一文搞懂promise/async await，赶超70%+的前端人

青灯夜游

发布时间：2022-09-28 10:39:46

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今天给大家分享promise，笔者将从早期的异步代码的困境、promise出现解决了什么问题、异步回调地狱的终极方案并且实现async await的核心语法，其实async/await只是generator+promise的一个变种而已。

1. 早期异步代码困境

众所周知，js是单线程的，耗时操作都是交给浏览器来处理，等时间到了从队列中取出执行，设计到事件循环的概念，笔者也分享过，可以看以下，理解了可以更好的理解promise。
我以一个需求为切入点，我模拟网络请求(异步操作)
- 如果网络请求成功了，你告知我成功了
- 如果网络请求失败了，你告知我失败了

1.1 大聪明做法

function requestData(url) {
  setTimeout(() => {
    if (url === 'iceweb.io') {
      return '请求成功'
    }
    return '请求失败'
  }, 3000)
}

const result = requestData('iceweb.io')

console.log(result) //undefined

首先你要理解js代码的执行顺序，而不是是想当然的，代码其实并不是按照你书写的顺序执行的。
那么为什么是 undefined呢？
- 首先当我执行requestData函数，开始执行函数。遇到了异步操作不会阻塞后面代码执行的，因为js是单线程的，所以你写的return成功或者失败并没有返回，那我这个函数中，抛开异步操作，里面并没有返回值，所以值为undefined。

2.2 早期正确做法

function requestData(url, successCB, failureCB) {
  setTimeout(() => {
    if (url === 'iceweb.io') {
      successCB('我成功了,把获取到的数据传出去', [{name:'ice', age:22}])
    } else {
      failureCB('url错误，请求失败')
    }
  }, 3000)
}

//3s后 回调successCB 
//我成功了,把获取到的数据传出去 [ { name: 'ice', age: 22 } ]
requestData('iceweb.io', (res, data) => console.log(res, data), rej => console.log(rej))

//3s后回调failureCB
//url错误，请求失败
requestData('icexxx.io', res => console.log(res) ,rej => console.log(rej))

早期解决方案都是传入两个回调，一个失败的，一个成功的。那很多开发者会问这不是挺好的吗？挺简单的，js中函数是一等公民，可以传来传去，但是这样太灵活了，没有规范。
如果使用的是框架，还要阅读一下框架源码，正确失败的传实参的顺序，如果传参顺序错误这样是非常危险的。

2. Promise

Promise(承诺)，给予调用者一个承诺，过一会返回数据给你，就可以创建一个promise对象
当我们new一个promise，此时我们需要传递一个回调函数，这个函数为立即执行的，称之为（executor）
这个回调函数，我们需要传入两个参数回调函数，reslove,reject(函数可以进行传参)
- 当执行了reslove函数，会回调promise对象的.then函数
- 当执行了reject函数，会回调promise对象的.catche函数

2.1 Executor立即执行

new Promise((resolve, reject) => {
  console.log(`executor 立即执行`)
})

传入的executor是立即执行的

2.2 requestData 重构

function requestData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (url === 'iceweb.io') {
        //只能传递一个参数
        resolve('我成功了,把获取到的数据传出去')
      } else {
        reject('url错误，请求失败')
      }
    }, 3000)    
  })
}

//1. 请求成功
requestData('iceweb.io').then(res => {
  //我成功了,把获取到的数据传出去
  console.log(res)
})

//2. 请求失败

//2.2 第一种写法
//url错误，请求失败
requestData('iceweb.org').then(res => {},rej => console.log(rej))

//2.2 第二种写法
//url错误，请求失败
requestData('iceweb.org').catch(e => console.log(e))

在函数中，new这个类的时候，传入的回调函数称之为executor（会被Promise类中自动执行）
在正确的时候调用resolve函数，失败的时候调用reject函数，把需要的参数传递出去。
异常处理
- 其中在.then方法中可以传入两个回调，您也可以查看Promise/A+规范
  - 第一个则是fulfilled的回调
  - 第二个则是rejected的回调
那这样有什么好处呢？看起来比早期处理的方案还要繁琐呢?
- 统一规范，可以增强阅读性和扩展性
- 小幅度减少回调地狱

2.3 promise的状态

首先先给大家举个栗子，把代码抽象为现实的栗子
- 你答应你女朋友，下周末带她去吃好吃的 (还未到下周末，此时状态为待定状态)
- 时间飞快，今天就是周末了，你和你女友一起吃了烤肉、甜点、奶茶...（已兑现状态）
- 时间飞快，今天就是周末了，正打算出门。不巧产品经理，因为线上出现的紧急问题，需要回公司解决一下，你(为了生活)只能委婉的拒绝一下女友，并且说明一下缘由(已拒绝状态)
使用promise的时候，给它一个承诺，我们可以将他划分为三个阶段
- pending(待定)，执行了executor，状态还在等待中，没有被兑现，也没有被拒绝
- fulfilled(已兑现)，执行了resolve函数则代表了已兑现状态
- rejected(已拒绝)，执行了reject函数则代表了已拒绝状态
首先，状态只要从待定状态，变为其他状态，则状态不能再改变

思考以下代码:

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('失败')
    resolve('成功')
  }, 3000);
})

promise.then(res => console.log(res)).catch(err => console.log(err))

//失败

当我调用reject之后，在调用resolve是无效的，因为状态已经发生改变，并且是不可逆的。

2.4 resolve不同值的区别

如果resolve传入一个普通的值或者对象，只能传递接受一个参数，那么这个值会作为then回调的参数

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve({name: 'ice', age: 22})
})

promise.then(res => console.log(res))

// {name: 'ice', age: 22}

如果resolve中传入的是另外一个Promise，那么这个新Promise会决定原Promise的状态

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve(new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      resolve('ice')
    }, 3000);
  }))
})

promise.then(res => console.log(res))

//3s后 ice

如果resolve中传入的是一个对象，并且这个对象有实现then方法，那么会执行该then方法，then方法会传入resolve，reject函数。此时的promise状态取决于你调用了resolve，还是reject函数。这种模式也称之为: thenable

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve({
    then(res, rej) {
      res('hi ice')
    }
  })
})

promise.then(res => console.log(res))

// hi ice

2.5 Promise的实例方法

实例方法，存放在Promise.prototype上的方法，也就是Promise的显示原型上，当我new Promise的时候，会把返回的改对象的 promise[[prototype]]（隐式原型） === Promise.prototype (显示原型)
即new返回的对象的隐式原型指向了Promise的显示原型

2.5.1 then方法

2.5.1.1 then的参数

then方法可以接受参数，一个参数为成功的回调，另一个参数为失败的回调，前面重构requestData中有演练过。

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('request success')
  // reject('request error')
})

promise.then(res => console.log(res), rej => console.log(rej))

//request success

如果只捕获错误，还可以这样写
- 因为第二个参数是捕获异常的，第一个可以写个null或""占位

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  // resolve('request success')
  reject('request error')
})

promise.then(null, rej => console.log(rej))

//request error

2.5.1.2 then的多次调用

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('hi ice')
})

promise.then(res => ({name:'ice', age:22}))
       .then(res => console.log(res))
       
//{name:'ice', age:22}

调用多次则会执行多次

2.5.1.3 then的返回值

then方法是有返回值的，它的返回值是promise，但是是promise那它的状态如何决定呢？接下来让我们一探究竟。

2.5.1.3.1 返回一个普通值状态:fulfilled

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('hi ice')
})

promise.then(res => ({name:'ice', age:22}))
       .then(res => console.log(res))
       
//{name:'ice', age:22}

返回一个普通值，则相当于主动调用Promise.resolve，并且把返回值作为实参传递到then方法中。
如果没有返回值，则相当于返回undefined

2.5.1.3.2 明确返回一个promise 状态:fulfilled

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('hi ice')
})

promise.then(res => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    resolve('then 的返回值')
  })
}).then(res => console.log(res))

//then 的返回值

主动返回一个promise对象，状态和你调用resolve，还是reject有关

2.5.1.3.3 返回一个thenable对象状态：fulfilled

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('hi ice')
})

promise.then(res => {
  return {
    then(resolve, reject) {
      resolve('hi webice')
    }
  }
}).then(res => console.log(res))

//hi webice

返回了一个thenable对象，其状态取决于你是调用了resolve,还是reject

2.5.2 catch方法

2.5.2.1 catch的多次调用

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  reject('ice error')
})

promise.catch(err => console.log(err))
promise.catch(err => console.log(err))
promise.catch(err => console.log(err))

//ice error
//ice error
//ice error

2.5.2.2 catch的返回值

catch方法是有返回值的，它的返回值是promise，但是是promise那它的状态如何决定呢？接下来让我们一探究竟。
如果返回值明确一个promise或者thenble对象，取决于你调用了resolve还是reject

2.5.2.2.1 返回一个普通对象

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  reject('ice error')
})

promise.catch(err => ({name:'ice', age: 22})).then(res => console.log(res))

//{name:'ice', age: 22}

2.5.2.2.2 明确返回一个promise

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  reject('ice error')
})

promise.catch(err => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    reject('ice error promise')
  })
}).catch(res => console.log(res))

//ice error promise

此时new Promise() 调用了reject函数，则会被catch捕获到

2.5.2.2.3 返回thenble对象

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  reject('ice error')
})

promise.catch(err => {
  return {
    then(resolve, reject) {
      reject('ice error then')
    }
  }
}).catch(res => console.log(res))

//ice error then

2.5.3 finally方法

ES9（2018）新实例方法
finally(最后)，无论promise状态是fulfilled还是rejected都会执行一次finally方法

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('hi ice')
})

promise.then(res => console.log(res)).finally(() => console.log('finally execute'))

//finally execute

2.6 Promise中的类方法/静态方法

2.6.1 Promise.reslove

Promise.resolve('ice')
//等价于
new Promise((resolve, reject) => resolve('ice'))

有的时候，你已经预知了状态的结果为fulfilled，则可以用这种简写方式

2.6.2 Promise.reject

Promise.reject('ice error')
//等价于
new Promise((resolve, reject) => reject('ice error'))

有的时候，你已经预知了状态的结果为rejected，则可以用这种简写方式

2.6.3 Promise.all

fulfilled 状态

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const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi ice')
  }, 1000);
})

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi panda')
  }, 2000);
})

const promise3 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi grizzly')
  }, 3000);
})


Promise.all([promise1, promise2, promise3]).then(res => console.log(res))

//[ 'hi ice', 'hi panda', 'hi grizzly' ]

all方法的参数传入为一个可迭代对象，返回一个promise，只有三个都为resolve状态的时候才会调用.then方法。
只要有一个promise的状态为rejected，则会回调.catch方法

rejected状态

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const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi ice')
  }, 1000);
})

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('hi panda')
  }, 2000);
})

const promise3 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi grizzly')
  }, 3000);
})

Promise.all([promise1, promise2, promise3]).then(res => console.log(res)).catch(err => console.log(err))

//hi panda

当遇到rejectd的时候，后续的promise结果我们是获取不到，并且会把reject的实参，传递给catch的err形参中

2.6.4 Promise.allSettled

上面的Promise.all有一个缺陷，就是当遇到一个rejected的状态，那么对于后面是resolve或者reject的结果我们是拿不到的
ES11 新增语法Promise.allSettled，无论状态是fulfilled/rejected都会把参数返回给我们

所有promise都有结果

const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('hi ice')
  }, 1000);
})

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi panda')
  }, 2000);
})

const promise3 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('hi grizzly')
  }, 3000);
})

Promise.allSettled([promise1, promise2, promise3]).then(res => console.log(res))

/* [
  { status: 'rejected', reason: 'hi ice' },
  { status: 'fulfilled', value: 'hi panda' },
  { status: 'rejected', reason: 'hi grizzly' }
] */

该方法会在所有的Promise都有结果，无论是fulfilled，还是rejected，才会有最终的结果

其中一个promise没有结果

const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('hi ice')
  }, 1000);
})

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi panda')
  }, 2000);
})

const promise3 = new Promise((resolve, reject) => {})


Promise.allSettled([promise1, promise2, promise3]).then(res => console.log(res))
// 什么都不打印

其中一个promise没有结果，则什么都结果都拿不到

2.6.5 Promise.race

race(竞争竞赛)
优先获取第一个返回的结果，无论结果是fulfilled还是rejectd

const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('hi error')
  }, 1000);
})

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi panda')
  }, 2000);
})


Promise.race([promise1, promise2])
       .then(res => console.log(res))
       .catch(e => console.log(e))
       
//hi error

2.6.6 Promise.any

与race类似，只获取第一个状态为fulfilled，如果全部为rejected则报错AggregateError

const promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    reject('hi error')
  }, 1000);
})

const promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('hi panda')
  }, 2000);
})


Promise.any([promise1, promise2])
       .then(res => console.log(res))
       .catch(e => console.log(e))
       
//hi panda

3. Promise的回调地狱 (进阶)

我还是以一个需求作为切入点，把知识点嚼碎了，一点一点喂进你们嘴里。
- 当我发送网络请求的时候，需要拿到这次网络请求的数据，再发送网络请求，就这样重复三次，才能拿到我最终的结果。

3.1 卧龙解法

function requestData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (url.includes('iceweb')) {
        resolve(url)
      } else {
        reject('请求错误')
      }
    }, 1000);
  })
}


requestData('iceweb.io').then(res => {
  requestData(`iceweb.org ${res}`).then(res => {
    requestData(`iceweb.com ${res}`).then(res => {
      console.log(res)
    })
  })
})

//iceweb.com iceweb.org iceweb.io

虽然能够实现，但是多层代码的嵌套，可读性非常差，我们把这种多层次代码嵌套称之为回调地狱

3.2 凤雏解法

function requestData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (url.includes('iceweb')) {
        resolve(url)
      } else {
        reject('请求错误')
      }
    }, 1000);
  })
}

requestData('iceweb.io').then(res => {
  return requestData(`iceweb.org ${res}`)
}).then(res => {
  return requestData(`iceweb.com ${res}`)
}).then(res => {
  console.log(res)
})

//iceweb.com iceweb.org iceweb.io

利用了then链式调用这一特性，返回了一个新的promise，但是不够优雅，思考一下能不能写成同步的方式呢？

3.3 生成器+Promise解法

function requestData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (url.includes('iceweb')) {
        resolve(url)
      } else {
        reject('请求错误')
      }
    }, 1000);
  })
}

function* getData(url) {
  const res1 = yield requestData(url)
  const res2 = yield requestData(res1)
  const res3 = yield requestData(res2)

  console.log(res3)
}

const generator = getData('iceweb.io')

generator.next().value.then(res1 => {
  generator.next(`iceweb.org ${res1}`).value.then(res2 => {
    generator.next(`iceweb.com ${res2}`).value.then(res3 => {
      generator.next(res3)
    })
  })
})

//iceweb.com iceweb.org iceweb.io

大家可以发现我们的getData已经变为同步的形式，可以拿到我最终的结果了。那么很多同学会问，generator一直调用.next不是也产生了回调地狱吗？
其实不用关心这个，我们可以发现它这个是有规律的，我们可以封装成一个自动化执行的函数，我们就不用关心内部是如何调用的了。

3.4 自动化执行函数封装

function requestData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (url.includes('iceweb')) {
        resolve(url)
      } else {
        reject('请求错误')
      }
    }, 1000);
  })
}

function* getData() {
  const res1 = yield requestData('iceweb.io')
  const res2 = yield requestData(`iceweb.org ${res1}`)
  const res3 = yield requestData(`iceweb.com ${res2}`)

  console.log(res3)
}

//自动化执行 async await相当于自动帮我们执行.next
function asyncAutomation(genFn) {
  const generator = genFn()

  const _automation = (result) => {
    let nextData = generator.next(result)
    if(nextData.done) return

    nextData.value.then(res => {
      _automation(res)
    })
  }

  _automation()
}

asyncAutomation(getData)

//iceweb.com iceweb.org iceweb.io

利用promise+生成器的方式变相实现解决回调地狱问题，其实就是async await的一个变种而已
最早为TJ实现，前端大神人物
async await核心代码就类似这些，内部主动帮我们调用.next方法

3.5 最终解决回调地狱的办法

function requestData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (url.includes('iceweb')) {
        resolve(url)
      } else {
        reject('请求错误')
      }
    }, 1000);
  })
}

async function getData() {
  const res1 = await requestData('iceweb.io')
  const res2 = await requestData(`iceweb.org ${res1}`)
  const res3 = await requestData(`iceweb.com ${res2}`)

  console.log(res3)
}

getData()

//iceweb.com iceweb.org iceweb.io

你会惊奇的发现，只要把getData生成器函数函数，改为async函数，yeild的关键字替换为await就可以实现异步代码同步写法了。

4. async/await 剖析

async（异步的）
async 用于申明一个异步函数

4.1 async内部代码同步执行

异步函数的内部代码执行过程和普通的函数是一致的，默认情况下也是会被同步执行

async function sayHi() {
  console.log('hi ice')
}

sayHi()

//hi ice

4.2 异步函数的返回值

异步函数的返回值和普通返回值有所区别
- 普通函数主动返回什么就返回什么，不返回为undefined
- 异步函数的返回值特点
  - 明确有返回一个普通值，相当于Promise.resolve(返回值)
  - 返回一个thenble对象则由，then方法中的resolve,或者reject有关
  - 明确返回一个promise，则由这个promise决定
异步函数中可以使用await关键字，现在在全局也可以进行await，但是不推荐。会阻塞主进程的代码执行

4.3 异步函数的异常处理

如果函数内部中途发生错误，可以通过try catch的方式捕获异常
如果函数内部中途发生错误，也可以通过函数的返回值.catch进行捕获

async function sayHi() {
  console.log(res)
}
sayHi().catch(e => console.log(e))

//或者

async function sayHi() {
  try {
    console.log(res)
  }catch(e) {
    console.log(e)
  }
}

sayHi()

//ReferenceError: res is not defined

4.4 await 关键字

异步函数中可以使用await关键字，普通函数不行
await特点
- 通常await关键字后面都是跟一个Promise
  - 可以是普通值
  - 可以是thenble
  - 可以是Promise主动调用resolve或者reject
- 这个promise状态变为fulfilled才会执行await后续的代码，所以await后面的代码，相当于包括在.then方法的回调中，如果状态变为rejected，你则需要在函数内部try catch，或者进行链式调用进行.catch操作

function requestData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (url.includes('iceweb')) {
        resolve(url)
      } else {
        reject('请求错误')
      }
    }, 1000);
  })
}

async function getData() {
  const res = await requestData('iceweb.io')
  console.log(res)
}

getData()

// iceweb.io