• JavaScript中的异步梳理(2)——使用Promises/A


    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。

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    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。

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    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:

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

    按需要组织这些任务

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    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。

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    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:

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    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:

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    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.ajax和dojo.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:

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    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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