ES6 系列之我们来聊聊 Promise

前言

Promise 的基本使用可以看阮一峰老师的 《ECMAScript 6 入门》

我们来聊点其他的。

回调

说起 Promise,我们一般都会从回调或者回调地狱说起,那么使用回调到底会导致哪些不好的地方呢?

1. 回调嵌套

使用回调,我们很有可能会将业务代码写成如下这种形式:

doA( function(){
    doB();

    doC( function(){
        doD();
    } )

    doE();
} );

doF();

当然这是一种简化的形式,经过一番简单的思考,我们可以判断出执行的顺序为:

doA()
doF()
doB()
doC()
doE()
doD()

然而在实际的项目中,代码会更加杂乱,为了排查问题,我们需要绕过很多碍眼的内容,不断的在函数间进行跳转,使得排查问题的难度也在成倍增加。

当然之所以导致这个问题,其实是因为这种嵌套的书写方式跟人线性的思考方式相违和,以至于我们要多花一些精力去思考真正的执行顺序,嵌套和缩进只是这个思考过程中转移注意力的细枝末节而已。

当然了,与人线性的思考方式相违和,还不是最糟糕的,实际上,我们还会在代码中加入各种各样的逻辑判断,就比如在上面这个例子中,doD() 必须在 doC() 完成后才能完成,万一 doC() 执行失败了呢?我们是要重试 doC() 吗?还是直接转到其他错误处理函数中?当我们将这些判断都加入到这个流程中,很快代码就会变得非常复杂,以至于无法维护和更新。

2. 控制反转

正常书写代码的时候,我们理所当然可以控制自己的代码,然而当我们使用回调的时候,这个回调函数是否能接着执行,其实取决于使用回调的那个 API,就比如:

// 回调函数是否被执行取决于 buy 模块
import {buy} from './buy.js';

buy(itemData, function(res) {
    console.log(res)
});

对于我们经常会使用的 fetch 这种 API,一般是没有什么问题的,但是如果我们使用的是第三方的 API 呢?

当你调用了第三方的 API,对方是否会因为某个错误导致你传入的回调函数执行了多次呢?

为了避免出现这样的问题,你可以在自己的回调函数中加入判断,可是万一又因为某个错误这个回调函数没有执行呢?
万一这个回调函数有时同步执行有时异步执行呢?

我们总结一下这些情况:

  1. 回调函数执行多次
  2. 回调函数没有执行
  3. 回调函数有时同步执行有时异步执行

对于这些情况,你可能都要在回调函数中做些处理,并且每次执行回调函数的时候都要做些处理,这就带来了很多重复的代码。

回调地狱

我们先看一个简单的回调地狱的示例。

现在要找出一个目录中最大的文件,处理步骤应该是:

  1. fs.readdir 获取目录中的文件列表;
  2. 循环遍历文件,使用 fs.stat 获取文件信息
  3. 比较找出最大文件;
  4. 以最大文件的文件名为参数调用回调。

代码为:

var fs = require('fs');
var path = require('path');

function findLargest(dir, cb) {
    // 读取目录下的所有文件
    fs.readdir(dir, function(er, files) {
        if (er) return cb(er);

        var counter = files.length;
        var errored = false;
        var stats = [];

        files.forEach(function(file, index) {
            // 读取文件信息
            fs.stat(path.join(dir, file), function(er, stat) {

                if (errored) return;

                if (er) {
                    errored = true;
                    return cb(er);
                }

                stats[index] = stat;

                // 事先算好有多少个文件,读完 1 个文件信息,计数减 1,当为 0 时,说明读取完毕,此时执行最终的比较操作
                if (--counter == 0) {

                    var largest = stats
                        .filter(function(stat) { return stat.isFile() })
                        .reduce(function(prev, next) {
                            if (prev.size > next.size) return prev
                            return next
                        })

                    cb(null, files[stats.indexOf(largest)])
                }
            })
        })
    })
}

使用方式为:

// 查找当前目录最大的文件
findLargest('./', function(er, filename) {
    if (er) return console.error(er)
    console.log('largest file was:', filename)
});

你可以将以上代码复制到一个比如 index.js 文件,然后执行 node index.js 就可以打印出最大的文件的名称。

看完这个例子,我们再来聊聊回调地狱的其他问题:

1.难以复用

回调的顺序确定下来之后,想对其中的某些环节进行复用也很困难,牵一发而动全身。

举个例子,如果你想对 fs.stat 读取文件信息这段代码复用,因为回调中引用了外层的变量,提取出来后还需要对外层的代码进行修改。

2.堆栈信息被断开

我们知道,JavaScript 引擎维护了一个执行上下文栈,当函数执行的时候,会创建该函数的执行上下文压入栈中,当函数执行完毕后,会将该执行上下文出栈。

如果 A 函数中调用了 B 函数,JavaScript 会先将 A 函数的执行上下文压入栈中,再将 B 函数的执行上下文压入栈中,当 B 函数执行完毕,将 B 函数执行上下文出栈,当 A 函数执行完毕后,将 A 函数执行上下文出栈。

这样的好处在于,我们如果中断代码执行,可以检索完整的堆栈信息,从中获取任何我们想获取的信息。

可是异步回调函数并非如此,比如执行 fs.readdir 的时候,其实是将回调函数加入任务队列中,代码继续执行,直至主线程完成后,才会从任务队列中选择已经完成的任务,并将其加入栈中,此时栈中只有这一个执行上下文,如果回调报错,也无法获取调用该异步操作时的栈中的信息,不容易判定哪里出现了错误。

此外,因为是异步的缘故,使用 try catch 语句也无法直接捕获错误。

(不过 Promise 并没有解决这个问题)

3.借助外层变量

当多个异步计算同时进行,比如这里遍历读取文件信息,由于无法预期完成顺序,必须借助外层作用域的变量,比如这里的 count、errored、stats 等,不仅写起来麻烦,而且如果你忽略了文件读取错误时的情况,不记录错误状态,就会接着读取其他文件,造成无谓的浪费。此外外层的变量,也可能被其它同一作用域的函数访问并且修改,容易造成误操作。

之所以单独讲讲回调地狱,其实是想说嵌套和缩进只是回调地狱的一个梗而已,它导致的问题远非嵌套导致的可读性降低而已。

Promise

Promise 使得以上绝大部分的问题都得到了解决。

1. 嵌套问题

举个例子:

request(url, function(err, res, body) {
    if (err) handleError(err);
    fs.writeFile('1.txt', body, function(err) {
        request(url2, function(err, res, body) {
            if (err) handleError(err)
        })
    })
});

使用 Promise 后:

request(url)
.then(function(result) {
    return writeFileAsynv('1.txt', result)
})
.then(function(result) {
    return request(url2)
})
.catch(function(e){
    handleError(e)
});

而对于读取最大文件的那个例子,我们使用 promise 可以简化为:

var fs = require('fs');
var path = require('path');

var readDir = function(dir) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        fs.readdir(dir, function(err, files) {
            if (err) reject(err);
            resolve(files)
        })
    })
}

var stat = function(path) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        fs.stat(path, function(err, stat) {
            if (err) reject(err)
            resolve(stat)
        })
    })
}

function findLargest(dir) {
    return readDir(dir)
        .then(function(files) {
            let promises = files.map(file => stat(path.join(dir, file)))
            return Promise.all(promises).then(function(stats) {
                return { stats, files }
            })
        })
        .then(data => {

            let largest = data.stats
                .filter(function(stat) { return stat.isFile() })
                .reduce((prev, next) => {
                    if (prev.size > next.size) return prev
                    return next
                })

            return data.files[data.stats.indexOf(largest)]
        })

}

2. 控制反转再反转

前面我们讲到使用第三方回调 API 的时候,可能会遇到如下问题:

  1. 回调函数执行多次
  2. 回调函数没有执行
  3. 回调函数有时同步执行有时异步执行

对于第一个问题,Promise 只能 resolve 一次,剩下的调用都会被忽略。

对于第二个问题,我们可以使用 Promise.race 函数来解决:

function timeoutPromise(delay) {
    return new Promise( function(resolve,reject){
        setTimeout( function(){
            reject( "Timeout!" );
        }, delay );
    } );
}

Promise.race( [
    foo(),
    timeoutPromise( 3000 )
] )
.then(function(){}, function(err){});

对于第三个问题,为什么有的时候会同步执行有的时候回异步执行呢?

我们来看个例子:

var cache = {...};
function downloadFile(url) {
      if(cache.has(url)) {
            // 如果存在cache,这里为同步调用
           return Promise.resolve(cache.get(url));
      }
     return fetch(url).then(file => cache.set(url, file)); // 这里为异步调用
}
console.log('1');
getValue.then(() => console.log('2'));
console.log('3');

在这个例子中,有 cahce 的情况下,打印结果为 1 2 3,在没有 cache 的时候,打印结果为 1 3 2。

然而如果将这种同步和异步混用的代码作为内部实现,只暴露接口给外部调用,调用方由于无法判断是到底是异步还是同步状态,影响程序的可维护性和可测试性。

简单来说就是同步和异步共存的情况无法保证程序逻辑的一致性。

然而 Promise 解决了这个问题,我们来看个例子:

var promise = new Promise(function (resolve){
    resolve();
    console.log(1);
});
promise.then(function(){
    console.log(2);
});
console.log(3);

// 1 3 2

即使 promise 对象立刻进入 resolved 状态,即同步调用 resolve 函数,then 函数中指定的方法依然是异步进行的。

PromiseA+ 规范也有明确的规定:

实践中要确保 onFulfilled 和 onRejected 方法异步执行,且应该在 then 方法被调用的那一轮事件循环之后的新执行栈中执行。

Promise 反模式

1.Promise 嵌套

// bad
loadSomething().then(function(something) {
    loadAnotherthing().then(function(another) {
        DoSomethingOnThem(something, another);
    });
});
// good
Promise.all([loadSomething(), loadAnotherthing()])
.then(function ([something, another]) {
    DoSomethingOnThem(...[something, another]);
});

2.断开的 Promise 链

// bad
function anAsyncCall() {
    var promise = doSomethingAsync();
    promise.then(function() {
        somethingComplicated();
    });

    return promise;
}
// good
function anAsyncCall() {
    var promise = doSomethingAsync();
    return promise.then(function() {
        somethingComplicated()
    });
}

3.混乱的集合

// bad
function workMyCollection(arr) {
    var resultArr = [];
    function _recursive(idx) {
        if (idx >= resultArr.length) return resultArr;

        return doSomethingAsync(arr[idx]).then(function(res) {
            resultArr.push(res);
            return _recursive(idx + 1);
        });
    }

    return _recursive(0);
}

你可以写成:

function workMyCollection(arr) {
    return Promise.all(arr.map(function(item) {
        return doSomethingAsync(item);
    }));
}

如果你非要以队列的形式执行,你可以写成:

function workMyCollection(arr) {
    return arr.reduce(function(promise, item) {
        return promise.then(function(result) {
            return doSomethingAsyncWithResult(item, result);
        });
    }, Promise.resolve());
}

4.catch

// bad
somethingAync.then(function() {
    return somethingElseAsync();
}, function(err) {
    handleMyError(err);
});

如果 somethingElseAsync 抛出错误,是无法被捕获的。你可以写成:

// good
somethingAsync
.then(function() {
    return somethingElseAsync()
})
.then(null, function(err) {
    handleMyError(err);
});
// good
somethingAsync()
.then(function() {
    return somethingElseAsync();
})
.catch(function(err) {
    handleMyError(err);
});

红绿灯问题

题目:红灯三秒亮一次,绿灯一秒亮一次,黄灯2秒亮一次;如何让三个灯不断交替重复亮灯?(用 Promse 实现)

三个亮灯函数已经存在:

function red(){
    console.log('red');
}
function green(){
    console.log('green');
}
function yellow(){
    console.log('yellow');
}

利用 then 和递归实现:

function red(){
    console.log('red');
}
function green(){
    console.log('green');
}
function yellow(){
    console.log('yellow');
}

var light = function(timmer, cb){
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        setTimeout(function() {
            cb();
            resolve();
        }, timmer);
    });
};

var step = function() {
    Promise.resolve().then(function(){
        return light(3000, red);
    }).then(function(){
        return light(2000, green);
    }).then(function(){
        return light(1000, yellow);
    }).then(function(){
        step();
    });
}

step();

promisify

有的时候,我们需要将 callback 语法的 API 改造成 Promise 语法,为此我们需要一个 promisify 的方法。

因为 callback 语法传参比较明确,最后一个参数传入回调函数,回调函数的第一个参数是一个错误信息,如果没有错误,就是 null,所以我们可以直接写出一个简单的 promisify 方法:

function promisify(original) {
    return function (...args) {
        return new Promise((resolve, reject) => {
            args.push(function callback(err, ...values) {
                if (err) {
                    return reject(err);
                }
                return resolve(...values)
            });
            original.call(this, ...args);
        });
    };
}

完整的可以参考 es6-promisif

Promise 的局限性

1. 错误被吃掉

首先我们要理解,什么是错误被吃掉,是指错误信息不被打印吗?

并不是,举个例子:

throw new Error('error');
console.log(233333);

在这种情况下,因为 throw error 的缘故,代码被阻断执行,并不会打印 233333,再举个例子:

const promise = new Promise(null);
console.log(233333);

以上代码依然会被阻断执行,这是因为如果通过无效的方式使用 Promise,并且出现了一个错误阻碍了正常 Promise 的构造,结果会得到一个立刻跑出的异常,而不是一个被拒绝的 Promise。

然而再举个例子:

let promise = new Promise(() => {
    throw new Error('error')
});
console.log(2333333);

这次会正常的打印 233333,说明 Promise 内部的错误不会影响到 Promise 外部的代码,而这种情况我们就通常称为 “吃掉错误”。

其实这并不是 Promise 独有的局限性,try..catch 也是这样,同样会捕获一个异常并简单的吃掉错误。

而正是因为错误被吃掉,Promise 链中的错误很容易被忽略掉,这也是为什么会一般推荐在 Promise 链的最后添加一个 catch 函数,因为对于一个没有错误处理函数的 Promise 链,任何错误都会在链中被传播下去,直到你注册了错误处理函数。

2. 单一值

Promise 只能有一个完成值或一个拒绝原因,然而在真实使用的时候,往往需要传递多个值,一般做法都是构造一个对象或数组,然后再传递,then 中获得这个值后,又会进行取值赋值的操作,每次封装和解封都无疑让代码变得笨重。

说真的,并没有什么好的方法,建议是使用 ES6 的解构赋值:

Promise.all([Promise.resolve(1), Promise.resolve(2)])
.then(([x, y]) => {
    console.log(x, y);
});

3. 无法取消

Promise 一旦新建它就会立即执行,无法中途取消。

4. 无法得知 pending 状态

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)。

参考

  1. 《你不知道的 JavaScript 中卷》
  2. Promise 的 N 种用法
  3. JavaScript Promise 迷你书
  4. Promises/A+规范
  5. Promise 如何使用
  6. Promise Anti-patterns
  7. 一道关于Promise应用的面试题

ES6 系列

ES6 系列目录地址:https://github.com/mqyqingfeng/Blog

ES6 系列预计写二十篇左右,旨在加深 ES6 部分知识点的理解,重点讲解块级作用域、标签模板、箭头函数、Symbol、Set、Map 以及 Promise 的模拟实现、模块加载方案、异步处理等内容。

如果有错误或者不严谨的地方,请务必给予指正,十分感谢。如果喜欢或者有所启发,欢迎 star,对作者也是一种鼓励。

原文链接:https://segmentfault.com/a/1190000016705913?utm_source=ad_index

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