原文:JavaScript中的异步梳理(2)——使用Promises/A

作者:JimLiu


上篇,这篇探讨使用 CommonJS Promises/A 来管理异步操作。

写在前面:本人并没有系统深入研究过 Promises 模型,但以解决问题为目的进行了一些尝试,本文更多围绕自己的理解写,而非规范本身。

Promises 是一种异步编程模型,通过一组 API 来规范化异步操作,这样也能够让异步操作的流程控制更加容易。

这里谈的是 Promises/A,算是 Promises 的一个分支吧,其实就是根据 Promises 模型定义了一组 API。 由于 Promises 对于新手而言理解曲线还是比较陡峭的,这里循序渐进的给大家介绍,同时实现一个最简单的 Promises/A 代码。

Promises/A 有个别名叫做「thenable」,就是「可以 then」的。 这里一个 promise 有三种状态:[默认、完成、失败],初始创建的时候是默认状态,状态只可以从默认变成完成,或者默认变成失败。 一旦完成或者失败,状态就不能再变。 为了简化文章,这里我们先只考虑完成,不考虑失败。

var Promise = function(ok){
	this.state = 'unfulfilled';
	this.ok =  || function(obj) { return obj; };
};
Promise.prototype = {
	resolve: function(obj){
		if (this.state !== 'unfulfilled') throw '已完成,不能再次resolve';
		this.state = 'fulfilled';
	}
};
var promise = new Promise(function(obj){ return obj; });

构造函数中的 ok 是一个任务,promise.resolve(obj) 表示将该 promise 的状态改为完成, 此时 ok 会被执行,其返回值作为后续操作的参数以及 resolve 的返回值。

由于没有和任何异步操作关联在一起,这里的 Promise 还没有任何作用。 Promises/A 之所以叫「thenable」是因为它的核心 API 叫做 then,望文生义这个方法的作用是当一个 promise 完成或失败后继续干别的事情。

  • then 传入一个函数作为参数 nextOK①,当该 promise 被 resolve 时,resolve 的返回值将会传递到 nextOK 中。

  • then 返回一个 promise,当上述后续操作完成时,返回的 promise 也会被 resolve。

  • 如果 promise 的状态是已完成,则 nextOK 会被立即调用。

但是这样并无法异步,因此这里有一个特殊情况,就是如果 nextOK 的返回值也是一个 Promise, 那么 then 返回的 promise 需要当这个 promise 被 resolve 时才会被 resolve。

var Promise = function(ok){
	this.state = 'unfulfilled';
	this.ok = ok || function(obj) { return obj; };
	this.thens = [];
};
Promise.prototype = {
	resolve: function(obj){
		if (this.state != 'unfulfilled') throw '已完成,不能再次resolve';
		this.state = 'fulfilled';
		this.result = this.ok(obj); // 执行ok
 
		for (var i=0, len=this.thens.length; i<len; ++i){
			// 依次调用该任务的后续任务
			var then = this.thens[i];
			this._fire(then.promise, then.ok);
		}
		return this;
	},
	_fire: function(nextPromise, nextOK){
		var nextResult = nextOK(this.result); // 调用nextOK
		if (nextResult instanceof Promise){
			// 异步的情况,返回值是一个Promise,则当其resolve的时候,nextPromise才会被resolve
			nextResult.then(function(obj){
				nextPromise.resolve(obj);
			});
		}else{
			// 同步的情况,返回值是普通结果,立即将nextPromise给resolve掉
			nextPromise.resolve(nextResult);
		}
		return nextPromise;
	},
	_push: function(nextPromise, nextOK){
		this.thens.push({
			promise: nextPromise,
			ok: nextOK
		});
		return nextPromise;
	},
	then: function(nextOK){
		var promise = new Promise();
		if (this.state == 'fulfilled'){
			// 如果当前状态是已完成,则nextOK会被立即调用
			return this._fire(promise, nextOK);
		}else{
			// 否则将会被加入队列中
			return this._push(promise, nextOK);
		}
	}
};

到到了这里,我们的极简版 Promise 就完成了,那么如何使用呢? 这里举个例子,首先定义一些「任务」,例如:

function print(num){
	console.log(num);
	return num;
}
function addTwo(num){
	return num + 2;
}

按需要组织这些任务

var promise = new Promise(print);
promise.then(addTwo)
	   .then(print)
	   .then(addTwo)
	   .then(print); // 这里的任务将会加入到队列中
promise.resolve(3); // 激活整个队列

可以看到控制台里依次打印出了 3、5 和 7。

但这些任务都是同步的,无法体现出 Promise 的强大之处——异步控制。 这里我们通过 nextOK 返回 promise 的方法来实现一个 delay。

function delay(ms){
	return function(obj){
		var promise = new Promise();
		setTimeout(function(){
			promise.resolve(obj);
		}, ms);
		return promise;
	};
}

利用它来改造上面的任务队列,让后两次打印之间延迟 2 秒:

var promise = new Promise(print);
promise.then(addTwo)
	   .then(print)
	   .then(delay(2000)) // 延迟2秒
	   .then(addTwo)
	   .then(print);
promise.resolve(3);

利用这个原理,可以做一些巧妙的代码:

function fibNext(pair){
	print(pair[0]);
	return [pair[1], pair[0]+pair[1]];
}
 
var promise = new Promise(fibNext);
promise.then(function(pair){
	promise = promise.then(delay(1000))
					 .then(fibNext)
					 .then(arguments.callee);
	return pair;
});
promise.resolve([1,1]);

上面没有使用循环,但是实现了一个无限每隔1秒自动打印的斐波那契数列。

Promises 模型相当优雅,通过一些扩展可以实现诸如 when, whenAll 等 API,对于封装异步操作非常有帮助。

事实上的库中不常直接用 Promise 这个名字,而常用 Deferred,Defer 的意思是「延迟」,因此 Deferred 常被成为「延迟队列」或者「异步队列」。 在 jQuery 1.5 中引入了 jQuery.Deferred,Dojo 在这方面也是先行者,dojo 0.3 就实现了 Deferred。 事实上在使用了 Deferred 之后,jQuery.ajaxdojo.ajax 返回的结果都是 Deferred,因此可以用 then 取代传统的传入回调函数的形式,非常方便, 例如在 dojo 中可以:

dojo.xhrGet({ 
	url: "users.json", 
	handleAs: "json" 
}).then(function(userList){ 
	dojo.forEach(userList, function(user){
		appendUser(user);
	}); 
});

使用这样的代码可以随时对 ajax 请求添加回调,而不一定是在定义之初设定回调,灵活性更强。

而「设定一系列函数,在合适的时候调用它们;在此之后加入的函数将会被立即调用」这样的特性简直天生就和 domReady 是一对, 实际上 jQuery 也使用 Deferred 重构了 $.ready

与此同时,借助 Deferred 实现动画这样的连续、并行的异步任务也非常优雅。

通过 Promises 模型,把异步操作都理解为异步「任务」,以任务为单位来组织调度异步操作,实际上已经有那么点函数式的味道了。

下一篇文章,也是这个系列的最后一篇,将介绍另一种更加函数式的 JavaScript 异步操作组织方法。

①事实上 Promises/A 的定义要复杂的多,包括失败 reject 等等,本文不细做阐述。

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  1. JavaScript 中的异步梳理(0)
  2. JavaScript 中的异步梳理(1)——使用消息驱动
  3. JavaScript 中的异步梳理(2)——使用 Promises/A
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