。
  • 状态转换是由异步操作的结果决定的。如果异步操作成功完成,Promise的状态会转变为fulfilled;如果异步操作失败或被拒绝,Promise的状态会转变为rejected。

3. Promise的基本方法:

  • then方法:用于注册异步操作成功完成时的回调函数,并返回一个新的Promise对象。它接受两个参数:onFulfilled(可选,异步操作成功时的回调函数)和onRejected(可选,异步操作失败时的回调函数)。
  • catch方法:用于注册异步操作失败时的回调函数,并返回一个新的Promise对象。它是then方法的一个特殊形式,仅用于捕获异常。
  • finally方法:无论异步操作成功或失败,都会执行的回调函数,并返回一个新的Promise对象。它在Promise链中的最后执行,并且不接收任何参数。

4. 错误冒泡和异常传递:

  • Promise/A+规范要求Promise的错误能够被适当地捕获和处理。当一个Promise发生错误时,它会向下传播,直到找到最近的错误处理函数为止。
  • 在Promise链中的任何一个Promise发生错误,都会导致整个链上的错误处理函数被调用,以便进行错误处理和恢复。

遵循Promise/A+规范的实现应该具备上述特性,以确保一致的Promise行为和接口。这样,开发者可以编写通用的异步代码,而无需担心特定Promise实现的差异性。

实现Promise

当从零开始实现 Promise/A+ 规范的 Promise,我们需要逐步构建 Promise 的核心功能,包括状态管理、状态转换、回调处理和错误处理。

步骤 1: 创建 Promise 构造函数

首先,我们需要创建一个 Promise 构造函数,它接受一个执行器函数作为参数。执行器函数接受两个参数,即 resolve 和 reject 函数,用于控制 Promise 的状态转换。

function MyPromise(executor) {
  // TODO: 实现构造函数
}

步骤 2: 初始化 Promise 状态和回调

在构造函数中,我们需要初始化 Promise 的状态和回调数组。状态可以使用一个变量来表示,初始值为 'pending'。回调数组用于存储注册的成功和失败回调函数。

function MyPromise(executor) {
  var self = this;
  self.state = 'pending';
  self.value = undefined;
  self.reason = undefined;
  self.onFulfilledCallbacks = [];
  self.onRejectedCallbacks = [];

  // TODO: 实现构造函数的其余部分
}

步骤 3: 实现 resolve 和 reject 函数

我们需要实现 resolve 和 reject 函数,用于将 Promise 的状态从 'pending' 转换为 'fulfilled' 或 'rejected'。resolve 函数将传递一个值来兑现 Promise,而 reject 函数将传递一个原因来拒绝 Promise。

function MyPromise(executor) {
  var self = this;
  self.state = 'pending';
  self.value = undefined;
  self.reason = undefined;
  self.onFulfilledCallbacks = [];
  self.onRejectedCallbacks = [];

  function resolve(value) {
    if (self.state === 'pending') {
      self.state = 'fulfilled';
      self.value = value;
      self.onFulfilledCallbacks.forEach(function(callback) {
        callback(self.value);
      });
    }
  }

  function reject(reason) {
    if (self.state === 'pending') {
      self.state = 'rejected';
      self.reason = reason;
      self.onRejectedCallbacks.forEach(function(callback) {
        callback(self.reason);
      });
    }
  }

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

步骤 4: 实现 then 方法

接下来,我们需要实现 then 方法,用于注册成功和失败的回调函数,并返回一个新的 Promise。then 方法接受两个参数:成功回调函数和失败回调函数。

function MyPromise(executor) {
  var self = this;
  self.state = 'pending';
  self.value = undefined;
  self.reason = undefined;
  self.onFulfilledCallbacks = [];
  self.onRejectedCallbacks = [];

  function resolve(value) {
    if (self.state === 'pending') {
      self.state = 'fulfilled';
      self.value = value;
      self.onFulfilledCallbacks.forEach(function(callback) {
        callback(self.value);
      });
    }
  }

  function reject(reason) {
    if (self.state === 'pending') {
      self.state = 'rejected';
      self.reason = reason;
      self.onRejectedCallbacks.forEach(function(callback) {
        callback(self.reason);
      });
    }
  }

  try {
    executor

(resolve, reject);
  } catch (e) {
    reject(e);
  }
}

MyPromise.prototype.then = function(onFulfilled, onRejected) {
  var self = this;
  onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : function(value) { return value; };
  onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(reason) { throw reason; };

  var newPromise = new MyPromise(function(resolve, reject) {
    // TODO: 实现 then 方法的其余部分
  });

  return newPromise;
};

步骤 5: 处理 Promise 状态转换和回调执行

我们需要在 then 方法中处理 Promise 的状态转换和回调的执行。根据当前 Promise 的状态,我们可以立即执行回调函数或将回调函数添加到相应的回调数组中。

MyPromise.prototype.then = function(onFulfilled, onRejected) {
  var self = this;
  onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : function(value) { return value; };
  onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : function(reason) { throw reason; };

  var newPromise = new MyPromise(function(resolve, reject) {
    function handleFulfilled(value) {
      try {
        var x = onFulfilled(value);
        resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
      } catch (e) {
        reject(e);
      }
    }

    function handleRejected(reason) {
      try {
        var x = onRejected(reason);
        resolvePromise(newPromise, x, resolve, reject);
      } catch (e) {
        reject(e);
      }
    }

    if (self.state === 'fulfilled') {
      setTimeout(function() {
        handleFulfilled(self.value);
      }, 0);
    } else if (self.state === 'rejected') {
      setTimeout(function() {
        handleRejected(self.reason);
      }, 0);
    } else if (self.state === 'pending') {
      self.onFulfilledCallbacks.push(function(value) {
        setTimeout(function() {
          handleFulfilled(value);
        }, 0);
      });

      self.onRejectedCallbacks.push(function(reason) {
        setTimeout(function() {
          handleRejected(reason);
        }, 0);
      });
    }
  });

  return newPromise;
};

步骤 6: 解析 Promise

最后,我们需要实现 resolvePromise 函数,用于解析 Promise。它会处理 thenable 和非 thenable 值,并根据其状态执行相应的处理。

function resolvePromise(promise, x, resolve, reject) {
  if (promise === x) {
    reject(new TypeError('Circular reference detected.'));
  }

  if (x && typeof x === 'object' || typeof x === 'function') {
    var called = false;

    try {
      var then = x.then;

      if (typeof then === 'function') {
        then.call(
          x,
          function(y) {
            if (!called) {
              called = true;
              resolvePromise(promise, y, resolve, reject);
            }
          },
          function(r) {
            if (!called) {
              called = true;
              reject(r);
            }
          }
        );
      } else {
        resolve(x);
      }
    } catch (e) {
      if (!called) {
        called = true;
        reject(e);
      }
    }
  } else {
    resolve(x);
  }
}

Promise的测试与调试

1. 安装Jest:

确保在项目中安装了Jest。可以使用npm或yarn进行安装。

npm install jest --save-dev

2. 编写单元测试:

在项目中创建一个测试文件,以.test.js为后缀,编写单元测试用例来验证Promise的各个功能和方法的正确性。例如,可以编写测试用例来验证状态转换、回调函数的执行、链式调用等方面的行为是否符合预期。

// promise.test.js

const { MyPromise } = require('./promise');

describe('MyPromise', () => {
  it('should fulfill with correct value', () => {
    const promise = new MyPromise((resolve, reject) => {
      setTimeout(() => {
        resolve('success');
      }, 100);
    });

    return promise.then((value) => {
      expect(value).toBe('success');
    });
  });

  it('should reject with correct reason', () => {
    const promise = new MyPromise((resolve, reject) => {
      setTimeout(() => {
        reject(new Error('failure'));
      }, 100);
    });

    return promise.catch((reason) => {
      expect(reason).toBeInstanceOf(Error);
      expect(reason.message).toBe('failure');
    });
  });

  // 更多测试用例...
});

3. 运行测试:

使用Jest运行编写的测试用例,执行Promise的测试。

npx jest

4. 模拟异步操作:

使用setTimeout函数或Promise.resolve等方法来模拟异步操作,并确保Promise在正确的时机进行状态转换和回调函数的执行。例如,可以使用setTimeout来模拟异步操作的完成。

const promise = new MyPromise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('success');
  }, 100);
});

promise.then((value) => {
  console.log(value); // 输出: success
});

5. 调试Promise链:

在开发过程中,可能会遇到Promise链上的问题,如回调函数不执行、结果不符合预期等。可以使用console.logdebugger语句来打印中间变量的值,或者使用Jest的调试功能来逐步跟踪Promise链的执行过程。

const promise1 = new MyPromise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('success');
  }, 100);
});

const promise2 = promise1.then((value) => {
  console.log(value); // 输出: success
  return value.toUpperCase();
});

promise2.then((value) => {
  console.log(value); // 输出: SUCCESS
});

可以使用Jest的--inspect参数进行调试,或者在代码中添加debugger语句来触发断点。

npx jest --inspect

使用Promise/A+测试套件

使用Promise/A+测试套件是确保Promise实现符合规范的重要步骤。Promise/A+测试套件是一组针对Promise实现的测试用例,可用于验证Promise是否符合Promise/A+规范的要求。

以下是使用Promise/A+测试套件的步骤:

  1. 下载Promise/A+测试套件: 首先,从Promise/A+官方的GitHub仓库(github.com/promises-ap…

  2. 集成测试套件: 将Promise/A+测试套件集成到项目的测试环境中,确保可以运行测试套件并获得结果。

  3. 实现Promise接口: 根据Promise/A+规范的要求,实现一个符合规范的Promise类。确保Promise类的行为和接口与规范一致。

  4. 运行测试套件: 使用测试框架(如Mocha、Jest等)运行Promise/A+测试套件。在测试套件的配置中,指定测试文件为Promise/A+测试套件的入口文件。

  5. 验证结果: 查看测试套件的运行结果。如果所有的测试用例都通过,表示Promise实现符合Promise/A+规范。如果有测试用例失败,根据测试结果来调试和修复Promise实现中的问题。

下面是一个示例,展示如何使用Promise/A+测试套件进行测试:

// 安装Promise/A+测试套件
npm install promises-aplus-tests --save-dev

// 集成Promise/A+测试套件到测试环境中
const promisesAplusTests = require('promises-aplus-tests');
const { MyPromise } = require('./promise');

// 运行Promise/A+测试套件
promisesAplusTests(MyPromise, function (err) {
  // 测试完成后的回调函数
  if (err) {
    console.error('Promise/A+测试失败:', err);
  } else {
    console.log('Promise/A+测试通过!');
  }
});

在上述代码中,MyPromise是自己实现的Promise类。通过将MyPromise传递给promisesAplusTests函数,将Promise类集成到Promise/A+测试套件中。运行测试后,将会得到测试结果。

通过使用Promise/A+测试套件,可以验证自己实现的Promise是否符合Promise/A+规范的要求,确保Promise的行为和接口的一致性。

Promise其它API

要实现Promise.allPromise.race等其他API,可以根据Promise的规范和功能需求来编写相应的代码。以下是对这两个API的实现进行展开讲解的代码示例:

  1. 实现Promise.allPromise.all方法接收一个可迭代对象(如数组或类数组对象),并返回一个新的Promise,该Promise在所有输入的Promise都成功完成时才会成功,否则将会失败。返回的Promise的解决值是一个由所有输入Promise解决值组成的数组。
Promise.all = function (promises) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const results = [];
    let completedCount = 0;

    const checkCompletion = () => {
      if (completedCount === promises.length) {
        resolve(results);
      }
    };

    for (let i = 0; i < promises.length; i++) {
      promises[i]
        .then((value) => {
          results[i] = value;
          completedCount++;
          checkCompletion();
        })
        .catch((reason) => {
          reject(reason);
        });
    }

    if (promises.length === 0) {
      resolve(results);
    }
  });
};

使用示例:

const promise1 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 1000));
const promise2 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
const promise3 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 1500));

Promise.all([promise1, promise2, promise3])
  .then((results) => {
    console.log(results); // 输出: [1, 2, 3]
  })
  .catch((reason) => {
    console.error(reason);
  });
  1. 实现Promise.racePromise.race方法接收一个可迭代对象(如数组或类数组对象),并返回一个新的Promise,该Promise将与最先解决或拒绝的输入Promise具有相同的状态。
Promise.race = function (promises) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    for (let i = 0; i < promises.length; i++) {
      promises[i]
        .then((value) => {
          resolve(value);
        })
        .catch((reason) => {
          reject(reason);
        });
    }
  });
};

使用示例:

const promise1 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 1000));
const promise2 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
const promise3 = new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 1500));

Promise.race([promise1, promise2, promise3])
  .then((value) => {
    console.log(value); // 输出: 1
  })
  .catch((reason) => {
    console.error(reason);
  });

参考资料

转载自:https://juejin.cn/post/7251786775336976442
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