使用 Promise

Promise 是一个对象，它代表了一个异步操作的最终完成或者失败。因为大多数人仅仅是使用已创建的 Promise 实例对象，所以本教程将首先说明怎样使用 Promise，再说明如何创建 Promise。

本质上 Promise 是一个函数返回的对象，我们可以在它上面绑定回调函数，这样我们就不需要在一开始把回调函数作为参数传入这个函数了。

假设现在有一个名为 createAudioFileAsync() 的函数，它接收一些配置和两个回调函数，然后异步地生成音频文件。一个回调函数在文件成功创建时被调用，另一个则在出现异常时被调用。

以下为使用 createAudioFileAsync() 的示例：

// 成功的回调函数
function successCallback(result) {
  console.log("音频文件创建成功：" + result);
}

// 失败的回调函数
function failureCallback(error) {
  console.log("音频文件创建失败：" + error);
}

createAudioFileAsync(audioSettings, successCallback, failureCallback);

如果重写 createAudioFileAsync() 为返回 Promise 的形式，你可以把回调函数附加到它上面：

createAudioFileAsync(audioSettings).then(successCallback, failureCallback);

这种形式有若干优点，下面我们将会逐一讨论。

链式调用

连续执行两个或者多个异步操作是一个常见的需求，在上一个操作执行成功之后，开始下一个的操作，并带着上一步操作所返回的结果。在旧的回调风格中，这种操作会导致经典的回调地狱：

doSomething(function (result) {
  doSomethingElse(result, function (newResult) {
    doThirdThing(newResult, function (finalResult) {
      console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);
    }, failureCallback);
  }, failureCallback);
}, failureCallback);

有了 Promise，我们就可以通过一个 Promise 链来解决这个问题。这就是 Promise API 的优势，因为回调函数是附加到返回的 Promise 对象上的，而不是传入一个函数中。

见证奇迹的时刻：then() 函数会返回一个和原来不同的新的 Promise：

const promise = doSomething();
const promise2 = promise.then(successCallback, failureCallback);

第二个 promise（promise2）不仅表示 doSomething() 函数的完成，也代表了你传入的 successCallback 或者 failureCallback 的完成，这两个函数也可以是返回 Promise 对象的异步函数。这样的话，在 promise2 上新增的排在该 promise 后面的回调函数会通过 successCallback 或 failureCallback 返回。

备注：如果你想要一个可以操作的示例，你可以使用下面的模板来创建任何返回 Promise 的函数：

function doSomething() {
  return new Promise((resolve) => {
    setTimeout(() => {
      // 在完成 Promise 之前的其他操作
      console.log("完成了一些事情");
      // promise 的兑现值
      resolve("https://example.com/");
    }, 200);
  });
}

该实现会在下面的在旧式回调 API 中创建 Promise部分讨论。

就像这样，你可以创建一个更长的处理链，其中的每个 Promise 都代表了链中的一个异步过程的完成。此外，then 的参数是可选的，catch(failureCallback) 等同于 then(null, failureCallback)——所以如果你的错误处理代码对所有步骤都是一样的，你可以把它附加到链的末尾：

doSomething()
  .then(function (result) {
    return doSomethingElse(result);
  })
  .then(function (newResult) {
    return doThirdThing(newResult);
  })
  .then(function (finalResult) {
    console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);
  })
  .catch(failureCallback);

你或许会看到这种形式的箭头函数：

doSomething()
  .then((result) => doSomethingElse(result))
  .then((newResult) => doThirdThing(newResult))
  .then((finalResult) => {
    console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);
  })
  .catch(failureCallback);

备注：箭头函数表达式可以有隐式返回值；所以，() => x 是 () => { return x; } 的简写。

doSomethingElse 和 doThirdThing 可以返回任何值——如果它们返回的是 Promise，那么会首先等待这个 Promise 的敲定，然后下一个回调函数会接收到它的兑现值，而不是 Promise 本身。在 then 回调中始终返回 Promise 是非常重要的，即使 Promise 总是兑现为 undefined。如果上一个处理器启动了一个 Promise 但并没有返回它，那么就没有办法再追踪它的敲定状态了，这个 Promise 就是“漂浮”的。

doSomething()
  .then((url) => {
    // fetch(url) 前缺少 `return` 关键字。
    fetch(url);
  })
  .then((result) => {
    // result 是 undefined，因为上一个处理器没有返回任何东西。
    // 无法得知 fetch() 的返回值，也无法知道它是否成功。
  });

通过返回 fetch 调用的结果（一个 Promise），我们既可以追踪它的完成状态，也可以在它完成时接收到它的值。

doSomething()
  .then((url) => {
    // 添加 `return` 关键字
    return fetch(url);
  })
  .then((result) => {
    // result 是一个 Response 对象
  });

如果有竞态条件的话，使 Promise 漂浮的情况会更糟——如果上一个处理器的 Promise 没有返回，那么下一个 then 处理器会被提前调用，而它读取的任何值都可能是不完整的。

const listOfIngredients = [];

doSomething()
  .then((url) => {
    // fetch(url) 前缺少 `return` 关键字。
    fetch(url)
      .then((res) => res.json())
      .then((data) => {
        listOfIngredients.push(data);
      });
  })
  .then(() => {
    console.log(listOfIngredients);
    // listOfIngredients 永远为 []，因为 fetch 请求还没有完成。
  });

因此，一个经验法则是，每当你的操作遇到一个 Promise，就返回它，并把它的处理推迟到下一个 then 处理器中。

const listOfIngredients = [];

doSomething()
  .then((url) => {
    // fetch 调用前面现在包含了 `return` 关键字。
    return fetch(url)
      .then((res) => res.json())
      .then((data) => {
        listOfIngredients.push(data);
      });
  })
  .then(() => {
    console.log(listOfIngredients);
    // listOfIngredients 现在将包含来自 fetch 调用的数据。
  });

更加好的解决方法是，你可以将嵌套链扁平化为单链，这样更简单，也更容易处理错误。具体细节将在下面的嵌套部分讨论。

doSomething()
  .then((url) => fetch(url))
  .then((res) => res.json())
  .then((data) => {
    listOfIngredients.push(data);
  })
  .then(() => {
    console.log(listOfIngredients);
  });

使用 async/await 可以帮助你编写更直观、更类似同步代码的代码。下面是使用 async/await 的相同示例：

async function logIngredients() {
  const url = await doSomething();
  const res = await fetch(url);
  const data = await res.json();
  listOfIngredients.push(data);
  console.log(listOfIngredients);
}

请注意，除了前面的 await 关键字外，这段代码看起来与同步代码一模一样。唯一的折衷是，可能很容易忘记 await 关键字，这只能在出现类型不匹配（例如试图将承诺作为值使用）时才能解决。

async/await 基于 promise，例如，doSomething() 与之前的函数相同，因此从 promise 到 async/await 所需的重构工作微乎其微。有关 async/await 语法的更多信息，请参阅异步函数和 await 参考。

备注：async/await 的并发语义与普通 Promise 链相同。异步函数中的 await 不会停止整个程序，只会停止依赖其值的部分，因此在 await 挂起时，其他异步任务仍可运行。

错误处理

你或许还有印象，在之前的回调地狱示例中，有 3 次 failureCallback 的调用，而在 Promise 链中只有尾部的一次调用。

doSomething()
  .then((result) => doSomethingElse(result))
  .then((newResult) => doThirdThing(newResult))
  .then((finalResult) => console.log(`得到最终结果：${finalResult}`))
  .catch(failureCallback);

通常，一遇到异常抛出，浏览器就会顺着 Promise 链寻找下一个 onRejected 失败回调函数或者由 .catch() 指定的回调函数。这和以下同步代码的工作原理（执行过程）非常相似。

try {
  let result = syncDoSomething();
  let newResult = syncDoSomethingElse(result);
  let finalResult = syncDoThirdThing(newResult);
  console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);
} catch (error) {
  failureCallback(error);
}

这种异步代码的对称性在 async/await 语法中达到了极致：

async function foo() {
  try {
    const result = await doSomething();
    const newResult = await doSomethingElse(result);
    const finalResult = await doThirdThing(newResult);
    console.log(`得到最终结果：${finalResult}`);
  } catch (error) {
    failureCallback(error);
  }
}

嵌套

对比上述涉及 listOfIngredients 的两个例子，第一个例子中有一个 Promise 链嵌套在另一个 then() 处理器的返回值中；而第二个例子则是完全扁平化的链。简洁的 Promise 链式编程最好保持扁平化，不要嵌套 Promise，因为嵌套经常会是粗心导致的。

嵌套是一种可以限制 catch 语句的作用域的控制结构写法。明确来说，嵌套的 catch 只会捕获其作用域及以下的错误，而不会捕获链中更高层的错误。如果使用正确，可以实现细粒度的错误恢复。

doSomethingCritical()
  .then((result) =>
    doSomethingOptional()
      .then((optionalResult) => doSomethingExtraNice(optionalResult))
      .catch((e) => {}),
  ) // 即便可选操作失败了，也会继续执行
  .then(() => moreCriticalStuff())
  .catch((e) => console.log(`严重失败：${e.message}`));

注意，这里的可选操作是嵌套的——缩进并不是原因，而是因为可选操作被外层的 ( 和 ) 括号包裹起来了。

这个内部的 catch 语句仅能捕获到 doSomethingOptional() 和 doSomethingExtraNice() 的失败，并将该错误与外界屏蔽，之后就恢复到 moreCriticalStuff() 继续执行。值得注意的是，如果 doSomethingCritical() 失败，这个错误仅会被最后的（外部）catch 语句捕获到，并不会被内部 catch 吞掉。

在 async/await 中，这段代码看起来像这样：

async function main() {
  try {
    const result = await doSomethingCritical();
    try {
      const optionalResult = await doSomethingOptional(result);
      await doSomethingExtraNice(optionalResult);
    } catch (e) {
      // 忽略可选步骤的失败并继续执行。
    }
    await moreCriticalStuff();
  } catch (e) {
    console.error(`严重失败：${e.message}`);
  }
}

备注：如果没有复杂的错误处理，则很可能不需要嵌套的 then 处理器。相反，可以使用扁平链，将错误处理逻辑放在最后。

Catch 的后续链式操作

有可能会在一个回调失败之后继续使用链式操作，即，使用一个 catch，这对于在链式操作中抛出一个失败之后，再次进行新的操作会很有用。请阅读下面的例子：

new Promise((resolve, reject) => {
  console.log("初始化");

  resolve();
})
  .then(() => {
    throw new Error("有哪里不对了");

    console.log("执行「这个」");
  })
  .catch(() => {
    console.log("执行「那个」");
  })
  .then(() => {
    console.log("执行「这个」，无论前面发生了什么");
  });

输出结果如下：

初始化
执行「那个」
执行「这个」，无论前面发生了什么

备注：并没有输出“执行「这个」”，因为在第一个 then() 中的 throw 语句导致其被拒绝。

在 async/await 中，这段代码看起来像这样：

async function main() {
  try {
    await doSomething();
    throw new Error("有哪里不对了");
    console.log("执行「这个」");
  } catch (e) {
    console.error("执行「那个」");
  }
  console.log("执行「这个」，无论前面发生了什么");
}

Promise 拒绝事件

当一个 Promise 拒绝事件未被任何处理器处理时，它会冒泡到调用栈的顶部，主机需要将其暴露出来。在 Web 上，当 Promise 被拒绝时，会有下文所述的两个事件之一被派发到全局作用域（通常而言，就是 window；如果是在 web worker 中使用的话，就是 Worker 或者其他基于 worker 的接口）。这两个事件如下所示：

rejectionhandled: 当 Promise 被拒绝、并且在 reject 函数处理该拒绝事件之后会派发此事件。
unhandledrejection: 当 Promise 被拒绝，但没有提供 reject 函数来处理该拒绝事件时，会派发此事件。

上述两种事件（类型为 PromiseRejectionEvent）都有两个属性，一个是 promise 属性，该属性指向被拒绝的 Promise，另一个是 reason 属性，该属性用来说明 Promise 被拒绝的原因。

因此，我们可以通过以上事件为 Promise 失败时提供补偿处理，也有利于调试 Promise 相关的问题。在每一个上下文中，该处理都是全局的，因此不管源码如何，所有的错误都会在同一个处理函数中被捕捉并处理。

在 Node.js 中，对拒绝事件的处理稍有不同。你可以通过为 Node.js 的 unhandledRejection 事件添加处理器（注意名称的大小写不同）来捕获未处理的拒绝，就像这样：

process.on("unhandledRejection", (reason, promise) => {
  /* 你可以在这里添加一些代码，以便检查 promise 和 reason */
});

对于 Node.js 来说，为了防止错误被记录到控制台（否则默认会发生），添加 process.on() 监听器就足够了；不需要类似浏览器运行时的 preventDefault() 方法这样的等效操作。

然而，如果你添加了 process.on 监听器，但没有在其中添加代码来处理被拒绝的 Promise，那么它们就会被丢弃，而且不会有任何提示。因此，最好在监听器中添加代码来检查每个被拒绝的 Promise，并确保它们不是由于代码错误而导致的。

组合

有四个组合工具可用来并发异步操作：Promise.all()、Promise.allSettled()、Promise.any() 和 Promise.race()。

我们可以同时启动所有操作，再等待它们全部完成，就像这样：

Promise.all([func1(), func2(), func3()]).then(([result1, result2, result3]) => {
  /* 使用 result1、result2 和 result3 */
});

如果数组中的某个 Promise 被拒绝，Promise.all() 就会立即拒绝返回的 Promise，并终止其他操作。这可能会导致一些意外的状态或行为。Promise.allSettled() 是另一个组合工具，它会等待所有操作完成后再处理返回的 Promise。

所有的这些方法都是并发运行 Promise 的——一系列 Promise 同时启动，而不是彼此等待。顺序执行也是可能的，这需要一些巧妙的 JavaScript 手段：

[func1, func2, func3]
  .reduce((p, f) => p.then(f), Promise.resolve())
  .then((result3) => {
    /* 使用 result3 */
  });

在这个例子中，我们使用 reduce 把一个异步函数数组变为一个 Promise 链。上面的代码等同于：

Promise.resolve()
  .then(func1)
  .then(func2)
  .then(func3)
  .then((result3) => {
    /* 使用 result3 */
  });

我们也可以写成可复用的函数形式，这在函数式编程中极为普遍：

const applyAsync = (acc, val) => acc.then(val);
const composeAsync =
  (...funcs) =>
  (x) =>
    funcs.reduce(applyAsync, Promise.resolve(x));

composeAsync() 函数将会接受任意数量的函数作为其参数，并返回一个新的函数，而该函数又接受一个初始值，该组合的参数传递管线如下所示：

const transformData = composeAsync(func1, func2, func3);
const result3 = transformData(data);

顺序组合还可以使用 async/await 更简洁地完成：

let result;
for (const f of [func1, func2, func3]) {
  result = await f(result);
}
/* 使用最后的结果（即 result3）*/

然而，在你顺序组合 Promise 前，请考虑是否真的有必要——因为它们会阻塞彼此，除非一个 Promise 的执行依赖于另一个 Promise 的结果，否则最好并发运行 Promise。

在旧式回调 API 中创建 Promise

可以通过 Promise 的构造函数从零开始创建 Promise。这种方式（通过构造函数的方式）应当只在封装旧 API 的时候用到。

理想状态下，所有的异步函数应该会返回 Promise。但有一些 API 仍然使用旧方式来传入成功（或者失败）的回调。最典型的例子就是 setTimeout() 函数：

setTimeout(() => saySomething("10 秒钟过去了"), 10 * 1000);

混用旧式回调和 Promise 可能会造成运行时序问题。如果 saySomething 函数失败了，或者包含了编程错误，那就没有办法捕获它了。这得怪 setTimeout()。

幸运地是，我们可以将 setTimeout() 封装入 Promise 内。最好的做法是，将这些有问题的函数封装起来，留在底层，并且永远不要再直接调用它们：

const wait = (ms) => new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, ms));

wait(10 * 1000)
  .then(() => saySomething("10 秒钟"))
  .catch(failureCallback);

通常，Promise 的构造函数接收一个执行函数（executor），我们可以在这个执行函数里手动地解决（resolve）或拒绝（reject）一个 Promise。既然 setTimeout() 并不会真的执行失败，那么我们可以在这种情况下忽略拒绝的情况。你可以在 Promise() 参考中查看更多关于执行函数的信息。

时序

最后，我们将深入了解更多技术细节——关于注册的回调函数何时被调用。

保证

在基于回调的 API 中，回调函数何时以及如何被调用取决于 API 的实现者。例如，回调可能是同步调用的，也可能是异步调用的：

function doSomething(callback) {
  if (Math.random() > 0.5) {
    callback();
  } else {
    setTimeout(() => callback(), 1000);
  }
}

我们非常不建议使用上述这种设计，因为它会导致所谓的“Zalgo 状态”。在设计异步 API 的上下文中，这意味着回调在某些情况下是同步调用的，但在其他情况下是异步调用的，这为调用者带来的歧义。更多背景信息，请参见文章为异步设计 API，这是该术语首次被正式提出的地方。这种 API 设计使得副作用难以分析：

let value = 1;
doSomething(() => {
  value = 2;
});
console.log(value); // 1 还是 2？

另一方面，Promise 是一种控制反转的形式——API 的实现者不控制回调何时被调用。相反，维护回调队列并决定何时调用回调的工作被委托给了 Promise 的实现者，这样一来，API 的使用者和开发者都会自动获得强大的语义保证，包括：

被添加到 then() 的回调永远不会在 JavaScript 事件循环的当前运行完成之前被调用。
即使异步操作已经完成（成功或失败），在这之后通过 then() 添加的回调函数也会被调用。
通过多次调用 then() 可以添加多个回调函数，它们会按照插入顺序进行执行。

以防万一的提醒：传入 then() 的函数永远不会被同步调用，即使 Promise 已经被解决了（resolved）：

Promise.resolve().then(() => console.log(2));
console.log(1); // 1, 2

传入 then() 的函数不会立即运行，而是被放入微任务队列中，这意味着它会在稍后运行（仅在创建该函数的函数退出后，且 JavaScript 执行堆栈为空时），也就是在控制权返回事件循环之前。总而言之，不会等待太久：

const wait = (ms) => new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, ms));

wait().then(() => console.log(4));
Promise.resolve()
  .then(() => console.log(2))
  .then(() => console.log(3));
console.log(1); // 1, 2, 3, 4

任务队列 vs. 微任务

Promise 回调被处理为微任务，而 setTimeout() 回调被处理为任务队列。

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  console.log("Promise 执行函数");
  resolve();
}).then((result) => {
  console.log("Promise 回调（.then）");
});

setTimeout(() => {
  console.log("新一轮事件循环：Promise（已完成）", promise);
}, 0);

console.log("Promise（队列中）", promise);

上述代码的输出如下：

Promise 执行函数
Promise（队列中）Promise {<pending>}
Promise 回调（.then）
新一轮事件循环：Promise（已完成）Promise {<fulfilled>}

详见深入：微任务与 Javascript 运行时环境。

当 Promise 与任务冲突时

你可能遇到如下情况：你的一些 Promise 和任务（例如事件或回调）会以不可预测的顺序启动。此时，你或许可以通过使用微任务检查状态或平衡 Promise，并以此有条件地创建 Promise。

如果你认为微任务可能会帮助你解决问题，那么请阅读微任务指南，学习如何用 queueMicrotask() 来将一个函数作为微任务添加到队列中。