jQuery之Deferred源码剖析

一、前言

大约在夏季，我们谈过ES6的Promise（详见here），其实在ES6前jQuery早就有了Promise，也就是我们所知道的Deferred对象，宗旨当然也和ES6的Promise一样，通过链式调用，避免层层嵌套，如下：

//jquery版本大于1.8
function runAsync(){
    var def = $.Deferred();
    setTimeout(function(){
        console.log('I am done');
        def.resolve('whatever');
    }, 1000);
    return def;
}
runAsync().then(function(msg){
    console.log(msg);//=>打印'whatever'
}).done(function(msg){
    console.log(msg);//=>打印'undefined'
});

注：从jQuery1.8版本开始，then方法会返回一个新的受限制的deferred对象，即deferred.promise()—后续源码解读中我们会更加全面地了解到。因此，上述代码done中会打印’undefined’。

好了，通过上述示例代码，短暂的回顾了jQuery的Deferred使用后，我们一起来看看jQuery是怎么实现Deferred，当然解读jQuery的版本是大于1.8。

二、jQuery之Deferred源码剖析

整体架构，如下：

jQuery.extend( {
    Deferred: function( func ) {
        var tuples = [
                // action, add listener, listener list, final state
                [ "resolve", "done", jQuery.Callbacks( "once memory" ), "resolved" ],
                [ "reject", "fail", jQuery.Callbacks( "once memory" ), "rejected" ],
                [ "notify", "progress", jQuery.Callbacks( "memory" ) ]
            ],
            state = "pending",
            promise = {
                state: function() {...},
                always: function() {...},
                then: function() {...},
                promise: function( obj ) {...}
            },
            deferred = {};
        // Keep pipe for back-compat
        promise.pipe = promise.then;
        // Add list-specific methods
        jQuery.each( tuples, function( i, tuple ) {} );
        // Make the deferred a promise
        promise.promise( deferred );
        // Call given func if any
        if ( func ) {
            func.call( deferred, deferred );
        }
        // All done!
        return deferred;
    }
}

整体架构上，如果你了解设计模式中的工厂模式，那么不难看出，jQuery.Deferred就是一个工厂，每次执行jQuery.Deferred时，都会返回一个加工好的deferred对象。

接下来，我们再一步一步剖析上述代码。

首先，是数组tuples：

tuples = [
    // action, add listener, listener list, final state
    [ "resolve", "done", jQuery.Callbacks( "once memory" ), "resolved" ],
    [ "reject", "fail", jQuery.Callbacks( "once memory" ), "rejected" ],
    [ "notify", "progress", jQuery.Callbacks( "memory" ) ]
]

tuples一开始就为我们预先定义了三种状态—‘resolved’、’rejected’以及’pending’，以及它们所对应的一系列值和操作，值得注意的是每种状态中，都调用了一个jQuery.Callbacks方法，如下：

它是个什么玩意儿？

jQuery.Callbacks = function( options ) {

    // Convert options from String-formatted to Object-formatted if needed
    // (we check in cache first)
    options = typeof options === "string" ?
        createOptions( options ) :
        jQuery.extend( {}, options );

    var // Flag to know if list is currently firing
        firing,

        // Last fire value for non-forgettable lists
        memory,

        // Flag to know if list was already fired
        fired,

        // Flag to prevent firing
        locked,

        // Actual callback list
        list = [],

        // Queue of execution data for repeatable lists
        queue = [],

        // Index of currently firing callback (modified by add/remove as needed)
        firingIndex = -1,

        // Fire callbacks
        fire = function() {

            // Enforce single-firing
            locked = options.once;

            // Execute callbacks for all pending executions,
            // respecting firingIndex overrides and runtime changes
            fired = firing = true;
            for ( ; queue.length; firingIndex = -1 ) {
                memory = queue.shift();
                while ( ++firingIndex < list.length ) {

                    // Run callback and check for early termination
                    if ( list[ firingIndex ].apply( memory[ 0 ], memory[ 1 ] ) === false &&
                        options.stopOnFalse ) {

                        // Jump to end and forget the data so .add doesn't re-fire
                        firingIndex = list.length;
                        memory = false;
                    }
                }
            }

            // Forget the data if we're done with it
            if ( !options.memory ) {
                memory = false;
            }

            firing = false;

            // Clean up if we're done firing for good
            if ( locked ) {

                // Keep an empty list if we have data for future add calls
                if ( memory ) {
                    list = [];

                // Otherwise, this object is spent
                } else {
                    list = "";
                }
            }
        },

        // Actual Callbacks object
        self = {

            // Add a callback or a collection of callbacks to the list
            add: function() {
                if ( list ) {

                    // If we have memory from a past run, we should fire after adding
                    if ( memory && !firing ) {
                        firingIndex = list.length - 1;
                        queue.push( memory );
                    }

                    ( function add( args ) {
                        jQuery.each( args, function( _, arg ) {
                            if ( jQuery.isFunction( arg ) ) {
                                if ( !options.unique || !self.has( arg ) ) {
                                    list.push( arg );
                                }
                            } else if ( arg && arg.length && jQuery.type( arg ) !== "string" ) {

                                // Inspect recursively
                                add( arg );
                            }
                        } );
                    } )( arguments );

                    if ( memory && !firing ) {
                        fire();
                    }
                }
                return this;
            },

            // Remove a callback from the list
            remove: function() {
                jQuery.each( arguments, function( _, arg ) {
                    var index;
                    while ( ( index = jQuery.inArray( arg, list, index ) ) > -1 ) {
                        list.splice( index, 1 );

                        // Handle firing indexes
                        if ( index <= firingIndex ) {
                            firingIndex--;
                        }
                    }
                } );
                return this;
            },

            // Check if a given callback is in the list.
            // If no argument is given, return whether or not list has callbacks attached.
            has: function( fn ) {
                return fn ?
                    jQuery.inArray( fn, list ) > -1 :
                    list.length > 0;
            },

            // Remove all callbacks from the list
            empty: function() {
                if ( list ) {
                    list = [];
                }
                return this;
            },

            // Disable .fire and .add
            // Abort any current/pending executions
            // Clear all callbacks and values
            disable: function() {
                locked = queue = [];
                list = memory = "";
                return this;
            },
            disabled: function() {
                return !list;
            },

            // Disable .fire
            // Also disable .add unless we have memory (since it would have no effect)
            // Abort any pending executions
            lock: function() {
                locked = true;
                if ( !memory ) {
                    self.disable();
                }
                return this;
            },
            locked: function() {
                return !!locked;
            },

            // Call all callbacks with the given context and arguments
            fireWith: function( context, args ) {
                if ( !locked ) {
                    args = args || [];
                    args = [ context, args.slice ? args.slice() : args ];
                    queue.push( args );
                    if ( !firing ) {
                        fire();
                    }
                }
                return this;
            },

            // Call all the callbacks with the given arguments
            fire: function() {
                self.fireWith( this, arguments );
                return this;
            },

            // To know if the callbacks have already been called at least once
            fired: function() {
                return !!fired;
            }
        };

    return self;
};

细细品味了上述jQuery.Callbacks源码，如果你了解设计模式中的发布订阅者模式，不难发现，就是一个”自定义事件”嘛。（详见here）

所以，我们精简jQuery.Callbacks后，核心代码如下：

jQuery.Callbacks = function(){
    var list = [],
        self = {
            add: function(){/*添加元素到list*/},
            remove: function(){/*从list移除指定元素*/},
            fire: function(){/*遍历list并触发每次元素*/}
        };
    return self;
}

一目了然，我们每执行一次jQuery.Callbacks方法，它就会返回一个独立的自定义事件对象。在tuples每个状态中执行一次jQuery.Callbacks，也就豁然开朗了—为每个状态提供一个独立的空间来添加、删除以及触发事件。

好了，关于变量tuples，我们就算大致解读完了。

state就是deferred对象的状态值嘛，我们可以通过deferred.state方法获取（稍后会见到）。

promise就是一个拥有state、always、then、promise方法的对象，每个方法详解如下：

promise = {
    state: function() {//返回状态值
        return state;
    },
    always: function() {//不管成功还是失败，最终都会执行该方法
        deferred.done( arguments ).fail( arguments );
        return this;
    },
    then: function( /* fnDone, fnFail, fnProgress */ ) {...},//重头戏，稍后会详讲
    promise: function( obj ) {//扩展promise，如不久我们会看见的promise.promise( deferred );
        return obj != null ? jQuery.extend( obj, promise ) : promise;
    }
}

随后声明的一个空对象deferred。

promise.pipe=promise.then，就不累赘了，下面我们来看看jQuery.each(tuples, function(i, tuple){…})都干了什么，源码如下：

/*
tuples = [
    [ "resolve", "done", jQuery.Callbacks( "once memory" ), "resolved" ],
    [ "reject", "fail", jQuery.Callbacks( "once memory" ), "rejected" ],
    [ "notify", "progress", jQuery.Callbacks( "memory" ) ]
]
*/
jQuery.each( tuples, function( i, tuple ) {
    var list = tuple[ 2 ],
        stateString = tuple[ 3 ];
    // promise[ done | fail | progress ] = list.add
    promise[ tuple[ 1 ] ] = list.add;
    // Handle state
    if ( stateString ) {
        list.add( function() {
            // state = [ resolved | rejected ]
            state = stateString;
        // [ reject_list | resolve_list ].disable; progress_list.lock
        }, tuples[ i ^ 1 ][ 2 ].disable, tuples[ 2 ][ 2 ].lock );
    }
    // deferred[ resolve | reject | notify ]
    deferred[ tuple[ 0 ] ] = function() {
        deferred[ tuple[ 0 ] + "With" ]( this === deferred ? promise : this, arguments );
        return this;
    };
    deferred[ tuple[ 0 ] + "With" ] = list.fireWith;
} );

通过jQuery.each遍历tuples数组，并对其进行相关操作，比如我们拿tuples数组中的第一个元素举例：

['resolve', 'done', jQuery.Callbacks('once memory'), 'resolved']

第一步、声明的变量list指向jQuery.Callbacks返回的对象，stateString取值为’resolved’

第二步、为promise添加’done’属性，并指向第一步中list.add（fail和progress即指向属于各自的自定义事件对象）

第三步、判断stateString值，如果为’resolved’或’rejected’状态，那么就添加三个事件函数到对应的list列表中：

　　--改变state状态的函数

　　--禁止对应状态的处理，如’resolved’后，那么必定不会触发rejected状态咯，反之亦然

　　--禁止pending状态，都’resolved’或者’rejected’了，那么deferred肯定不会处于pending状态咯

第四步、为对象deferred，添加触发各自状态（’resolved’,’rejected’,’pending’）的fire相关方法：

　　--resolve、resolveWith

　　--reject、rejectWith

　　--notify、notifyWith

好了，jQuery.each(tuples, function(i, tuple){…})解读就到此结束了。

总结：

通过jQuery.each遍历tuples，将tuples里的三种状态操作值done、fail以及progress添加到promise对象，并分别指向各自自定义对象中的add方法。如果状态为resolved或rejected，那么，再将三个特定函数添加到各自自定义对象的list列表下。随后，就是对deferred对象赋予三个状态各自的触发事件啦。

至此，promise、deferred对象如下图所示：

 

我们在前面讲解promise对象时，提到过它的promise属性，即为扩展promise对象，再回顾下：

 

所以接下来，源代码中的promise.promise(deferred)，即为扩展deferred对象，让原来只有6个触发属性的deferred，同时拥有了promise对象的全部属性。

紧接着，func.call(deferred, deferred)，即为执行参数func，当然，前提是func有值。值得注意的是，是将deferred作为func的执行对象以及执行参数的，这一点在promise.then中体现得淋淋尽致（稍后会细说）。

最后$.Deferred返回构建好的deferred对象。

到此，构建deferred整体流程走完。

三、细说promise.then

promise.then源码如下：

promise = {
    then: function( /* fnDone, fnFail, fnProgress */ ) {   
        var fns = arguments;
        return jQuery.Deferred( function( newDefer ) {
            jQuery.each( tuples, function( i, tuple ) {
                var fn = jQuery.isFunction( fns[ i ] ) && fns[ i ];
                // deferred[ done | fail | progress ] for forwarding actions to newDefer
                deferred[ tuple[ 1 ] ]( function() {
                    var returned = fn && fn.apply( this, arguments );
                    if ( returned && jQuery.isFunction( returned.promise ) ) {
                        returned.promise()
                            .progress( newDefer.notify )
                            .done( newDefer.resolve )
                            .fail( newDefer.reject );
                    } else {
                        newDefer[ tuple[ 0 ] + "With" ](
                            this === promise ? newDefer.promise() : this,
                            fn ? [ returned ] : arguments
                        );
                    }
                } );
            } );
            fns = null;
        } ).promise();
    }
}

精简promise.then的源码如下：

promise = {
    then: function( /* fnDone, fnFail, fnProgress */ ) {   
        var fns = arguments;
        return jQuery.Deferred( function( newDefer ) {
                   ...
               } ).promise();
    }
}

整体架构上，可以清晰的看出，promise.then方法最后通过jQuery.Deferred返回了一个新的受限制的deferred对象，即deferred.promise，正因为这样，所以执行完then方法后，我们是不能通过deferred.pomise手动触发resolve、reject或notify的。

接下来，我们再一步一步剖析promise.then源码。

var fns = arguments不过就是将then方法中的参数赋予fns，在接下来的jQuery.each里使用。接着，就通过jQuery.Deferred返回了一个构建好的deferred对象，但是注意，在jQuery.Deferred里有个参数—匿名函数，还记得在上一小节末尾处，我们说过如果jQuery.Deferred里有值，就执行它，并将构建好的deferred作为执行对象和参数传入么：

 

固，promise.then方法中的newDefer指向通过jQuery.Deferred构建好的deferred。

紧接着，jQuery.each(tuples, function(i,tuple){…})处理，重点就是deferred[tuple[1]](function(){…});，注意，这里的deferred是then方法的父deferred哦，如下：

且tuple[1]为—done|fail|progress，在前面我们已经谈过，它们指向各自自定义事件对象的add方法。因此，也就明白了为什么deferred.resolve|reject|notify后，如果随后有then，会触发then方法的相关事件，如下：

但是，then方法后有then方法，又是怎么操作的呢？

它会判断then方法中的回调函数的返回值，如果是一个deferred对象，那么就将then方法自行创建的deferred对象中的相关触发事件，添加到回调函数中返回的deferred对象的对应的list列表中，这样，当我们触发回调函数中的相关触发事件后，也就会触发then方法的deferred对象了，从而，如果then方法后有then方法，也就关联了。

好了，那么如果then方法中的回调函数的返回值是一个非deferred对象呢？那么它就将这个返回值带上，直接触发then方法自行创建的deferred对象的相关事件，从而，如果then方法后有then方法，也就关联了。

好了，promise.then方法解决就算基本完毕。

四、思考

细细品来，大家有没有发现，其实promise.then就是通过作用域链，利用jQuery.Deferred中的变量deferred来关联父deferred的。如果，你还记得数据结构中的单链表，有没有发觉似曾相识呢，作者在这里通过jQuery.Deferred这个工厂构建每个deferred，然后利用作用域链相互关联，就如同单链表一样。

因此，借助这一思想，我们就一同模拟一个非常简单的Deferred，称作SimpleDef。主要作用就是每次我们执行SimpleDef函数，它都会返回一个构建好的simpleDef对象，该对象里面包含了三个方法done、then以及fire：

　　--done就如同add方法般，将done里的参数添加到它父simpleDef列表list中，并返回父simpleDef对象；

　　--then就是将其参数func添加到父SimpleDef对象的列表list中，并返回一个新SimpleDef对象；

　　--fire就是触发对应simpleDef对象的list列表里的所有函数。

实现代码如下：

function SimpleDef(){
    var list = [],
        simpleDef = {
            done: function(func){
                list.push(func);
                return simpleDef;
            },
            then: function(func){
                list.push(func);
                return SimpleDef();
            },
            fire: function(){
                var i = list.length;
                while(i--){
                    list[i]();
                }
            }
        };
    return simpleDef;
}

测试代码如下：

var def = SimpleDef();
var then1 = def.done(function(){
    console.log('self1-done1');
}).done(function(){
    console.log('self1-done2');
}).then(function(){
    console.log('self2-then1');
}).done(function(){
    console.log('self2-done1');
});
def.fire();//=>self2-then1 self1-done2 self1-done1
console.log('xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx');
then1.fire();//=>self2-done1

五、拓展阅读

[1]、细说Promise

[2]、JavaScript之自定义事件

[3]、JavaScript之链式结构序列化