Promises/A+规范

为什么需要异步编程方式

一个函数执行之后，在它后面顺序编写的代码中，如果能够直接使用它的返回结果或者它修改之后的引用参数，那么我们通常认为该函数是同步的。

如果一个函数的执行结果或者其修改的引用参数，需要通过设置回调函数或者回调事件的方式来获取，而在其后顺序编写的代码中无法直接获取的话，那么我们通常认为这样的函数是异步的。

阻塞带来的问题是当前线程（或进程）会陷入等待，一直等到阻塞结束，这样就会造成线程（或进程）资源的浪费。所以通常认为阻塞是不够高效的。

如果要编写非阻塞代码，使用同步方式会变得有些复杂，且不够灵活。同步方式的非阻塞代码通常会使用 select 模式，例如 curl_multi_select、stream_select、socket_select等就是PHP中提供的一些典型的 select 模式的函数。我们说它复杂且不够灵活，是因为例如使用上面的 select 模式编写同步的非阻塞代码时我们需要先构造一个并发任务的列表，之后手动构造循环来执行这些并发的任务，在循环开始之后，虽然这几个任务可以并发，但是这个循环相对于其后的代码总体上仍然是阻塞的，我们要想拿到这些并发任务的结果时，仍然需要等待。select 虽然可以同时等待多个任务中某一个或几个就位后，再执行后续操作，但仍然有一部分时间是被等待消耗掉的。而且如果是纯同步非阻塞的情况下，我们也很难在循环开始后，动态添加更多的任务到这个循环中去。所以希望程序能够更加高效、更加灵活，就需要引入异步方式。

传统的异步方式有什么问题

回调是最简单直接的异步模式，只要在调用异步函数时设置一个或多个回调函数，函数就会在完成时自动调用回调函数。如果你的程序逻辑够简单，简单的一两层回调也许并不会让你觉得异步方式的编程有什么麻烦。但如果你的程序逻辑一旦有些复杂，你可能就会被层层回调搞得疲惫不堪了。当然，实际上你的程序需要层层回调的原因，也许并不是你的程序逻辑真的复杂，而是你没有办法将回调函数中的参数结果传出来，所以你就不得不将另一个回调函数传进去。

为什么要引入Promise

Promise要解决的问题是，如何将回调方法的参数从回调方法中传递出来，让它可以像同步函数的返回结果一样，在回调函数以外的控制范围内，可以传递和复用。

Promise是抽象异步处理对象以及对其进行各种操作的组件

Promises/A+规范

• 解决（fulfill）：指一个 promise 成功时进行的一系列操作，如状态的改变、回调的执行。虽然规范中用 fulfill 来表示解决，但是在后世的 promise 实现多以 resolve 来取代之。
• 拒绝（reject）：指一个 promise 失败时进行的一系列操作。
• 终值（eventual value）：所谓终值，指的是 promise 被解决时传递给解决回调的值，由于 promise 有一次性的特征，因此当这个值被传递时，标志着 promise 等待态的结束，故称之终值，有时也直接简称为值（value）。
• 拒因（reason）：也就是拒绝原因，指在 promise 被拒绝时传递给拒绝回调的值。

Promise 表示一个异步操作的最终结果，与之进行交互的方式主要是 then 方法，该方法注册了两个回调函数，用于接收 Promise 的终值或本 Promise 不能执行的原因。

术语：

• Promise：它是一个拥有 then 方法的对象或函数，其行为符合本规范；
• thenable：是一个定义了 then 方法的对象或函数，即拥有 then 方法；
• 值（value）：指任何 JavaScript 的合法值（包括 undefined、thenable 和 promise）；
• 异常（exception）：是使用 throw 语句抛出的一个值；
• 拒因（reason）：表示一个 promise 的拒绝原因；

要求：

一个 Promise 的当前状态必须为以下三种状态中的一种：等待态（Pending）、执行态（Fulfilled）和拒绝态（Rejected）。

等待态（Pending）

处于等待态时，promise 需要满足以下条件：

• 可以迁移至执行态或拒绝态

执行态（Fulfilled）

处于执行态时，promise 需要满足以下条件：

• 不能迁移至其他任何状态
• 必须拥有一个不可变的终值

拒绝态（Rejected）

处于拒绝态时，promise 需满足以下条件：

• 不能迁移至其他任何状态
• 必须拥有一个不可变的拒因

这里的不可变指的是恒等（即可用 === 判断相等），而不是意味着更深层次的不可变（指当 value 或 reason 不是基本值时，只要求其引用地址相等，但属性值可被更改）

Then 方法

一个 promise 必须提供一个 then 方法以访问其当前值、终值和拒因。

promise 的 then 方法接受两个参数：

promise.then(onFulfilled, onRejected)

参数可选

onFulfilled 和 onRejected 都是可选参数。

• 如果 onFulfilled  不是函数，其必须被忽略
• 如果 onRejected 不是函数，其必须被忽略

onFulfilled 特性

如果 onFulfilled 是函数：

• 当 promise 执行结束后其必须被调用，其第一个参数为 promise 的终值
• 在 promise 执行结束前其不可被调用
• 其调用次数不可超过一次

onRejected 特性

如果onRejected 是函数：

• 当 promise 被拒绝执行后其必须被调用，其第一个参数为 promise 的拒因
• 在 promise 被拒绝执行前其不可被调用
• 其调用次数不可超过一次

调用时机

onFulfilled 和 onRejected 只有在执行环境堆栈仅包含平台代码时才可被调用（平台代码：指的是引擎、环境以及 promise 的实施代码。实践中要确保 onFulfilled 和 onRejected 方法异步执行，且应该在 then 方法被调用的那一轮事件循环之后的新执行栈中执行。这个事件队列可以采用"宏任务macrotask"机制或"微任务microtask"机制来实现。由于 promise 的实施代码本身就是平台代码（即都是JavaScript），故代码自身在处理在处理程序时可能已经包含一个任务调度队列。）

macrotask 和 microtask 两个概念，这表示异步任务的两种分类。在挂起任务时，JS 引擎会将所有任务按照类别分到这两个队列中，首先在 macrotask 的队列（这个队列也被叫做 task queue）中取出第一个任务，执行完毕后取出 microtask 队列中的所有任务顺序执行；之后再取 macrotask 任务，周而复始，直至两个队列的任务都取完。

两个类别的具体分类如下：

• macro-task：script（整体代码），setTimeout，setInterval，setImmediate，I/O，UI rendering
• micro-task：process.nextTick、Promises（浏览器原生的Promises）、Object.observe、MutationObserver

调用要求

onFulfilled 和 onRejected 必须被作为函数调用（即没有 this 值）

多次调用

then 方法可以被同一个 promise 调用多次

• 当 promise 成功执行时，所有 onFulfilled 需按照其注册顺序依次回调
• 当 promise 被拒绝执行时，所有的 onRejected 需按照其注册顺序依次回调

返回

then 方法必须返回一个 promise 对象

promise2 = promise1.then(onFulfilled, onRejected);

　　

• 如果 onFulfilled 或者 onRejected 返回一个值 x，则运行下面的 Promise 解决过程：[ [ Resolve ] ] (promise2,x)
• 如果 onFulfilled 或者 onRejected 抛出一个异常 e，则 promise2 必须拒绝执行，并返回拒因 e
• 如果 onFulfilled 不是函数且 promise1 成功执行，promise2 必须成功执行并返回相同的值
• 如果 onRejected 不是函数且 promise1 拒绝执行，promise2 必须拒绝执行并返回相同的拒因

不论 promise1 被 reject 还是被 resolve 时 promise2 都会被 resolve，只有出现异常时才会被 rejected。

Promise 解决过程

Promise 解决过程是一个抽象的操作，其需输入一个 promise 和一个值，我们表示为 [ [ Resolve ] ] (promise,x)，如果 x 有 then 方法且看上去像一个 Promise ，解决程序即尝试使 promise 接受 x 的状态；否则其用 x 的值来执行 promise。

这种 thenable 的特性使得 Promise 的实现更具有通用性：只要其暴露出一个遵循 Promise/A+协议的 then 方法即可；这同时也使遵循 Promise/A+ 规范的实现可以与那些不太规范但可用的实现能良好共存。

运行 [ [ Resolve ] ] (promise,x) 需要遵循以下步骤：

x 与 promise 相等

如果 promise 和 x 指向同一个对象，以 TypeError 为拒因拒绝执行 promise

x 为 promise

如果 x 为 Promise，则使 promise 接受 x 的状态：

• 如果 x 处于等待态，promise 需要保持为等待态直至 x 被执行或拒绝
• 如果 x 处于执行态，用相同的值执行 promise
• 如果 x 处于拒绝态，用相同的拒因拒绝 promise

x 为对象或函数

如果 x 为对象或函数：

• 把 x.then 赋值给 then 
• 如果取 x.then 的值时抛出错误 e，则以 e 为拒因拒绝 promise
• 如果 then 是函数，将 x 作为函数的作用域 this 调用之。传递两个回调函数作为参数，第一个参数叫做 resolvePromise，第二个参数叫做 rejectPromise：
• 如果 resolvePromise 以值 y 为参数被调用，则运行 [ [ Resolve ] ](promise,y)
• 如果 rejectPromise 以拒因 r 为参数被调用，则以拒因 r 拒绝 promise
• 如果 resolvePromise 和 rejectPromise 均被调用，或者被同一参数调用了多次，则优先采用首次调用并忽略剩下的调用
• 如果调用 then 方法抛出了异常 e ：
• 如果 resolvePromise 或 rejectPromise 已经被调用，则忽略之
• 否则以 e 为拒因拒绝 promise
• 如果 then 不是函数，以 x 为参数执行 promise
• 如果 x 不为对象或者函数，以 x 为参数执行 promise

如果一个 promise 被一个循环的 thenable 链中的对象解决，而 [ [Resolve] ](promise,thenable) 的递归性质又使得其被再次调用，根据上述的算法将会陷入无限递归之中。算法虽不强制要求，但也鼓励施者检测这样的递归是否存在，若检测到存在则以一个可识别的 TypeError 为拒因来拒绝 promise。