Promise 必备知识汇总和面试情况
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· 2021-07-27
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来源：https://segmentfault.com/a/1190000039699000
作者：小磊
写在前面
Javascript异步编程先后经历了四个阶段，分别是Callback阶段，Promise阶段，Generator阶段和Async/Await阶段。Callback很快就被发现存在回调地狱和控制权问题，Promise就是在这个时间出现，用以解决这些问题，Promise并非一个新事务，而是按照一个规范实现的类，这个规范有很多，如 Promise/A，Promise/B，Promise/D以及 Promise/A 的升级版 Promise/A+，最终 ES6 中采用了 Promise/A+ 规范。后来出现的Generator函数以及Async函数也是以Promise为基础的进一步封装，可见Promise在异步编程中的重要性。
关于Promise的资料已经很多，但每个人理解都不一样，不同的思路也会有不一样的收获。这篇文章会着重写一下Promise的实现以及笔者在日常使用过程中的一些心得体会。
实现Promise
规范解读
Promise/A+规范主要分为术语、要求和注意事项三个部分，我们重点看一下第二部分也就是要求部分，以笔者的理解大概说明一下，具体细节参照完整版Promise/A+标准。
1、
Promise有三种状态pending，fulfilled和rejected。（为了一致性，此文章称fulfilled状态为resolved状态）
状态转换只能是 pending到resolved或者pending到rejected；状态一旦转换完成，不能再次转换。 2、
Promise拥有一个then方法，用以处理resolved或rejected状态下的值。
then方法接收两个参数onFulfilled和onRejected，这两个参数变量类型是函数，如果不是函数将会被忽略，并且这两个参数都是可选的。then方法必须返回一个新的promise，记作promise2，这也就保证了then方法可以在同一个promise上多次调用。（ps：规范只要求返回promise，并没有明确要求返回一个新的promise，这里为了跟ES6实现保持一致，我们也返回一个新promise）onResolved/onRejected有返回值则把返回值定义为x，并执行[[Resolve]](promise2, x);onResolved/onRejected运行出错，则把promise2设置为rejected状态；onResolved/onRejected不是函数，则需要把promise1的状态传递下去。3、不同的
promise实现可以的交互。
规范中称这一步操作为 promise解决过程，函数标示为[[Resolve]](promise, x)，promise为要返回的新promise对象，x为onResolved/onRejected的返回值。如果x有then方法且看上去像一个promise，我们就把x当成一个promise的对象，即thenable对象，这种情况下尝试让promise接收x的状态。如果x不是thenable对象，就用x的值来执行promise。[[Resolve]](promise, x)函数具体运行规则：
如果 promise和x指向同一对象，以TypeError为据因拒绝执行promise;如果 x为Promise，则使promise接受x的状态;如果 x为对象或者函数，取x.then的值，如果取值时出现错误，则让promise进入rejected状态，如果then不是函数，说明x不是thenable对象，直接以x的值resolve，如果then存在并且为函数，则把x作为then函数的作用域this调用，then方法接收两个参数，resolvePromise和rejectPromise，如果resolvePromise被执行，则以resolvePromise的参数value作为x继续调用[[Resolve]](promise, value)，直到x不是对象或者函数，如果rejectPromise被执行则让promise进入rejected状态；如果 x不是对象或者函数，直接就用x的值来执行promise。
代码实现
规范解读第1条，代码实现：
class Promise {
// 定义Promise状态，初始值为pending
status = 'pending';
// 状态转换时携带的值，因为在then方法中需要处理Promise成功或失败时的值，所以需要一个全局变量存储这个值
data = '';
// Promise构造函数，传入参数为一个可执行的函数
constructor(executor) {
// resolve函数负责把状态转换为resolved
function resolve(value) {
this.status = 'resolved';
this.data = value;
}
// reject函数负责把状态转换为rejected
function reject(reason) {
this.status = 'rejected';
this.data = reason;
}
// 直接执行executor函数，参数为处理函数resolve, reject。因为executor执行过程有可能会出错，错误情况需要执行reject
try {
executor(resolve, reject);
} catch(e) {
reject(e)
}
}
}
第1条就是实现完毕了，相对简单，配合代码注释很容易理解。
规范解读第2条，代码实现：
/**
* 拥有一个then方法
* then方法提供：状态为resolved时的回调函数onResolved，状态为rejected时的回调函数onRejected
* 返回一个新的Promise
*/
then(onResolved, onRejected) {
// 设置then的默认参数，默认参数实现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) => {
// 如果状态为resolved，则执行onResolved
if (this.status === 'resolved') {
try {
// onResolved/onRejected有返回值则把返回值定义为x
const x = onResolved(this.data);
// 执行[[Resolve]](promise2, x)
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}
// 如果状态为rejected，则执行onRejected
if (this.status === 'rejected') {
try {
const x = onRejected(this.data);
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}
});
return promise2;
}
现在我们就按照规范解读第2条，实现了上述代码，上述代码很明显是有问题的，问题如下
-
resolvePromise未定义； -
then方法执行的时候，promise可能仍然处于pending状态，因为executor中可能存在异步操作（实际情况大部分为异步操作），这样就导致onResolved/onRejected失去了执行时机； -
onResolved/onRejected这两个函数需要异步调用(官方Promise实现的回调函数总是异步调用的)。
解决办法：
-
根据规范解读第3条，定义并实现 resolvePromise函数； -
then方法执行时如果promise仍然处于pending状态，则把处理函数进行储存，等resolve/reject函数真正执行的的时候再调用。 -
promise.then属于微任务，这里我们为了方便，用宏任务setTiemout来代替实现异步，具体细节特别推荐这篇文章。
好了，有了解决办法，我们就把代码进一步完善：
class Promise {
// 定义Promise状态变量，初始值为pending
status = 'pending';
// 因为在then方法中需要处理Promise成功或失败时的值，所以需要一个全局变量存储这个值
data = '';
// Promise resolve时的回调函数集
onResolvedCallback = [];
// Promise reject时的回调函数集
onRejectedCallback = [];
// Promise构造函数，传入参数为一个可执行的函数
constructor(executor) {
// resolve函数负责把状态转换为resolved
function resolve(value) {
this.status = 'resolved';
this.data = value;
for (const func of this.onResolvedCallback) {
func(this.data);
}
}
// reject函数负责把状态转换为rejected
function reject(reason) {
this.status = 'rejected';
this.data = reason;
for (const func of this.onRejectedCallback) {
func(this.data);
}
}
// 直接执行executor函数，参数为处理函数resolve, reject。因为executor执行过程有可能会出错，错误情况需要执行reject
try {
executor(resolve, reject);
} catch(e) {
reject(e)
}
}
/**
* 拥有一个then方法
* then方法提供：状态为resolved时的回调函数onResolved，状态为rejected时的回调函数onRejected
* 返回一个新的Promise
*/
then(onResolved, onRejected) {
// 设置then的默认参数，默认参数实现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) => {
// 如果状态为resolved，则执行onResolved
if (this.status === 'resolved') {
setTimeout(() => {
try {
// onResolved/onRejected有返回值则把返回值定义为x
const x = onResolved(this.data);
// 执行[[Resolve]](promise2, x)
this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}, 0);
}
// 如果状态为rejected，则执行onRejected
if (this.status === 'rejected') {
setTimeout(() => {
try {
const x = onRejected(this.data);
this.resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
} catch (e) {
reject(e);
}
}, 0);
}
// 如果状态为pending，则把处理函数进行存储
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)函数
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
}
}
至此，规范中关于then的部分就全部实现完毕了。代码添加了详细的注释，参考注释不难理解。
规范解读第3条，代码实现：
// [[Resolve]](promise2, x)函数
resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
let called = false;
if (promise2 === x) {
return reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise!'))
}
// 如果x仍然为Promise的情况
if (x instanceof Promise) {
// 如果x的状态还没有确定，那么它是有可能被一个thenable决定最终状态和值，所以需要继续调用resolvePromise
if (x.status === 'pending') {
x.then(function(value) {
resolvePromise(promise2, value, resolve, reject)
}, reject)
} else {
// 如果x状态已经确定了，直接取它的状态
x.then(resolve, reject)
}
return
}
if (x !== null && (Object.prototype.toString(x) === '[object Object]' || Object.prototype.toString(x) === '[object Function]')) {
try {
// 因为x.then有可能是一个getter，这种情况下多次读取就有可能产生副作用，所以通过变量called进行控制
const then = x.then
// then是函数，那就说明x是thenable，继续执行resolvePromise函数，直到x为普通值
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不是函数，那就说明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);
}
}
这一步骤非常简单，只要按照规范转换成代码即可。
最后，完整的Promise按照规范就实现完毕了，是的，规范里并没有规定catch、Promise.resolve、Promise.reject、Promise.all等方法，接下来，我们就看一看Promise的这些常用方法。
Promise其他方法实现
1、catch方法
catch方法是对then方法的封装，只用于接收reject(reason)中的错误信息。因为在then方法中onRejected参数是可不传的，不传的情况下，错误信息会依次往后传递，直到有onRejected函数接收为止，因此在写promise链式调用的时候，then方法不传onRejected函数，只需要在最末尾加一个catch()就可以了，这样在该链条中的promise发生的错误都会被最后的catch捕获到。
catch(onRejected) {
return this.then(null, onRejected);
}
2、done方法
catch在promise链式调用的末尾调用，用于捕获链条中的错误信息，但是catch方法内部也可能出现错误，所以有些promise实现中增加了一个方法done，done相当于提供了一个不会出错的catch方法，并且不再返回一个promise，一般用来结束一个promise链。
done() {
this.catch(reason => {
console.log('done', reason);
throw reason;
});
}
3、finally方法
finally方法用于无论是resolve还是reject，finally的参数函数都会被执行。
finally(fn) {
return this.then(value => {
fn();
return value;
}, reason => {
fn();
throw reason;
});
};
4、Promise.all方法
Promise.all方法接收一个promise数组，返回一个新promise2，并发执行数组中的全部promise，所有promise状态都为resolved时，promise2状态为resolved并返回全部promise结果，结果顺序和promise数组顺序一致。如果有一个promise为rejected状态，则整个promise2进入rejected状态。
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方法接收一个promise数组, 返回一个新promise2，顺序执行数组中的promise，有一个promise状态确定，promise2状态即确定，并且同这个promise的状态一致。
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用来生成一个rejected完成态的promise，Promise.reject用来生成一个rejected失败态的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);
});
}
常用的方法基本就这些，Promise还有很多扩展方法，这里就不一一展示，基本上都是对then方法的进一步封装，只要你的then方法没有问题，其他方法就都可以依赖then方法实现。
Promise面试相关
面试相关问题，笔者只说一下我司这几年的情况，并不能代表全部情况，参考即可。Promise是我司前端开发职位，nodejs开发职位，全栈开发职位，必问的一个知识点，主要问题会分布在Promise介绍、基础使用方法以及深层次的理解三个方面，问题一般在3-5个，根据面试者回答情况会适当增减。
1、简单介绍下Promise。
Promise 是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。它由社区最早提出和实现，ES6 将其写进了语言标准，统一了用法，原生提供了Promise对象。有了Promise对象，就可以将异步操作以同步操作的流程表达出来，避免了层层嵌套的回调函数。此外，Promise对象提供统一的接口，使得控制异步操作更加容易。（当然了也可以简单介绍promise状态，有什么方法，callback存在什么问题等等，这个问题是比较开放的）
-
提问概率：99% -
评分标准：人性化判断即可，此问题一般作为引入问题。 -
加分项：熟练说出Promise具体解决了那些问题，存在什么缺点，应用方向等等。
2、实现一个简单的，支持异步链式调用的Promise类。
这个答案不是固定的，可以参考最简实现 Promise，支持异步链式调用
-
提问概率：50%（手撸代码题，因为这类题目比较耗费时间，一场面试并不会出现很多，所以出现频率不是很高，但却是必备知识） -
加分项：基本功能实现的基础上有 onResolved/onRejected函数异步调用，错误捕获合理等亮点。
3、Promise.then在Event Loop中的执行顺序。(可以直接问，也可以出具体题目让面试者回答打印顺序)
JS中分为两种任务类型：macrotask和microtask，其中macrotask包含：主代码块，setTimeout，setInterval，setImmediate等（setImmediate规定：在下一次Event Loop（宏任务）时触发）；microtask包含：Promise，process.nextTick等（在node环境下，process.nextTick的优先级高于Promise）Event Loop中执行一个macrotask任务（栈中没有就从事件队列中获取）执行过程中如果遇到microtask任务，就将它添加到微任务的任务队列中，macrotask任务执行完毕后，立即执行当前微任务队列中的所有microtask任务（依次执行），然后开始下一个macrotask任务（从事件队列中获取） 浏览器运行机制可参考这篇文章
-
提问概率：75%（可以理解为4次面试中3次会问到，顺便可以考察面试者对 JS运行机制的理解） -
加分项：扩展讲述浏览器运行机制。
4、阐述Promise的一些静态方法。
Promise.deferred、Promise.all、Promise.race、Promise.resolve、Promise.reject等
-
提问概率：25%（相对基础的问题，一般在其他问题回答不是很理想的情况下提问，或者为了引出下一个题目而提问） -
加分项：越多越好
5、Promise存在哪些缺点。
1、无法取消Promise，一旦新建它就会立即执行，无法中途取消。2、如果不设置回调函数，Promise内部抛出的错误，不会反应到外部。3、吞掉错误或异常，错误只能顺序处理，即便在Promise链最后添加catch方法，依然可能存在无法捕捉的错误（catch内部可能会出现错误） 4、阅读代码不是一眼可以看懂，你只会看到一堆then，必须自己在then的回调函数里面理清逻辑。
-
提问概率：25%（此问题作为提高题目，出现概率不高） -
加分项：越多越合理越好（网上有很多说法，不一一佐证） （此题目，欢迎大家补充答案）
6、使用Promise进行顺序（sequence）处理。
1、使用async函数配合await或者使用generator函数配合yield。2、使用promise.then通过for循环或者Array.prototype.reduce实现。
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());
}
-
提问概率：90%（我司提问概率极高的题目，即能考察面试者对 promise的理解程度，又能考察编程逻辑，最后还有bind和reduce等方法的运用） -
评分标准：说出任意解决方法即可，其中只能说出 async函数和generator函数的可以得到20%的分数，可以用promise.then配合for循环解决的可以得到60%的分数，配合Array.prototype.reduce实现的可以得到最后的20%分数。
7、如何停止一个Promise链？
在要停止的promise链位置添加一个方法，返回一个永远不执行resolve或者reject的Promise，那么这个promise永远处于pending状态，所以永远也不会向下执行then或catch了。这样我们就停止了一个promise链。
Promise.cancel = Promise.stop = function() {
return new Promise(function(){})
}
-
提问概率：50%（此问题主要考察面试者罗辑思维） （此题目，欢迎大家补充答案）
8、Promise链上返回的最后一个Promise出错了怎么办？
catch在promise链式调用的末尾调用，用于捕获链条中的错误信息，但是catch方法内部也可能出现错误，所以有些promise实现中增加了一个方法done，done相当于提供了一个不会出错的catch方法，并且不再返回一个promise，一般用来结束一个promise链。
done() {
this.catch(reason => {
console.log('done', reason);
throw reason;
});
}
-
提问概率：90%（同样作为出题率极高的一个题目，充分考察面试者对 promise的理解程度） -
加分项：给出具体的 done()方法代码实现
9、Promise存在哪些使用技巧或者最佳实践？
1、链式promise要返回一个promise，而不只是构造一个promise。2、合理的使用Promise.all和Promise.race等方法。3、在写promise链式调用的时候，then方法不传onRejected函数，只需要在最末尾加一个catch()就可以了，这样在该链条中的promise发生的错误都会被最后的catch捕获到。如果catch()代码有出现错误的可能，需要在链式调用的末尾增加done()函数。
-
提问概率：10%（出题概率极低的一个题目） -
加分项：越多越好
（此题目，欢迎大家补充答案）
至此，我司关于Promise的一些面试题目就列举完毕了，有些题目的答案是开放的，欢迎大家一起补充完善。总结起来，Promise作为js面试必问部分还是相对容易掌握并通过的。
总结
Promise作为所有js开发者的必备技能，其实现思路值得所有人学习，通过这篇文章，希望小伙伴们在以后编码过程中能更加熟练、更加明白的使用Promise。
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