Promise和Async/await的理解和使用

「长文干货」Promise和Async/await的理解和使用

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一、前置知识

1.1 区别实例对象与函数对象

实例对象：new 函数产生的对象, 称为实例对象, 简称为对象。

函数对象：将函数作为对象使用时, 简称为函数对象

function Fn() {}
const fn = new Fn() // fn为实例对象
Fn.bind({}) // Fn为函数对象

1.2 两种类型的回调函数

同步回调

理解：立即执行, 完全执行完了才结束, 不会放入回调队列中
例子: 数组遍历相关的回调函数 / Promise 的 excutor 函数

异步回调

理解：不会立即执行, 会放入回调队列中将来执行
例子：定时器回调 / ajax 回调 / Promise 的成功|失败的回调

const arr = [1, 2, 3]
arr.forEach(item => console.log(item)) // 同步回调, 不会放入回调队列, 而是立即执行
console.log('forEatch()之后')
setTimeout(() => { // 异步回调, 会放入回调队列, 所有同步执行完后才可能执行
    console.log('timout 回调')
}, 0)
console.log('setTimeout 之后')

1.3 JS 的 error 处理

错误的类型

Error：所有错误的父类型
ReferenceError：引用的变量不存在
TypeError：数据类型不正确的错误
RangeError：数据值不在其所允许的范围内
SyntaxError：语法错误

console.log(a) // ReferenceError: a is not defined
let b = null
console.log(b.xxx) // TypeError: Cannot read property 'xxx' of null
function fn() {
    fn()
}
fn() // RangeError: Maximum call stack size exceeded
let c = """" // SyntaxError: Unexpected string

错误处理：

捕获错误：try ... catch
抛出错误：throw error

error 对象的结构

message 属性：错误相关信息
stack 属性：函数调用栈记录信息

二、Promise 是什么？

2.1 理解

抽象表达：Promise 是JS中进行异步编程的新的解决方案（旧的是谁？=> 纯回调的形式）

具体表达：

从语法上来说：Promise 是一个构造函数
从功能上来说：Promise 对象用来封装一个异步操作并可以获取其结果

2.2 Promise 的状态改变

pending 变为 resolved
pending 变为rejected

说明：只有这2种，且一个 Promise 对象只能改变一次，无论变成成功还是失败，都会有一个结果数据，成功的结果数据一般称为 value，失败的结果数据一般称为 reason。

2.3 Promise 基本流程

Promise 基本流程

1.4 Promise 的基本使用

示例，如果当前时间是偶数就代表成功，否则代表失败

// 1. 创建一个新的Promise对象
const p = new Promise((resolve, reject) => { // 执行器函数，同步执行
    // 2. 执行异步操作任务
    setTimeout(() => {
        const time = Date.now() // 如果当前时间是偶数就代表成功，否则代表失败
        // 3.1 如果成功了，调用resolve(value)
        if (time % 2 === 0) {
            resolve('成功的数据，value = ' + time)
        } else {
            // 3.2 如果失败了，调用reject(reason)
            reject('失败的数据，reason = ' + time)
        }

    }, 1000);
})

p.then(value => {
    // 接受得到成功的value数据，专业术语：onResolved
    console.log('成功的回调', value)
}, reason => {
    // 接受得到失败的reason数据，专业术语：onRejected
    console.log('失败的回调', reason)
})

三、为什么要用 Promise？

3.1 指定回调函数的方式更加灵活

旧的：回调函数必须在启动异步任务前指定

// 成功的回调函数
function successCallback(result) {
    console.log('处理成功:' + result)
}
function failureCallback(error) {
    console.log('处理失败:' + error)
}

// 使用纯回调函数
createAudioFileSync(audioSettings, successCallback, failureCallback)

Promise：启动异步任务 => 返回 Promise 对象 => 给 Promise 对象绑定回调函数，甚至可以在异步任务结束后指定多个

// 使用 Promise
const promise = createAudioFileSync(audioSettings)
setTimeout(() => {
    promise.then(successCallback, failureCallback)
}, 3000);

3.2 支持链式调用，可以解决回调地狱问题

什么是回调地狱？回调函数嵌套调用，外部回调函数异步执行的结果是嵌套的回掉执行条件，代码是水平向右扩展

// 回调地狱
doSomething(function(result) {
    doSomethingElse(result, function(newResult) {
        doThirdThing(newResult, function(finalResult) {
            console.log('Got the final result: ' + finalResult)
        }, failureCallback)
    }, failureCallback)
},

回调地狱的缺点：不便阅读，不便于异常处理

解决方案：Promise 链式调用，代码水平向下扩展

doSomething().then(function(result) {
    return doSomethingElse(result)
})
.then(function(newResult) {
    return doThirdThing(newResult)
})
.then(function(finalResult) {
    console.log('Got the final result: ' + finalResult)
})
.catch(failureCallback)

终极解决方案：async/await，用同步的写法处理异步的操作

async function request() {
    try {
        const result = await doSomething()
        const newResult = await doSomethingElse(result)
        const finalResult = await doThirdThing(newResult)
        console.log('Got the final result: ' + finalResult)
    } catch (error) {
        failureCallback(error)
    }
}

四、Promise 的API说明

1）Promise 构造函数 Promise (excutor) {}，excutor 会在 Promise 内部立即同步回调,异步操作在执行器中执行

excutor 函数：执行器 (resolve, reject) => {}
resolve 函数：内部定义成功时我们调用的函数 value => {}
reject 函数：内部定义失败时我们调用的函数 reason => {}

2）Promise.prototype.then 方法：(onResolved, onRejected) => {}，指定用于得到成功 value 的成功回调和用于得到失败 reason 的失败回调返回一个新的 promise 对象

onResolved 函数：成功的回调函数 (value) => {}
onRejected 函数：失败的回调函数 (reason) => {}

3）Promise.prototype.catch 方法：(onRejected) => {}，onRejected 函数：失败的回调函数 (reason) => {}，then() 的语法糖, 相当于： then(undefined, onRejected)。

4）Promise.resolve 方法：(value) => {}，value：成功的数据或 promise 对象，返回一个成功/失败的 promise 对象。

5）Promise.reject 方法：(reason) => {}，reason：失败的原因，返回一个失败的 promise 对象

6）Promise.all 方法： (promises) => {}，promises：包含 n 个 promise 的数组，返回一个新的 promise, 只有所有的 promise 都成功才成功, 只要有一个失败了就直接失败。

7）Promise.race 方法：(promises) => {}，promises: 包含 n 个 promise 的数组，返回一个新的 promise, 第一个完成的 promise 的结果状态就是最终的结果状态。

// 产生一个成功值为 1 的 Promise 对象
const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(1)
})
// 产生一个成功值为 2 的 Promise 对象
const p2 = Promise.resolve(2)
// 产生一个失败值为 3 的 Promise 对象
const p3 = Promise.reject(3)

p1.then(value => console.log(value))
p2.then(value => console.log(value))
p3.catch(reason => console.error(reason))

// const pAll = Promise.all([p1, p2])
const pAll = Promise.all([p1, p2, p3])
pAll.then(values => {
    console.log('all onResolved()', values) // all onResolved() [ 1, 2 ]
}, reason => {
    console.log('all onRejected()', reason) // all onRejected() 3
})

const race = Promise.race([p1, p2, p3])
race.then(value => {
    console.log('all onResolved()', value) 
}, reason => {
    console.log('all onRejected()', reason) 
})

五、Promise 的几个关键问题

5.1 如何改变 Promise 的状态

resolve(value)，如果当前是 pendding 就会变为 resolved

reject(reason)，如果当前是 pendding 就会变为 rejected

抛出异常，如果当前是 pendding 就会变为 rejected

const p = new Promise((resolve, reject) => {
    // resolve(1) // Promise 变为 resolved 成功状态
    // reject(2) // Promise 变为 rejected 失败状态
    // Promise 变为 rejected 失败状态，reason为抛出的 error
    throw new Error('我抛出的异常') 
    // 变为 rejected 失败状态，reason为抛出的 3
    // throw 3
})
p.then(
    value => {},
    reason => { console.log('reason :', reason); }
)

5.2 当一个 promise 指定多个成功/失败回调函数, 都会调用吗？

当 promise 改变为对应状态时都会调用

const p = new Promise((resolve, reject) => {
    // 变为 rejected 失败状态，reason为抛出的 3
    throw 3
})
p.then(
    value => {},
    reason => { console.log('reason :', reason); }
)
p.then(
    value => {},
    reason => { console.log('reason2 :', reason); }
)
// 结果：
// reason : 3
// reason2 : 3

5.3 改变 promise 状态和指定回调函数谁先谁后?

都有可能, 正常情况下是先指定回调再改变状态, 但也可以先改状态再指定回调。

如何先改状态再指定回调?

在执行器中直接调用 resolve()/reject()
延迟更长时间才调用 then()

什么时候才能得到数据?

如果先指定的回调, 那当状态发生改变时, 回调函数就会调用, 得到数据
如果先改变的状态, 那当指定回调时, 回调函数就会调用, 得到数据

// 常规：先指定回调函数,后改变状态
new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
        resolve(1) // 后改变状态（同时指定数据），异步执行回调函数
    }, 1000);
}).then( // 先指定回调函数，保存当前指定的回调函数
    value => {},
    reason => { console.log('reason :', reason); }
)

// 先改状态,后指定回调函数
new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(1) // 先改变状态（同时指定数据）
}).then( // 后指定回调函数，异步执行回调函数
    value => { console.log('value2：', value);},
    reason => { console.log('reason2 :', reason); }
)

const p = new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(1) // 先改变状态（同时指定数据）
})
setTimeout(() => {
    p.then(
        value => { console.log('value3：', value);},
        reason => { console.log('reason3 :', reason); }
    )
}, 1500);

5.4 promise.then()返回的新 promise 的结果状态由什么决定?

简单表达：由 then() 指定的回调函数执行的结果决定。

详细表达：

如果抛出异常, 新 promise 变为 rejected, reason 为抛出的异常
如果返回的是非 promise 的任意值, 新 promise 变为 resolved, value 为返回的值
如果返回的是另一个新 promise, 此 promise 的结果就会成为新 promise 的结果

new Promise((resolve, reject) => {
    resolve(1)
}).then(
    value => {
        console.log('onResolved1()', value); // 1
        // return 1.1 或 
        return Promise.resolve(1.1)
        // return Promise.reject(1.1)
        // throw 1.1
    },
    reason => { 
        console.log('onRejected1()', reason);
    }
).then(
    value => { console.log('onResolved2()', value); }, // 1.1
    reason => { console.log('onRejected2()', reason) } // 1.1
)

5.5 promise 如何串连多个操作任务

promise 的 then() 返回一个新的 promise, 可以开成 then() 的链式调用，通过 then 的链式调用串连多个同步/异步任务。

5.6 promise 异常传透

当使用 promise 的 then 链式调用时, 可以在最后指定失败的回调，前面任何操作出了异常, 都会传到最后失败的回调中处理。

下面的示例代码演示了异常传透

new Promise((resolve, reject) => {
    // resolve(1)
    reject(1)
}).then(
    value => { 
        console.log('onResolved1()', value);
        return 2
    }
).then(
    value => { 
        console.log('onResolved2()', value);
        return 3
    }
).then(
    value => { 
        console.log('onResolved3()', value);
    }
).catch(
    reason => { 
        console.log('onRejected()', reason);  // onRejected() 1
    }
)

代码会执行 .catch 中的代码，但实际上代码的执行不是执行到第 3 行就直接跳转到 catch 里面了，而是从第一个 then 调用向下一个个的执行（逐级传递），但是由于我们 then 里面没有处理异常。在 then 里面没写处理异常实际上相当于默认添加了 reason => { throw reason } 或者 reason => Promise.reject(reason)：

new Promise((resolve, reject) => {
    reject(1)
}).then(
    value => {  console.log('onResolved1()', value); },
    // reason => { throw reason }
    // 或者
    reason => Promise.reject(reason)
)

Promise的异常传透示意图

5.7 中断 promise 链

当使用 promise 的 then 链式调用时, 在中间中断, 不再调用后面的回调函数

办法: 在回调函数中返回一个 pendding 状态的 promise 对象

new Promise((resolve, reject) => {
   resolve(1)
}).then(
    value => { 
        console.log('onResolved1()', value);
        return new Promise(() => {}) // 返回一个 pending 的 Promise，中断 promise 链
    }
).then( // 这个 then 不会执行力
    value =>  { console.log('onResolved2()', value); }
)

六、async 与 await

Async/await 实际上只是一种基于 promises 的糖衣语法糖，Async/await 和 promises 一样，都是非堵塞式的，Async/await 让异步代码更具同步代码风格，这也是其优势所在。

async function 用来定义一个返回 AsyncFunction 对象的异步函数。异步函数是指通过事件循环异步执行的函数，它会通过一个隐式的 Promise 返回其结果，。如果你在代码中使用了异步函数，就会发现它的语法和结构会更像是标准的同步函数。

await 操作符用于等待一个 Promise 对象。它只能在异步函数 async function 中使用。

6.1 async 函数

async 函数的返回值为 Promise 对象，async 函数返回的 Promise 的结果由函数执行的结果决定

async function fn1() {
    return 1
}
const result = fn1()
console.log(result) // Promise { 1 }

在控制台可以看见如下信息

既然是 Promise 对象，那么我们用 then 来调用，并抛出错误，执行 onRejected() 且 reason 为错误信息为“我是错误”

async function fn1() {
    // return 1
    // return Promise.resolve(1)
    // return Promise.reject(2)
    throw '我是错误'
}
fn1().then(
    value => { console.log('onResolved()', value) },
    reason => { console.log('onRejected()', reason) } // onRejected() 我是错误
)

6.2 await 表达式

await 右侧的表达式一般为 promise 对象, 但也可以是其它的值

如果表达式是 promise 对象, await 返回的是 promise 成功的值
如果表达式是其它值, 直接将此值作为 await 的返回值

function fn2() {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            resolve(1000)
        }, 1000);
    })
}
function fn4() { return 6 }
async function fn3() {
    // const value = await fn2() // await 右侧表达式为Promise，得到的结果就是Promise成功的value
    // const value = await '还可以这样'
    const value = await fn4()
    console.log('value', value)
}
fn3() // value 6

await 必须写在 async 函数中, 但 async 函数中可以没有 await，如果 await 的 Promise 失败了, 就会抛出异常, 需要通过 try...catch 捕获处理。

function fn2() {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            // resolve(1000)
            reject(1000)
        }, 1000);
    })
}
async function fn3() {
    try {
        const value = await fn2()
    } catch (error) {
        console.log('得到失败的结果', error)
    }
}
fn3() // 得到失败的结果 1000