JavaScript教程（十三）--- 使用 Promise

使用 Promise

Promise 是一个对象，它代表了一个异步操作的最终完成或者失败。因为大多数人仅仅是使用已创建的 Promise 实例对象，所以本教程将首先说明怎样使用 Promise，再说明如何创建 Promise。

本质上 Promise 是一个函数返回的对象，我们可以在它上面绑定回调函数，这样我们就不需要在一开始把回调函数作为参数传入这个函数了。

假设现在有一个名为 createAudioFileAsync() 的函数，它接收一些配置和两个回调函数，然后异步地生成音频文件。一个回调函数在文件成功创建时被调用，另一个则在出现异常时被调用。

以下为使用 createAudioFileAsync() 的示例：

// 成功的回调函数
function successCallback(result) {console.log("音频文件创建成功：" + result);
}// 失败的回调函数
function failureCallback(error) {console.log("音频文件创建失败：" + error);
}createAudioFileAsync(audioSettings, successCallback, failureCallback);

如果重写 createAudioFileAsync() 为返回 Promise 的形式，你可以把回调函数附加到它上面：

createAudioFileAsync(audioSettings).then(successCallback, failureCallback);

这种形式有若干优点，下面我们将会逐一讨论。

链式调用

连续执行两个或者多个异步操作是一个常见的需求，在上一个操作执行成功之后，开始下一个的操作，并带着上一步操作所返回的结果。在旧的回调风格中，这种操作会导致经典的回调地狱：

doSomething(function (result) {doSomethingElse(result, function (newResult) {doThirdThing(newResult, function (finalResult) {console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);}, failureCallback);}, failureCallback);
}, failureCallback);

有了 Promise，我们就可以通过一个 Promise 链来解决这个问题。这就是 Promise API 的优势，因为回调函数是附加到返回的 Promise 对象上的，而不是传入一个函数中。

见证奇迹的时刻：then() 函数会返回一个和原来不同的新的 Promise：

const promise = doSomething();
const promise2 = promise.then(successCallback, failureCallback);

promise2 不仅表示 doSomething() 函数的完成，也代表了你传入的 successCallback 或者 failureCallback 的完成，这两个函数也可以返回一个 Promise 对象，从而形成另一个异步操作，这样的话，在 promise2 上新增的回调函数会排在这个 Promise 对象的后面。

就像这样，每一个 Promise 都代表了链中另一个异步过程的完成。此外，then 的参数是可选的，catch(failureCallback) 等同于 then(null, failureCallback)——所以如果你的错误处理代码对所有步骤都是一样的，你可以把它附加到链的末尾：

doSomething().then(function (result) {return doSomethingElse(result);}).then(function (newResult) {return doThirdThing(newResult);}).then(function (finalResult) {console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);}).catch(failureCallback);

你或许会看到这种形式的箭头函数：

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doSomething().then((result) => doSomethingElse(result)).then((newResult) => doThirdThing(newResult)).then((finalResult) => {console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);}).catch(failureCallback);

注意：一定要有返回值，否则，回调将无法获取上一个 Promise 的结果。（如果使用箭头函数，() => x 比 () => { return x; } 更简洁一些，但后一种保留 return 的写法才支持使用多个语句）。如果上一个处理程序启动了一个 Promise 但并没有返回它，那就没有办法再追踪它的状态了，这个 Promise 就是“漂浮”的。

doSomething().then((url) => {// 忘记返回了！fetch(url);}).then((result) => {// 结果是 undefined，因为上一个处理程序没有返回任何东西。// 无法得知 fetch() 的返回值，不知道它是否成功。});

如果有竞争条件的话，情况会更糟——如果上一个处理程序的 Promise 没有返回，那么下一个 then 处理程序会提前调用，而它读取的任何值都可能是不完整的。

const listOfIngredients = [];doSomething().then((url) => {// 忘记返回了！fetch(url).then((res) => res.json()).then((data) => {listOfIngredients.push(data);});}).then(() => {console.log(listOfIngredients);// 永远是 []，因为 fetch 请求还没有完成。});

因此，一个经验法则是，每当你的操作遇到一个 Promise，就返回它，并把它的处理推迟到下一个 then 处理程序中。

const listOfIngredients = [];doSomething().then((url) =>fetch(url).then((res) => res.json()).then((data) => {listOfIngredients.push(data);}),).then(() => {console.log(listOfIngredients);});// 或doSomething().then((url) => fetch(url)).then((res) => res.json()).then((data) => {listOfIngredients.push(data);}).then(() => {console.log(listOfIngredients);});

嵌套

对比上述两个例子，第一个例子中有一个 Promise 链嵌套在另一个 then() 处理程序的返回值中；而第二个例子则是完全扁平化的链。简洁的 Promise 链式编程最好保持扁平化，不要嵌套 Promise，因为嵌套经常会是粗心导致的。详见常见错误。

嵌套 Promise 是一种可以限制 catch 语句的作用域的控制结构写法。明确来说，嵌套的 catch 只会捕获其作用域及以下的错误，而不会捕获链中更高层的错误。如果使用正确，可以实现高精度的错误恢复。

doSomethingCritical().then((result) =>doSomethingOptional() // 可选操作.then((optionalResult) => doSomethingExtraNice(optionalResult)).catch((e) => {console.log(e.message);}),) // 即便可选操作失败了，也会继续执行.then(() => moreCriticalStuff()).catch((e) => console.log(`严重失败：${e.message}`));

注意，这里的可选操作是嵌套的——缩进并不是原因，而是因为可选操作被外层的 ( 和 ) 括号包裹起来了。

这个内部的 catch 语句仅能捕获到 doSomethingOptional() 和 doSomethingExtraNice() 的失败，并将该错误与外界屏蔽，之后就恢复到 moreCriticalStuff() 继续执行。值得注意的是，如果 doSomethingCritical() 失败，这个错误仅会被最后的（外部）catch 语句捕获到，并不会被内部 catch 吞掉。

Catch 的后续链式操作

有可能会在一个回调失败之后继续使用链式操作，即，使用一个 catch，这对于在链式操作中抛出一个失败之后，再次进行新的操作会很有用。请阅读下面的例子：

new Promise((resolve, reject) => {console.log("初始化");resolve();
}).then(() => {throw new Error("有哪里不对了");console.log("执行「这个」");}).catch(() => {console.log("执行「那个」");}).then(() => {console.log("执行「这个」，无论前面发生了什么");});

输出结果如下：

初始化
执行「那个」
执行「这个」，无论前面发生了什么

备注： 并没有输出“执行「这个」”，因为在第一个 then() 中的 throw 语句导致其被拒绝。

常见错误

在编写 Promise 链时，需要注意以下示例中展示的几个错误：

// 错误示例，包含 3 个问题！doSomething().then(function (result) {// 忘记返回 Promise + 不必要的嵌套doSomethingElse(result).then((newResult) => doThirdThing(newResult));}).then(() => doFourthThing());
// 忘记使用 catch 终止 Promise 链

第一个错误是没有正确地链接。当我们创建一个新 Promise 但忘记返回它时，就会发生这种情况。结果就是，这条链断掉了——或者更确切地说，我们有两个独立的链在竞争。这意味着 doFourthThing() 不会等待 doSomethingElse() 或 doThirdThing() 完成，而是会与它们同时运行——这很可能不是我们想要的。单独的链也有单独的错误处理，这会导致错误无法被捕获。

第二个错误是不必要的嵌套。嵌套限制了内部错误处理程序的作用域，如果不是有意为之，可能会导致未捕获的错误。该错误的一个变体是 Promise 构造函数反模式，它将一个 Promise 代码片段嵌入了另一个 Promise 构造函数里。

第三个错误是忘记用 catch 终止链。在大多数浏览器中，未终止的 Promise 链会导致 Promise 的拒绝事件无法被捕获。参见错误处理。

一个好的经验法则是总是返回或终止 Promise 链，并且一旦你得到一个新的 Promise，就立即返回它，最终的链应是扁平化的：

doSomething().then(function (result) {// 如果使用完整的函数表达式：返回 Promisereturn doSomethingElse(result);})// 如果使用箭头函数：省略大括号并隐式返回结果.then((newResult) => doThirdThing(newResult))// 即便上一个 Promise 返回了一个结果，后一个 Promise 也不一定非要使用它。// 你可以传入一个不使用前一个结果的处理程序。.then((/* 忽略上一个结果 */) => doFourthThing())// 总是使用 catch 终止 Promise 链，以保证任何未处理的拒绝事件都能被捕获！.catch((error) => console.error(error));

注意：() => x 是 () => { return x; } 的简写。

上述代码的写法就是具有适当错误处理的简单明确的链式写法。

使用 async/await 可以解决以上大多数错误，使用 async/await 时，最常见的语法错误就是忘记了 await 关键字。

错误处理

你或许还有印象，在之前的回调地狱示例中，有 3 次 failureCallback 的调用，而在 Promise 链中只有尾部的一次调用。

doSomething().then((result) => doSomethingElse(result)).then((newResult) => doThirdThing(newResult)).then((finalResult) => console.log(`得到最终结果：${finalResult}`)).catch(failureCallback);

通常，一遇到异常抛出，浏览器就会顺着 Promise 链寻找下一个 onRejected 失败回调函数或者由 .catch() 指定的回调函数。这和以下同步代码的工作原理（执行过程）非常相似。

try {let result = syncDoSomething();let newResult = syncDoSomethingElse(result);let finalResult = syncDoThirdThing(newResult);console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);
} catch (error) {failureCallback(error);
}

这种异步代码的对称性在 async/await 语法中达到了极致：

async function foo() {try {const result = await doSomething();const newResult = await doSomethingElse(result);const finalResult = await doThirdThing(newResult);console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);} catch (error) {failureCallback(error);}
}

这个例子是在 Promise 的基础上构建的，例如，doSomething() 与之前的函数是相同的。你可以在 async 函数和 await 参考中的与此语法相关的文章。

通过捕获所有的错误，甚至抛出异常和程序错误，Promise 解决了回调地狱的基本缺陷。这对于构建异步操作的基础功能而言是很有必要的。

Promise 拒绝事件

当一个 Promise 拒绝事件未被任何处理器处理时，它会冒泡到调用栈的顶部，主机需要将其暴露出来。在 Web 上，当 Promise 被拒绝时，会有下文所述的两个事件之一被派发到全局作用域（通常而言，就是 window；如果是在 web worker 中使用的话，就是 Worker 或者其他基于 worker 的接口）。这两个事件如下所示：

rejectionhandled

当 Promise 被拒绝、并且在 reject 函数处理该拒绝事件之后会派发此事件。

unhandledrejection

当 Promise 被拒绝，但没有提供 reject 函数来处理该拒绝事件时，会派发此事件。

上述两种事件（类型为 PromiseRejectionEvent）都有两个属性，一个是 promise 属性，该属性指向被拒绝的 Promise，另一个是 reason (en-US) 属性，该属性用来说明 Promise 被拒绝的原因。

因此，我们可以通过以上事件为 Promise 失败时提供补偿处理，也有利于调试 Promise 相关的问题。在每一个上下文中，该处理都是全局的，因此不管源码如何，所有的错误都会在同一个处理函数中被捕捉并处理。

在 Node.js 中，对拒绝事件的处理稍有不同。你可以通过为 Node.js 的 unhandledRejection 事件添加处理器（注意名称的大小写不同）来捕获未处理的拒绝，就像这样：

process.on("unhandledRejection", (reason, promise) => {/* 你可以在这里添加一些代码，以便检查 promise 和 reason */
});

对于 Node.js 来说，为了防止错误被记录到控制台（否则默认会发生），添加 process.on() 监听器就足够了；不需要类似浏览器运行时的 preventDefault() 方法这样的等效操作。

然而，如果你添加了 process.on 监听器，但没有在其中添加代码来处理被拒绝的 Promise，那么它们就会被丢弃，而且不会有任何提示。因此，最好在监听器中添加代码来检查每个被拒绝的 Promise，并确保它们不是由于代码错误而导致的。

组合

有四个组合工具可用来并发异步操作：Promise.all()、Promise.allSettled()、Promise.any() 和 Promise.race()。

我们可以同时启动所有操作，再等待它们全部完成，就像这样：

Promise.all([func1(), func2(), func3()]).then(([result1, result2, result3]) => {/* 使用 result1、result2 和 result3 */
});

如果数组中的某个 Promise 被拒绝，Promise.all() 就会立即拒绝返回的 Promise，并终止其他操作。这可能会导致一些意外的状态或行为。Promise.allSettled() 是另一个组合工具，它会等待所有操作完成后再处理返回的 Promise。

所有的这些方法都是并发运行 Promise 的——一系列 Promise 同时启动，而不是彼此等待。顺序执行也是可能的，这需要一些巧妙的 JavaScript 手段：

[func1, func2, func3].reduce((p, f) => p.then(f), Promise.resolve()).then((result3) => {/* 使用 result3 */});

在这个例子中，我们使用 reduce 把一个异步函数数组变为一个 Promise 链。上面的代码等同于：

Promise.resolve().then(func1).then(func2).then(func3).then((result3) => {/* 使用 result3 */});

我们也可以写成可复用的函数形式，这在函数式编程中极为普遍：

const applyAsync = (acc, val) => acc.then(val);
const composeAsync =(...funcs) =>(x) =>funcs.reduce(applyAsync, Promise.resolve(x));

composeAsync() 函数将会接受任意数量的函数作为其参数，并返回一个新的函数，而该函数又接受一个初始值，该组合的参数传递管线如下所示：

const transformData = composeAsync(func1, func2, func3);
const result3 = transformData(data);

顺序组合还可以使用 async/await 更简洁地完成：

let result;
for (const f of [func1, func2, func3]) {result = await f(result);
}
/* 使用最后的结果（即 result3）*/

然而，在你顺序组合 Promise 前，请考虑是否真的有必要——因为它们会阻塞彼此，除非一个 Promise 的执行依赖于另一个 Promise 的结果，否则最好并发运行 Promise。

在旧式回调 API 中创建 Promise

可以通过 Promise 的构造函数从零开始创建 Promise。这种方式（通过构造函数的方式）应当只在封装旧 API 的时候用到。

理想状态下，所有的异步函数应该会返回 Promise。但有一些 API 仍然使用旧方式来传入成功（或者失败）的回调。最典型的例子就是 setTimeout() (en-US) 函数：

setTimeout(() => saySomething("10 秒钟过去了"), 10 * 1000);

混用旧式回调和 Promise 可能会造成运行时序问题。如果 saySomething 函数失败了，或者包含了编程错误，那就没有办法捕获它了。这得怪 setTimeout。

幸运地是，我们可以将 setTimeout 封装入 Promise 内。最好的做法是，将这些有问题的函数封装起来，留在底层，并且永远不要再直接调用它们：

const wait = (ms) => new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, ms));wait(10 * 1000).then(() => saySomething("10 秒钟")).catch(failureCallback);

通常，Promise 的构造函数接收一个执行函数（executor），我们可以在这个执行函数里手动地解决（resolve）或拒绝（reject）一个 Promise。既然 setTimeout 并不会真的执行失败，那么我们可以在这种情况下忽略拒绝的情况。你可以在 Promise() 参考中查看更多关于执行函数的信息。

时序

最后，我们将深入了解更多技术细节——关于注册的回调函数何时被调用。

保证

在基于回调的 API 中，回调函数何时以及如何被调用取决于 API 的实现者。例如，回调可能是同步调用的，也可能是异步调用的：

function doSomething(callback) {if (Math.random() > 0.5) {callback();} else {setTimeout(() => callback(), 1000);}
}

我们非常不建议使用上述这种设计，因为它会导致所谓的“Zalgo 状态”。在设计异步 API 的上下文中，这意味着回调在某些情况下是同步调用的，但在其他情况下是异步调用的，这为调用者带来的歧义。更多背景信息，请参见文章为异步设计 API，这是该术语首次被正式提出的地方。这种 API 设计使得副作用难以分析：

let value = 1;
doSomething(() => {value = 2;
});
console.log(value); // 1 还是 2？

另一方面，Promise 是一种控制反转的形式——API 的实现者不控制回调何时被调用。相反，维护回调队列并决定何时调用回调的工作被委托给了 Promise 的实现者，这样一来，API 的使用者和开发者都会自动获得强大的语义保证，包括：

被添加到 then() 的回调永远不会在 JavaScript 事件循环的当前运行完成之前被调用。
即使异步操作已经完成（成功或失败），在这之后通过 then() 添加的回调函数也会被调用。
通过多次调用 then() 可以添加多个回调函数，它们会按照插入顺序进行执行。

以防万一的提醒：传入 then() 的函数永远不会被同步调用，即使 Promise 已经被解决了（resolved）：

Promise.resolve().then(() => console.log(2));
console.log(1); // 1, 2

传入 then() 的函数不会立即运行，而是被放入微任务队列中，这意味着它会在稍后运行（仅在创建该函数的函数退出后，且 JavaScript 执行堆栈为空时），也就是在控制权返回事件循环之前。总而言之，不会等待太久：

const wait = (ms) => new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, ms));wait().then(() => console.log(4));
Promise.resolve().then(() => console.log(2)).then(() => console.log(3));
console.log(1); // 1, 2, 3, 4

任务队列 vs. 微任务

Promise 回调被处理为微任务，而 setTimeout() 回调被处理为任务队列。

const promise = new Promise((resolve, reject) => {console.log("Promise 执行函数");resolve();
}).then((result) => {console.log("Promise 回调（.then）");
});setTimeout(() => {console.log("新一轮事件循环：Promise（已完成）", promise);
}, 0);console.log("Promise（队列中）", promise);

上述代码的输出如下：

Promise 执行函数
Promise（队列中）Promise {<pending>}
Promise 回调（.then）
新一轮事件循环：Promise（已完成）Promise {<fulfilled>}

详见深入：微任务与 Javascript 运行时环境。

当 Promise 与任务冲突时

你可能遇到如下情况：你的一些 Promise 和任务（例如事件或回调）会以不可预测的顺序启动。此时，你或许可以通过使用微任务检查状态或平衡 Promise，并以此有条件地创建 Promise。

如果你认为微任务可能会帮助你解决问题，那么请阅读微任务指南，学习如何用 queueMicrotask() 来将一个函数作为微任务添加到队列中。