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node使用promise替代回调函数

在学习 Node.js 过程中接触到了如何使用 async 来控制并发（使用 async 控制并发）

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async 的本质是一个流程控制。其实在异步编程中，还有一个更为经典的模型，叫做 Promise/Deferred 模型（当然还有更多相关解决方法，比如 eventproxy，co 等，到时候遇到在挖坑）

首先，我们思考一个典型的异步编程模型，考虑这样一个题目：读取一个文件，在控制台输出这个文件内容

var fs = require('fs');
fs.readFile('1.txt', 'utf8', function (err, data) {
  console.log(data);
});

看起来很简单，再进一步: 读取两个文件，在控制台输出这两个文件内容

var fs = require('fs');
fs.readFile('1.txt', 'utf8', function (err, data) {
  console.log(data);
  fs.readFile('2.txt', 'utf8', function (err, data) {
    console.log(data);
  });
});

要是读取更多的文件呢

var fs = require('fs');
fs.readFile('1.txt', 'utf8', function (err, data) {
  fs.readFile('2.txt', 'utf8', function (err, data) {
    fs.readFile('3.txt', 'utf8', function (err, data) {
      fs.readFile('4.txt', 'utf8', function (err, data) {
        // ...
      });
    });
  });
});

这就是传说中的 callback hell，可以使用 async 来改善这段代码，但是在本例中我们要用 promise/defer 来改善它

promise 基本概念

首先它是一个对象，它和 javascript 普通的对象没什么区别，同时，它也是一种规范，跟异步操作约定了统一的接口，表示一个异步操作的最终结果，以同步的方式来写代码，执行的操作是异步的，但又保证程序执行的顺序是同步的

1. promise 只有三种状态，未完成，完成 (fulfilled) 和失败 (rejected)

2. promise 的状态可以由未完成转换成完成，或者未完成转换成失败

3. promise 的状态转换只发生一次

promise 有一个 then 方法，then 方法可以接受 3 个函数作为参数。前两个函数对应 promise 的两种状态 fulfilled, rejected 的回调函数。第三个函数用于处理进度信息

为了理解它，一些重要原理必须记牢：.then() 总是返回一个新的 promise，如下面代码：

var promise = readFile()
var promise2 = promise.then(readAnotherFile, console.error)

这里 then 的参数 readAnotherFile, console.error 是代表异步操作成功后的动作 onFulfilled 或失败后的动作 OnRejected，也就是说，读取文件成功后执行 readAnotherFile 函数，否则失败打印记录错误。这种实现是两个中只有一种可能

也可以理解为：

promiseSomething().then(function (fulfilled) {
  // 当 promise 状态变成 fulfilled 时，调用此函数
}, function (rejected) {
  // 当 promise 状态变成 rejected 时，调用此函数
}, function (progress) {
  // 当返回进度信息时，调用此函数
});

Promise 法则有两部分必须分离：

1. then() 总是返回一个新的 promise，每次你调用它，它不管回调做什么，因为 .then() 在回调被调用之前已经给了你一个承诺 promise，回调的行为只影响承诺 promise 的实施，如果回调返回一个值，那么 promise 将使用那个值，如果这个值是一个 promise，返回这个 promise 实施后的值给这个值，如果回调抛出错误，promise 将拒绝错误

2. 被 .then() 返回的 promise 是一个新的 promise ，它不同于那些 .then() 被调用的 promise，promise 长长的链条有时会好些隐藏这个事实，不管如何，每次 .then() 调用都会产生一个新的 promise，这里必须注意的是你真正需要考虑的是你最后调用 .then() 可能代表失败，那么如果你不捕获这种失败，那么容易导致你的错误 exception 消失

来看一个利用 q 来处理这种问题的简单例子：

var Q = require('q');
var defer = Q.defer();
/**
 * 获取初始 promise
 * @private
 */
function getInitialPromise() {
  return defer.promise;
}
 
/**
 * 为 promise 设置三种状态的回调函数
 */
getInitialPromise().then(function (success) {
  console.log(success);
}, function (error) {
  console.log(error);
}, function (progress) {
  console.log(progress);
});
defer.notify('in progress'); // 控制台打印 in progress
defer.resolve('resolve');   // 控制台打印 resolve
defer.reject('reject');    // 没有输出。promise 的状态只能改变一次

promise 的传递

then 方法会返回一个 promise，在下面这个例子中，我们用 outputPromise 指向 then 返回的 promise。

var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) {
 
  }, function (rejected) {
 
  });

现在 outputPromise 就变成了受 function(fulfilled) 或者 function(rejected) 控制状态的 promise 了。直白的意思就是：当 function(fulfilled) 或者 function(rejected) 返回一个值，比如一个字符串，数组，对象等等，那么 outputPromise 的状态就会变成 fulfilled。

在下面这个例子中，我们可以看到，当我们把 inputPromise 的状态通过 defer.resovle() 变成 fulfilled 时，控制台输出 fulfilled.

当我们把 inputPromise 的状态通过 defer.reject() 变成 rejected，控制台输出 rejected

var Q = require('q');
var defer = Q.defer();
/**
 * 通过 defer 获得 promise
 * @private
 */
function getInputPromise() {
  return defer.promise;
}
 
/**
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 fulfil 时，调用 function(fulfilled)
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 rejected 时，调用 function(rejected)
 * 将 then 返回的 promise 赋给 outputPromise
 * function(fulfilled) 和 function(rejected) 通过返回字符串将 outputPromise 的状态由
 * 未完成改变为 fulfilled
 * @private
 */
var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) {
  return 'fulfilled';
}, function (rejected) {
  return 'rejected';
});
 
/**
 * 当 outputPromise 状态由未完成变成 fulfil 时，调用 function(fulfilled)，控制台打印 'fulfilled: fulfilled'。
 * 当 outputPromise 状态由未完成变成 rejected, 调用 function(rejected), 控制台打印 'rejected: rejected'。
 */
outputPromise.then(function (fulfilled) {
  console.log('fulfilled: ' + fulfilled);
}, function (rejected) {
  console.log('rejected: ' + rejected);
});
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 rejected
 */
defer.reject(); // 输出 fulfilled: rejected
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 fulfilled
 */
//defer.resolve(); // 输出 fulfilled: fulfilled

当 function(fulfilled) 或者 function(rejected) 抛出异常时，那么 outputPromise 的状态就会变成 rejected

var Q = require('q');
var fs = require('fs');
var defer = Q.defer();
 
/**
 * 通过 defer 获得 promise
 * @private
 */
function getInputPromise() {
  return defer.promise;
}
 
/**
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 fulfil 时，调用 function(fulfilled)
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 rejected 时，调用 function(rejected)
 * 将 then 返回的 promise 赋给 outputPromise
 * function(fulfilled) 和 function(rejected) 通过抛出异常将 outputPromise 的状态由
 * 未完成改变为 reject
 * @private
 */
var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) {
  throw new Error('fulfilled');
}, function (rejected) {
  throw new Error('rejected');
});
 
/**
 * 当 outputPromise 状态由未完成变成 fulfil 时，调用 function(fulfilled)。
 * 当 outputPromise 状态由未完成变成 rejected, 调用 function(rejected)。
 */
outputPromise.then(function (fulfilled) {
  console.log('fulfilled: ' + fulfilled);
}, function (rejected) {
  console.log('rejected: ' + rejected);
});
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 rejected
 */
defer.reject();   // 控制台打印 rejected [Error:rejected]
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 fulfilled
 */
//defer.resolve(); // 控制台打印 rejected [Error:fulfilled]

当 function(fulfilled) 或者 function(rejected) 返回一个 promise 时，outputPromise 就会成为这个新的 promise.

这样做的意义在于聚合结果 (Q.all)，管理延时，异常恢复等等

比如说我们想要读取一个文件的内容，然后把这些内容打印出来。可能会写出这样的代码：

// 错误的写法
var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) {
  fs.readFile('test.txt', 'utf8', function (err, data) {
    return data;
  });
});

然而这样写是错误的，因为 function(fulfilled) 并没有返回任何值。需要下面的方式:

var Q = require('q');
var fs = require('fs');
var defer = Q.defer();
 
/**
 * 通过 defer 获得promise
 * @private
 */
function getInputPromise() {
  return defer.promise;
}
 
/**
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 fulfil时，调用 function(fulfilled)
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 rejected时，调用 function(rejected)
 * 将 then 返回的 promise 赋给 outputPromise
 * function(fulfilled) 将新的 promise 赋给 outputPromise
 * 未完成改变为 reject
 * @private
 */
var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) {
  var myDefer = Q.defer();
  fs.readFile('test.txt', 'utf8', function (err, data) {
    if (!err && data) {
      myDefer.resolve(data);
    }
  });
  return myDefer.promise;
}, function (rejected) {
  throw new Error('rejected');
});
 
/**
 * 当 outputPromise 状态由未完成变成 fulfil 时，调用 function(fulfilled)，控制台打印 test.txt 文件内容。
 *
 */
outputPromise.then(function (fulfilled) {
  console.log(fulfilled);
}, function (rejected) {
  console.log(rejected);
});
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 rejected
 */
//defer.reject();
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 fulfilled
 */
defer.resolve(); // 控制台打印出 test.txt 的内容

方法传递

方法传递有些类似于 Java 中的 try 和 catch。当一个异常没有响应的捕获时，这个异常会接着往下传递

方法传递的含义是当一个状态没有响应的回调函数，就会沿着 then 往下找

没有提供 function(rejected)

var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) { })

如果 inputPromise 的状态由未完成变成 rejected, 此时对 rejected 的处理会由 outputPromise 来完成

var Q = require('q');
var fs = require('fs');
var defer = Q.defer();
/**
 * 通过defer获得promise
 * @private
 */
function getInputPromise() {
  return defer.promise;
}
 
/**
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 fulfil 时，调用 function(fulfilled)
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 rejected 时，这个 rejected 会传向 outputPromise
 */
var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) {
  return 'fulfilled'
});
outputPromise.then(function (fulfilled) {
  console.log('fulfilled: ' + fulfilled);
}, function (rejected) {
  console.log('rejected: ' + rejected);
});
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 rejected
 */
defer.reject('inputpromise rejected'); // 控制台打印 rejected: inputpromise rejected
 
/**
 * 将 inputPromise的状态由未完成变成fulfilled
 */
//defer.resolve();

没有提供 function(fulfilled)

var outputPromise = getInputPromise().then(null, function (rejected) { })

如果 inputPromise 的状态由未完成变成 fulfilled, 此时对 fulfil 的处理会由 outputPromise 来完成

var Q = require('q');
var fs = require('fs');
var defer = Q.defer();
 
/**
 * 通过defer获得promise
 * @private
 */
function getInputPromise() {
  return defer.promise;
}
 
/**
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 fulfil时，传递给 outputPromise
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 rejected时，调用 function(rejected)
 * function(fulfilled) 将新的 promise 赋给 outputPromise
 * 未完成改变为 reject
 * @private
 */
var outputPromise = getInputPromise().then(null, function (rejected) {
  return 'rejected';
});
 
outputPromise.then(function (fulfilled) {
  console.log('fulfilled: ' + fulfilled);
}, function (rejected) {
  console.log('rejected: ' + rejected);
});
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 rejected
 */
// defer.reject('inputpromise rejected');
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成fulfilled
 */
defer.resolve('inputpromise fulfilled'); // 控制台打印fulfilled: inputpromise fulfilled

可以使用 fail(function(error)) 来专门针对错误处理，而不是使用 then(null,function(error))

var outputPromise = getInputPromise().fail(function (error) { })

看这个例子：

var Q = require('q');
var fs = require('fs');
var defer = Q.defer();
/**
 * 通过defer获得promise
 * @private
 */
function getInputPromise() {
  return defer.promise;
}
 
/**
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 fulfil 时，调用 then(function(fulfilled))
 * 当 inputPromise 状态由未完成变成 rejected 时，调用 fail(function(error))
 * function(fulfilled) 将新的 promise 赋给 outputPromise
 * 未完成改变为reject
 * @private
 */
var outputPromise = getInputPromise().then(function (fulfilled) {
  return fulfilled;
}).fail(function (error) {
  console.log('fail: ' + error);
});
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 rejected
 */
defer.reject('inputpromise rejected');// 控制台打印 fail: inputpromise rejected
 
/**
 * 将 inputPromise 的状态由未完成变成 fulfilled
 */
//defer.resolve('inputpromise fulfilled');

可以使用 progress(function (progress)) 来专门针对进度信息进行处理，而不是使用 then(function (success) { }, function (error) { }, function (progress) { })

var Q = require('q');
var defer = Q.defer();
/**
 * 获取初始 promise
 * @private
 */
function getInitialPromise() {
  return defer.promise;
}
/**
 * 为 promise 设置 progress 信息处理函数
 */
var outputPromise = getInitialPromise().then(function (success) {
 
}).progress(function (progress) {
  console.log(progress);
});
 
defer.notify(1);
defer.notify(2); // 控制台打印 1，2

promise 链

promise 链提供了一种让函数顺序执行的方法

函数顺序执行是很重要的一个功能。比如知道用户名，需要根据用户名从数据库中找到相应的用户，然后将用户信息传给下一个函数进行处理

var Q = require('q');
var defer = Q.defer();
// 一个模拟数据库
var users = [{ 'name': 'andrew', 'passwd': 'password' }];
function getUsername() {
  return defer.promise;
}
 
function getUser(username) {
  var user;
  users.forEach(function (element) {
    if (element.name === username) {
      user = element;
    }
  });
  return user;
}
 
// promise 链
getUsername().then(function (username) {
  return getUser(username);
}).then(function (user) {
  console.log(user);
});
 
defer.resolve('andrew');

我们通过两个 then 达到让函数顺序执行的目的。

then 的数量其实是没有限制的。当然，then 的数量过多，要手动把他们链接起来是很麻烦的。比如

foo(initialVal).then(bar).then(baz).then(qux)

这时我们需要用代码来动态制造 promise 链

var funcs = [foo, bar, baz, qux]
var result = Q(initialVal) 
funcs.forEach(function (func) {
  result = result.then(func)
})
return result

当然，我们可以再简洁一点

var funcs = [foo, bar, baz, qux]
funcs.reduce(function (pre, current),Q(initialVal){
  return pre.then(current)
})

看一个具体的例子

function foo(result) {
  console.log(result);
  return result + result;
}
 
// 手动链接
Q('hello').then(foo).then(foo).then(foo);
 
// 控制台输出： hello
// hellohello
// hellohellohello
 
// 动态链接
var funcs = [foo, foo, foo];
var result = Q('hello');
 
funcs.forEach(function (func) {
  result = result.then(func);
});
 
// 精简后的动态链接
funcs.reduce(function (prev, current) {
  return prev.then(current);
}, Q('hello'));

对于 promise 链，最重要的是需要理解为什么这个链能够顺序执行。如果能够理解这点，那么以后自己写 promise 链可以说是轻车熟路啊

promise 组合

回到我们一开始读取文件内容的例子。如果现在让我们把它改写成 promise 链，是不是很简单呢？

var Q = require('q'),
  fs = require('fs');
 
function printFileContent(fileName) {
  return function () {
    var defer = Q.defer();
    fs.readFile(fileName, 'utf8', function (err, data) {
      if (!err && data) {
        console.log(data);
        defer.resolve();
      }
    })
    return defer.promise;
  }
}
 
// 手动链接
printFileContent('sample01.txt')()
  .then(printFileContent('sample02.txt'))
  .then(printFileContent('sample03.txt'))
  .then(printFileContent('sample04.txt'));  // 控制台顺序打印 sample01 到 sample04 的内容

很有成就感是不是。然而如果仔细分析，我们会发现为什么要他们顺序执行呢，如果他们能够并行执行不是更好吗? 我们只需要在他们都执行完成之后，得到他们的执行结果就可以了

我们可以通过 Q.all([promise1,promise2...]) 将多个 promise 组合成一个 promise 返回。 注意：

1. 当 all 里面所有的 promise 都 fulfil 时，Q.all 返回的 promise 状态变成 fulfil

2. 当任意一个 promise 被 reject 时，Q.all 返回的 promise 状态立即变成 reject

我们来把上面读取文件内容的例子改成并行执行吧

var Q = require('q');
var fs = require('fs');
/**
 *读取文件内容
 *@private
 */
function printFileContent(fileName) {
  // Todo: 这段代码不够简洁。可以使用 Q.denodeify 来简化
  var defer = Q.defer();
 
  fs.readFile(fileName, 'utf8', function (err, data) {
    if (!err && data) {
      console.log(data);
      defer.resolve(fileName + ' success ');
    } else {
      defer.reject(fileName + ' fail ');
    }
  })
 
  return defer.promise;
 
}
 
Q.all([printFileContent('sample01.txt'), printFileContent('sample02.txt'), printFileContent('sample03.txt'), printFileContent('sample04.txt')])
  .then(function (success) {
    console.log(success);
  }); // 控制台打印各个文件内容 顺序不一定

现在知道 Q.all 会在任意一个 promise 进入 reject 状态后立即进入 reject 状态。如果我们需要等到所有的 promise 都发生状态后(有的 fulfil, 有的 reject)，再转换 Q.all 的状态, 这时我们可以使用 Q.allSettled

var Q = require('q'),
  fs = require('fs');
/**
 *读取文件内容
 *@private
 */
 
function printFileContent(fileName) {
 
  // Todo: 这段代码不够简洁。可以使用Q.denodeify来简化
  var defer = Q.defer();
 
  fs.readFile(fileName, 'utf8', function (err, data) {
    if (!err && data) {
      console.log(data);
      defer.resolve(fileName + ' success ');
    } else {
      defer.reject(fileName + ' fail ');
    }
  })
 
  return defer.promise;
   
}
 
Q.allSettled([printFileContent('nosuchfile.txt'), printFileContent('sample02.txt'), printFileContent('sample03.txt'), printFileContent('sample04.txt')])
  .then(function (results) {
    results.forEach(
      function (result) {
        console.log(result.state);
      }
    );
  });

结束 promise 链

通常，对于一个 promise 链，有两种结束的方式。第一种方式是返回最后一个 promise

如 return foo().then(bar);

第二种方式就是通过 done 来结束 promise 链

如 foo().then(bar).done()

为什么需要通过 done 来结束一个 promise 链呢? 如果在我们的链中有错误没有被处理，那么在一个正确结束的 promise 链中，这个没被处理的错误会通过异常抛出

var Q = require('q'); 
function getPromise(msg, timeout, opt) { 
  var defer = Q.defer(); 
  setTimeout(function () {
    console.log(msg);
    if (opt)
      defer.reject(msg);
    else
      defer.resolve(msg);
  }, timeout); 
  return defer.promise; 
}
 
/**
 * 没有用 done() 结束的 promise 链
 * 由于 getPromse('2',2000,'opt') 返回 rejected, getPromise('3',1000) 就没有执行
 * 然后这个异常并没有任何提醒，是一个潜在的 bug
 */
getPromise('1', 3000)
  .then(function () { return getPromise('2', 2000, 'opt') })
  .then(function () { return getPromise('3', 1000) });
 
/**
 * 用 done() 结束的 promise 链
 * 有异常抛出
 */
getPromise('1', 3000)
  .then(function () { return getPromise('2', 2000, 'opt') })
  .then(function () { return getPromise('3', 1000) })
  .done();

附录：一个 Promise 简单的应用（Node.js笔记（5）promise）

附：Promises/A+ 规范

promise 代表一个异步操作的最终结果。主要通过 promise 的 then 方法订阅其最终结果的处理回调函数，和订阅因某原因无法成功获取最终结果的处理回调函数。

更对详细见：Promises/A+

A 与 A+ 的不同点

  1. A+ 规范通过术语 thenable 来区分 promise 对象
  2. A+ 定义 onFulfilled/onRejectd 必须是作为函数来调用，而且调用过程必须是异步的
  3. A+ 严格定义了 then 方法链式调用时，onFulfilled/onRejectd 的调用顺序

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持创新互联。


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