Promise的源码实现（完美符合Promise/A+规范）

Promise是前端面试中的高频问题，我作为面试官的时候，问Promise的概率超过90%，据我所知，大多数公司，都会问一些关于Promise的问题。如果你能根据PromiseA+的规范，写出符合规范的源码，那么我想，对于面试中的Promise相关的问题，都能够给出比较完美的答案。

我的建议是，对照规范多写几次实现，也许第一遍的时候，是改了多次，才能通过测试，那么需要反复的写，我已经将Promise的源码实现写了不下七遍。

Promise的源码实现

/**
 * 1. new Promise时，需要传递一个 executor 执行器，执行器立刻执行
 * 2. executor 接受两个参数，分别是 resolve 和 reject
 * 3. promise 只能从 pending 到 rejected, 或者从 pending 到 fulfilled
 * 4. promise 的状态一旦确认，就不会再改变
 * 5. promise 都有 then 方法，then 接收两个参数，分别是 promise 成功的回调 onFulfilled, 
 *      和 promise 失败的回调 onRejected
 * 6. 如果调用 then 时，promise已经成功，则执行 onFulfilled，并将promise的值作为参数传递进去。
 *      如果promise已经失败，那么执行 onRejected, 并将 promise 失败的原因作为参数传递进去。
 *      如果promise的状态是pending，需要将onFulfilled和onRejected函数存放起来，等待状态确定后，再依次将对应的函数执行(发布订阅)
 * 7. then 的参数 onFulfilled 和 onRejected 可以缺省
 * 8. promise 可以then多次，promise 的then 方法返回一个 promise
 * 9. 如果 then 返回的是一个结果，那么就会把这个结果作为参数，传递给下一个then的成功的回调(onFulfilled)
 * 10. 如果 then 中抛出了异常，那么就会把这个异常作为参数，传递给下一个then的失败的回调(onRejected)
 * 11.如果 then 返回的是一个promise,那么需要等这个promise，那么会等这个promise执行完，promise如果成功，
 *   就走下一个then的成功，如果失败，就走下一个then的失败
 */

const PENDING = 'pending';
const FULFILLED = 'fulfilled';
const REJECTED = 'rejected';
function Promise(executor) {
    let self = this;
    self.status = PENDING;
    self.onFulfilled = [];//成功的回调
    self.onRejected = []; //失败的回调
    //PromiseA+ 2.1
    function resolve(value) {
        if (self.status === PENDING) {
            self.status = FULFILLED;
            self.value = value;
            self.onFulfilled.forEach(fn => fn());//PromiseA+ 2.2.6.1
        }
    }

    function reject(reason) {
        if (self.status === PENDING) {
            self.status = REJECTED;
            self.reason = reason;
            self.onRejected.forEach(fn => fn());//PromiseA+ 2.2.6.2
        }
    }

    try {
        executor(resolve, reject);
    } catch (e) {
        reject(e);
    }
}

Promise.prototype.then = function (onFulfilled, onRejected) {
    //PromiseA+ 2.2.1 / PromiseA+ 2.2.5 / PromiseA+ 2.2.7.3 / PromiseA+ 2.2.7.4
    onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : value => value;
    onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : reason => { throw reason };
    let self = this;
    //PromiseA+ 2.2.7
    let promise2 = new Promise((resolve, reject) => {
        if (self.status === FULFILLED) {
            //PromiseA+ 2.2.2
            //PromiseA+ 2.2.4 --- setTimeout
            setTimeout(() => {
                try {
                    //PromiseA+ 2.2.7.1
                    let x = onFulfilled(self.value);
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (e) {
                    //PromiseA+ 2.2.7.2
                    reject(e);
                }
            });
        } else if (self.status === REJECTED) {
            //PromiseA+ 2.2.3
            setTimeout(() => {
                try {
                    let x = onRejected(self.reason);
                    resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                } catch (e) {
                    reject(e);
                }
            });
        } else if (self.status === PENDING) {
            self.onFulfilled.push(() => {
                setTimeout(() => {
                    try {
                        let x = onFulfilled(self.value);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (e) {
                        reject(e);
                    }
                });
            });
            self.onRejected.push(() => {
                setTimeout(() => {
                    try {
                        let x = onRejected(self.reason);
                        resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
                    } catch (e) {
                        reject(e);
                    }
                });
            });
        }
    });
    return promise2;
}

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
    let self = this;
    //PromiseA+ 2.3.1
    if (promise2 === x) {
        reject(new TypeError('Chaining cycle'));
    }
    if (x && typeof x === 'object' || typeof x === 'function') {
        let used; //PromiseA+2.3.3.3.3 只能调用一次
        try {
            let then = x.then;
            if (typeof then === 'function') {
                //PromiseA+2.3.3
                then.call(x, (y) => {
                    //PromiseA+2.3.3.1
                    if (used) return;
                    used = true;
                    resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
                }, (r) => {
                    //PromiseA+2.3.3.2
                    if (used) return;
                    used = true;
                    reject(r);
                });

            }else{
                //PromiseA+2.3.3.4
                if (used) return;
                used = true;
                resolve(x);
            }
        } catch (e) {
            //PromiseA+ 2.3.3.2
            if (used) return;
            used = true;
            reject(e);
        }
    } else {
        //PromiseA+ 2.3.3.4
        resolve(x);
    }
}

module.exports = Promise;

有专门的测试脚本可以测试所编写的代码是否符合PromiseA+的规范。

首先，在promise实现的代码中，增加以下代码:

Promise.defer = Promise.deferred = function () {
    let dfd = {};
    dfd.promise = new Promise((resolve, reject) => {
        dfd.resolve = resolve;
        dfd.reject = reject;
    });
    return dfd;
}

安装测试脚本:

npm install -g promises-aplus-tests

如果当前的promise源码的文件名为promise.js

那么在对应的目录执行以下命令:

promises-aplus-tests promise.js

promises-aplus-tests中共有872条测试用例。以上代码，可以完美通过所有用例。

对上面的代码实现做一点简要说明(其它一些内容注释中已经写得很清楚):

1. onFulfilled 和 onFulfilled的调用需要放在setTimeout，因为规范中表示: onFulfilled or onRejected must not be called until the execution context stack contains only platform code。使用setTimeout只是模拟异步，原生Promise并非是这样实现的。
2. 在 resolvePromise 的函数中，为何需要usedd这个flag,同样是因为规范中明确表示: If both resolvePromise and rejectPromise are called, or multiple calls to the same argument are made, the first call takes precedence, and any further calls are ignored. 因此我们需要这样的flag来确保只会执行一次。
3. self.onFulfilled 和 self.onRejected 中存储了成功的回调和失败的回调，根据规范2.6显示，当promise从pending态改变的时候，需要按照顺序去指定then对应的回调。

PromiseA+的规范(翻译版)

PS: 下面是我翻译的规范，供参考

术语

1. promise 是一个有then方法的对象或者是函数，行为遵循本规范
2. thenable 是一个有then方法的对象或者是函数
3. value 是promise状态成功时的值，包括 undefined/thenable或者是 promise
4. exception 是一个使用throw抛出的异常值
5. reason 是promise状态失败时的值

要求

2.1 Promise States

Promise 必须处于以下三个状态之一: pending, fulfilled 或者是 rejected

2.1.1 如果promise在pending状态

2.1.1.1 可以变成 fulfilled 或者是 rejected

2.1.2 如果promise在fulfilled状态

2.1.2.1 不会变成其它状态

2.1.2.2 必须有一个value值

2.1.3 如果promise在rejected状态

2.1.3.1 不会变成其它状态

2.1.3.2 必须有一个promise被reject的reason

概括即是:promise的状态只能从pending变成fulfilled，或者从pending变成rejected.promise成功，有成功的value.promise失败的话，有失败的原因

2.2 then方法

promise必须提供一个then方法，来访问最终的结果

promise的then方法接收两个参数

promise.then(onFulfilled, onRejected)

2.2.1 onFulfilled 和 onRejected 都是可选参数

2.2.1.1 onFulfilled 必须是函数类型

2.2.1.2 onRejected 必须是函数类型

2.2.2 如果 onFulfilled 是函数:

2.2.2.1 必须在promise变成 fulfilled 时，调用 onFulfilled，参数是promise的value
2.2.2.2 在promise的状态不是 fulfilled 之前，不能调用
2.2.2.3 onFulfilled 只能被调用一次

2.2.3 如果 onRejected 是函数:

2.2.3.1 必须在promise变成 rejected 时，调用 onRejected，参数是promise的reason
2.2.3.2 在promise的状态不是 rejected 之前，不能调用
2.2.3.3 onRejected 只能被调用一次

2.2.4 onFulfilled 和 onRejected 应该是微任务

2.2.5 onFulfilled 和 onRejected 必须作为函数被调用

2.2.6 then方法可能被多次调用

2.2.6.1 如果promise变成了 fulfilled态，所有的onFulfilled回调都需要按照then的顺序执行
2.2.6.2 如果promise变成了 rejected态，所有的onRejected回调都需要按照then的顺序执行

2.2.7 then必须返回一个promise

promise2 = promise1.then(onFulfilled, onRejected);

2.2.7.1 onFulfilled 或 onRejected 执行的结果为x,调用 resolvePromise
2.2.7.2 如果 onFulfilled 或者 onRejected 执行时抛出异常e,promise2需要被reject
2.2.7.3 如果 onFulfilled 不是一个函数，promise2 以promise1的值fulfilled
2.2.7.4 如果 onRejected 不是一个函数，promise2 以promise1的reason rejected

2.3 resolvePromise

resolvePromise(promise2, x, resolve, reject)

2.3.1 如果 promise2 和 x 相等，那么 reject promise with a TypeError

2.3.2 如果 x 是一个 promsie

2.3.2.1 如果x是pending态，那么promise必须要在pending,直到 x 变成 fulfilled or rejected.
2.3.2.2 如果 x 被 fulfilled, fulfill promise with the same value.
2.3.2.3 如果 x 被 rejected, reject promise with the same reason.

2.3.3 如果 x 是一个 object 或者 是一个 function

2.3.3.1 let then = x.then.
2.3.3.2 如果 x.then 这步出错，那么 reject promise with e as the reason..
2.3.3.3 如果 then 是一个函数，then.call(x, resolvePromiseFn, rejectPromise)
    2.3.3.3.1 resolvePromiseFn 的 入参是 y, 执行 resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
    2.3.3.3.2 rejectPromise 的 入参是 r, reject promise with r.
    2.3.3.3.3 如果 resolvePromise 和 rejectPromise 都调用了，那么第一个调用优先，后面的调用忽略。
    2.3.3.3.4 如果调用then抛出异常e 
        2.3.3.3.4.1 如果 resolvePromise 或 rejectPromise 已经被调用，那么忽略
        2.3.3.3.4.3 否则，reject promise with e as the reason
2.3.3.4 如果 then 不是一个function. fulfill promise with x.

2.3.4 如果 x 不是一个 object 或者 function，fulfill promise with x.

Promise的其他方法

虽然上述的promise源码已经符合PromiseA+的规范，但是原生的Promise还提供了一些其他方法，如:

1. Promise.resolve()
2. Promise.reject()
3. Promise.prototype.catch()
4. Promise.prototype.finally()
5. Promise.all()
6. Promise.race()

下面具体说一下每个方法的实现:

Promise.resolve

Promise.resolve(value) 返回一个以给定值解析后的Promise 对象.

1. 如果 value 是个 thenable 对象，返回的promise会“跟随”这个thenable的对象，采用它的最终状态
2. 如果传入的value本身就是promise对象，那么Promise.resolve将不做任何修改、原封不动地返回这个promise对象。
3. 其他情况，直接返回以该值为成功状态的promise对象。

Promise.resolve = function (param) {
        if (param instanceof Promise) {
        return param;
    }
    return new Promise((resolve, reject) => {
        if (param && param.then && typeof param.then === 'function') {
            setTimeout(() => {
                param.then(resolve, reject);
            });
        } else {
            resolve(param);
        }
    });
}

thenable对象的执行加 setTimeout的原因是根据原生Promise对象执行的结果推断的，如下的测试代码，原生的执行结果为: 20 400 30;为了同样的执行顺序，增加了setTimeout延时。

测试代码:

let p = Promise.resolve(20);
p.then((data) => {
    console.log(data);
});


let p2 = Promise.resolve({
    then: function(resolve, reject) {
        resolve(30);
    }
});

p2.then((data)=> {
    console.log(data)
});

let p3 = Promise.resolve(new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(400)
}));
p3.then((data) => {
    console.log(data)
});

Promise.reject

Promise.reject方法和Promise.resolve不同，Promise.reject()方法的参数，会原封不动地作为reject的理由，变成后续方法的参数。

Promise.reject = function (reason) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        reject(reason);
    });
}

Promise.prototype.catch

Promise.prototype.catch 用于指定出错时的回调，是特殊的then方法，catch之后，可以继续 .then

Promise.prototype.catch = function (onRejected) {
    return this.then(null, onRejected);
}

Promise.prototype.finally

不管成功还是失败，都会走到finally中,并且finally之后，还可以继续then。并且会将值原封不动的传递给后面的then.

Promise.prototype.finally = function (callback) {
    return this.then((value) => {
        return Promise.resolve(callback()).then(() => {
            return value;
        });
    }, (err) => {
        return Promise.resolve(callback()).then(() => {
            throw err;
        });
    });
}

Promise.all

Promise.all(promises) 返回一个promise对象

1. 如果传入的参数是一个空的可迭代对象，那么此promise对象回调完成(resolve),只有此情况，是同步执行的，其它都是异步返回的。
2. 如果传入的参数不包含任何 promise，则返回一个异步完成.
3. promises 中所有的promise都promise都“完成”时或参数中不包含 promise 时回调完成。
4. 如果参数中有一个promise失败，那么Promise.all返回的promise对象失败
5. 在任何情况下，Promise.all 返回的 promise 的完成状态的结果都是一个数组

Promise.all = function (promises) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        let index = 0;
        let result = [];
        if (promises.length === 0) {
            resolve(result);
        } else {
            function processValue(i, data) {
                result[i] = data;
                if (++index === promises.length) {
                    resolve(result);
                }
            }
            for (let i = 0; i < promises.length; i++) {
                    //promises[i] 可能是普通值
                    Promise.resolve(promises[i]).then((data) => {
                    processValue(i, data);
                }, (err) => {
                    reject(err);
                    return;
                });
            }
        }
    });
}

测试代码:

var promise1 = new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(3);
})
var promise2 = 42;
var promise3 = new Promise(function(resolve, reject) {
  setTimeout(resolve, 100, 'foo');
});

Promise.all([promise1, promise2, promise3]).then(function(values) {
  console.log(values); //[3, 42, 'foo']
},(err)=>{
    console.log(err)
});

var p = Promise.all([]); // will be immediately resolved
var p2 = Promise.all([1337, "hi"]); // non-promise values will be ignored, but the evaluation will be done asynchronously
console.log(p);
console.log(p2)
setTimeout(function(){
    console.log('the stack is now empty');
    console.log(p2);
});

Promise.race

Promise.race函数返回一个 Promise，它将与第一个传递的 promise 相同的完成方式被完成。它可以是完成（ resolves），也可以是失败（rejects），这要取决于第一个完成的方式是两个中的哪个。

如果传的参数数组是空，则返回的 promise 将永远等待。

如果迭代包含一个或多个非承诺值和/或已解决/拒绝的承诺，则 Promise.race 将解析为迭代中找到的第一个值。

Promise.race = function (promises) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        if (promises.length === 0) {
            return;
        } else {
            for (let i = 0; i < promises.length; i++) {
                Promise.resolve(promises[i]).then((data) => {
                    resolve(data);
                    return;
                }, (err) => {
                    reject(err);
                    return;
                });
            }
        }
    });
}

测试代码:

Promise.race([
    new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { resolve(100) }, 1000) }),
    undefined,
    new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { reject(100) }, 100) })
]).then((data) => {
    console.log('success ', data);
}, (err) => {
    console.log('err ',err);
});

Promise.race([
    new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { resolve(100) }, 1000) }),
    new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { resolve(200) }, 200) }),
    new Promise((resolve, reject) => { setTimeout(() => { reject(100) }, 100) })
]).then((data) => {
    console.log(data);
}, (err) => {
    console.log(err);
});

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