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Promise对象
Promise的含义
Promise在JavaScript语言早有实现，ES6将其写进了语言标准，统一了用法，原生提供了Promise对象。
所谓Promise，就是一个对象，用来传递异步操作的消息。它代表了某个未来才会知道结果的事件（通常是一个异步操作），并且这个事件提供统一的API，可供进一步处理。
Promise对象有以下两个特点。
（1）对象的状态不受外界影响。Promise对象代表一个异步操作，有三种状态：Pending（进行中）、Resolved（已完成，又称Fulfilled）和Rejected（已失败）。只有异步操作的结果，可以决定当前是哪一种状态，任何其他操作都无法改变这个状态。这也是Promise这个名字的由来，它的英语意思就是“承诺”，表示其他手段无法改变。
（2）一旦状态改变，就不会再变，任何时候都可以得到这个结果。Promise对象的状态改变，只有两种可能：从Pending变为Resolved和从Pending变为Rejected。只要这两种情况发生，状态就凝固了，不会再变了，会一直保持这个结果。就算改变已经发生了，你再对Promise对象添加回调函数，也会立即得到这个结果。这与事件（Event）完全不同，事件的特点是，如果你错过了它，再去监听，是得不到结果的。
有了Promise对象，就可以将异步操作以同步操作的流程表达出来，避免了层层嵌套的回调函数。此外，Promise对象提供统一的接口，使得控制异步操作更加容易。
Promise也有一些缺点。首先，无法取消Promise，一旦新建它就会立即执行，无法中途取消。其次，如果不设置回调函数，Promise内部抛出的错误，不会反应到外部。第三，当处于Pending状态时，无法得知目前进展到哪一个阶段（刚刚开始还是即将完成）。
如果某些事件不断地反复发生，一般来说，使用stream模式是比部署Promise更好的选择。
基本用法
ES6规定，Promise对象是一个构造函数，用来生成Promise实例。
下面代码创造了一个Promise实例。
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
// ... some code
if (/* 异步操作成功 */){
resolve(value);
} else {
reject(error);
}
});
Promise构造函数接受一个函数作为参数，该函数的两个参数分别是resolve和reject。它们是两个函数，由JavaScript引擎提供，不用自己部署。
resolve函数的作用是，将Promise对象的状态从“未完成”变为“成功”（即从Pending变为Resolved），在异步操作成功时调用，并将异步操作的结果，作为参数传递出去；reject函数的作用是，将Promise对象的状态从“未完成”变为“失败”（即从Pending变为Rejected），在异步操作失败时调用，并将异步操作报出的错误，作为参数传递出去。
Promise实例生成以后，可以用then方法分别指定Resolved状态和Reject状态的回调函数。
promise.then(function(value) {
// success
}, function(value) {
// failure
});
then方法可以接受两个回调函数作为参数。第一个回调函数是Promise对象的状态变为Resolved时调用，第二个回调函数是Promise对象的状态变为Reject时调用。其中，第二个函数是可选的，不一定要提供。这两个函数都接受Promise对象传出的值作为参数。
下面是一个Promise对象的简单例子。
function timeout(ms) {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(resolve, ms, 'done');
});
}
timeout(100).then((value) => {
console.log(value);
});
上面代码中，timeout方法返回一个Promise实例，表示一段时间以后才会发生的结果。过了指定的时间（ms参数）以后，Promise实例的状态变为Resolved，就会触发then方法绑定的回调函数。
下面是一个用Promise对象实现的Ajax操作的例子。
var getJSON = function(url) {
var promise = new Promise(function(resolve, reject){
var client = new XMLHttpRequest();
client.open("GET", url);
client.onreadystatechange = handler;
client.responseType = "json";
client.setRequestHeader("Accept", "application/json");
client.send();
function handler() {
if (this.status === 200) {
resolve(this.response);
} else {
reject(new Error(this.statusText));
}
};
});
return promise;
};
getJSON("/posts.json").then(function(json) {
console.log('Contents: ' + json);
}, function(error) {
console.error('出错了', error);
});
上面代码中，getJSON是对XMLHttpRequest对象的封装，用于发出一个针对JSON数据的HTTP请求，并且返回一个Promise对象。需要注意的是，在getJSON内部，resolve函数和reject函数调用时，都带有参数。
如果调用resolve函数和reject函数时带有参数，那么它们的参数会被传递给回调函数。reject函数的参数通常是Error对象的实例，表示抛出的错误；resolve函数的参数除了正常的值以外，还可能是另一个Promise实例，表示异步操作的结果有可能是一个值，也有可能是另一个异步操作，比如像下面这样。
var p1 = new Promise(function(resolve, reject){
// ...
});
var p2 = new Promise(function(resolve, reject){
// ...
resolve(p1);
})
上面代码中，p1和p2都是Promise的实例，但是p2的resolve方法将p1作为参数，即一个异步操作的结果是返回另一个异步操作。
注意，这时p1的状态就会传递给p2，也就是说，p1的状态决定了p2的状态。如果p1的状态是Pending，那么p2的回调函数就会等待p1的状态改变；如果p1的状态已经是Resolved或者Rejected，那么p2的回调函数将会立刻执行。
Promise.prototype.then()
Promise实例具有then方法，也就是说，then方法是定义在原型对象Promise.prototype上的。它的作用是为Promise实例添加状态改变时的回调函数。前面说过，then方法的第一个参数是Resolved状态的回调函数，第二个参数（可选）是Rejected状态的回调函数。
then方法返回的是一个新的Promise实例（注意，不是原来那个Promise实例）。因此可以采用链式写法，即then方法后面再调用另一个then方法。
getJSON("/posts.json").then(function(json) {
return json.post;
}).then(function(post) {
// ...
});
上面的代码使用then方法，依次指定了两个回调函数。第一个回调函数完成以后，会将返回结果作为参数，传入第二个回调函数。
采用链式的then，可以指定一组按照次序调用的回调函数。这时，前一个回调函数，有可能返回的还是一个Promise对象（即有异步操作），这时后一个回调函数，就会等待该Promise对象的状态发生变化，才会被调用。
getJSON("/post/1.json").then(function(post) {
return getJSON(post.commentURL);
}).then(function funcA(comments) {
console.log("Resolved: ", comments);
}, function funcB(err){
console.log("Rejected: ", err);
});
上面代码中，第一个then方法指定的回调函数，返回的是另一个Promise对象。这时，第二个then方法指定的回调函数，就会等待这个新的Promise对象状态发生变化。如果变为Resolved，就调用funcA，如果状态变为Rejected，就调用funcB。
如果采用箭头函数，上面的代码可以写得更简洁。
getJSON("/post/1.json").then(
post => getJSON(post.commentURL)
).then(
comments => console.log("Resolved: ", comments),
err => console.log("Rejected: ", err)
);
Promise.prototype.catch()
Promise.prototype.catch方法是.then(null, rejection)的别名，用于指定发生错误时的回调函数。
getJSON("/posts.json").then(function(posts) {
// ...
}).catch(function(error) {
// 处理前一个回调函数运行时发生的错误
console.log('发生错误！', error);
});
上面代码中，getJSON方法返回一个Promise对象，如果该对象状态变为Resolved，则会调用then方法指定的回调函数；如果异步操作抛出错误，状态就会变为Rejected，就会调用catch方法指定的回调函数，处理这个错误。
p.then((val) => console.log("fulfilled:", val))
.catch((err) => console.log("rejected:", err));
// 等同于
p.then((val) => console.log(fulfilled:", val))
.then(null, (err) => console.log("rejected:", err));
下面是一个例子。
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
throw new Error('test')
});
promise.catch(function(error) { console.log(error) });
// Error: test
上面代码中，Promise抛出一个错误，就被catch方法指定的回调函数捕获。
如果Promise状态已经变成resolved，再抛出错误是无效的。
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
resolve("ok");
throw new Error('test');
});
promise
.then(function(value) { console.log(value) })
.catch(function(error) { console.log(error) });
// ok
上面代码中，Promise在resolve语句后面，再抛出错误，不会被捕获，等于没有抛出。
Promise对象的错误具有“冒泡”性质，会一直向后传递，直到被捕获为止。也就是说，错误总是会被下一个catch语句捕获。
getJSON("/post/1.json").then(function(post) {
return getJSON(post.commentURL);
}).then(function(comments) {
// some code
}).catch(function(error) {
// 处理前面三个Promise产生的错误
});
上面代码中，一共有三个Promise对象：一个由getJSON产生，两个由then产生。它们之中任何一个抛出的错误，都会被最后一个catch捕获。
跟传统的try/catch代码块不同的是，如果没有使用catch方法指定错误处理的回调函数，Promise对象抛出的错误不会传递到外层代码，即不会有任何反应。
var someAsyncThing = function() {
return new Promise(function(resolve, reject) {
// 下面一行会报错，因为x没有声明
resolve(x + 2);
});
};
someAsyncThing().then(function() {
console.log('everything is great');
});
上面代码中，someAsyncThing函数产生的Promise对象会报错，但是由于没有调用catch方法，这个错误不会被捕获，也不会传递到外层代码，导致运行后没有任何输出。
var promise = new Promise(function(resolve, reject) {
resolve("ok");
setTimeout(function() { throw new Error('test') }, 0)
});
promise.then(function(value) { console.log(value) });
// ok
// Uncaught Error: test
上面代码中，Promise指定在下一轮“事件循环”再抛出错误，结果由于没有指定catch语句，就冒泡到最外层，成了未捕获的错误。
Node.js有一个unhandledRejection事件，专门监听未捕获的reject错误。
process.on('unhandledRejection', function (err, p) {
console.error(err.stack)
});
上面代码中，unhandledRejection事件的监听函数有两个参数，第一个是错误对象，第二个是报错的Promise实例，它可以用来了解发生错误的环境信息。。
需要注意的是，catch方法返回的还是一个Promise对象，因此后面还可以接着调用then方法。
var someAsyncThing = function() {
return new Promise(function(resolve, reject) {
// 下面一行会报错，因为x没有声明
resolve(x + 2);
});
};
someAsyncThing().then(function() {
return someOtherAsyncThing();
}).catch(function(error) {
console.log('oh no', error);
}).then(function() {
console.log('carry on');
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]
// carry on
上面代码运行完catch方法指定的回调函数，会接着运行后面那个then方法指定的回调函数。
catch方法之中，还能再抛出错误。
var someAsyncThing = function() {
return new Promise(function(resolve, reject) {
// 下面一行会报错，因为x没有声明
resolve(x + 2);
});
};
someAsyncThing().then(function() {
return someOtherAsyncThing();
}).catch(function(error) {
console.log('oh no', error);
// 下面一行会报错，因为y没有声明
y + 2;
}).then(function() {
console.log('carry on');
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]
上面代码中，catch方法抛出一个错误，因为后面没有别的catch方法了，导致这个错误不会被捕获，也不会传递到外层。如果改写一下，结果就不一样了。
someAsyncThing().then(function() {
return someOtherAsyncThing();
}).catch(function(error) {
console.log('oh no', error);
// 下面一行会报错，因为y没有声明
y + 2;
}).catch(function(error) {
console.log('carry on', error);
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]
// carry on [ReferenceError: y is not defined]
上面代码中，第二个catch方法用来捕获，前一个catch方法抛出的错误。
Promise.all()
Promise.all方法用于将多个Promise实例，包装成一个新的Promise实例。
var p = Promise.all([p1,p2,p3]);
上面代码中，Promise.all方法接受一个数组作为参数，p1、p2、p3都是Promise对象的实例。（Promise.all方法的参数不一定是数组，但是必须具有iterator接口，且返回的每个成员都是Promise实例。）
p的状态由p1、p2、p3决定，分成两种情况。
（1）只有p1、p2、p3的状态都变成fulfilled，p的状态才会变成fulfilled，此时p1、p2、p3的返回值组成一个数组，传递给p的回调函数。
（2）只要p1、p2、p3之中有一个被rejected，p的状态就变成rejected，此时第一个被reject的实例的返回值，会传递给p的回调函数。
下面是一个具体的例子。
// 生成一个Promise对象的数组
var promises = [2, 3, 5, 7, 11, 13].map(function(id){
return getJSON("/post/" + id + ".json");
});
Promise.all(promises).then(function(posts) {
// ...
}).catch(function(reason){
// ...
});
Promise.race()
Promise.race方法同样是将多个Promise实例，包装成一个新的Promise实例。
var p = Promise.race([p1,p2,p3]);
上面代码中，只要p1、p2、p3之中有一个实例率先改变状态，p的状态就跟着改变。那个率先改变的Promise实例的返回值，就传递给p的回调函数。
如果Promise.all方法和Promise.race方法的参数，不是Promise实例，就会先调用下面讲到的Promise.resolve方法，将参数转为Promise实例，再进一步处理。
Promise.resolve()
有时需要将现有对象转为Promise对象，Promise.resolve方法就起到这个作用。
var jsPromise = Promise.resolve($.ajax('/whatever.json'));
上面代码将jQuery生成deferred对象，转为一个新的Promise对象。
如果Promise.resolve方法的参数，不是具有then方法的对象（又称thenable对象），则返回一个新的Promise对象，且它的状态为Resolved。
var p = Promise.resolve('Hello');
p.then(function (s){
console.log(s)
});
// Hello
上面代码生成一个新的Promise对象的实例p。由于字符串Hello不属于异步操作（判断方法是它不是具有then方法的对象），返回Promise实例的状态从一生成就是Resolved，所以回调函数会立即执行。Promise.resolve方法的参数，会同时传给回调函数。
Promise.resolve方法允许调用时不带参数。所以，如果希望得到一个Promise对象，比较方便的方法就是直接调用Promise.resolve方法。
var p = Promise.resolve();
p.then(function () {
// ...
});
上面代码的变量p就是一个Promise对象。
如果Promise.resolve方法的参数是一个Promise实例，则会被原封不动地返回。
Promise.reject()
Promise.reject(reason)方法也会返回一个新的Promise实例，该实例的状态为rejected。Promise.reject方法的参数reason，会被传递给实例的回调函数。
var p = Promise.reject('出错了');
p.then(null, function (s){
console.log(s)
});
// 出错了
上面代码生成一个Promise对象的实例p，状态为rejected，回调函数会立即执行。
Generator函数与Promise的结合
使用Generator函数管理流程，遇到异步操作的时候，通常返回一个Promise对象。
function getFoo () {
return new Promise(function (resolve, reject){
resolve('foo');
});
}
var g = function* () {
try {
var foo = yield getFoo();
console.log(foo);
} catch (e) {
console.log(e);
}
};
function run (generator) {
var it = generator();
function go(result) {
if (result.done) return result.value;
return result.value.then(function (value) {
return go(it.next(value));
}, function (error) {
return go(it.throw(value));
});
}
go(it.next());
}
run(g);
上面代码的Generator函数g之中，有一个异步操作getFoo，它返回的就是一个Promise对象。函数run用来处理这个Promise对象，并调用下一个next方法。
async函数
概述
async函数与Promise、Generator函数一样，是用来取代回调函数、解决异步操作的一种方法。它本质上是Generator函数的语法糖。async函数并不属于ES6，而是被列入了ES7，但是traceur、Babel.js、regenerator等转码器已经支持这个功能，转码后立刻就能使用。
下面是一个Generator函数，依次读取两个文件。
var fs = require('fs');
var readFile = function (fileName){
return new Promise(function (resolve, reject){
fs.readFile(fileName, function(error, data){
if (error) reject(error);
resolve(data);
});
});
};
var gen = function* (){
var f1 = yield readFile('/etc/fstab');
var f2 = yield readFile('/etc/shells');
console.log(f1.toString());
console.log(f2.toString());
};
上面代码中，readFile函数是fs.readFile的Promise版本。
写成async函数，就是下面这样。
var asyncReadFile = async function (){
var f1 = await readFile('/etc/fstab');
var f2 = await readFile('/etc/shells');
console.log(f1.toString());
console.log(f2.toString());
};
一比较就会发现，async函数就是将Generator函数的星号（*）替换成async，将yield替换成await，仅此而已。
async函数对Generator函数的改进，体现在以下三点。
（1）内置执行器。Generator函数的执行必须靠执行器，而async函数自带执行器。也就是说，async函数的执行，与普通函数一模一样，只要一行。
var result = asyncReadFile();
（2）更好的语义。async和await，比起星号和yield，语义更清楚了。async表示函数里有异步操作，await表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。
（3）更广的适用性。co函数库约定，yield命令后面只能是Thunk函数或Promise对象，而async函数的await命令后面，可以跟Promise对象和原始类型的值（数值、字符串和布尔值，但这时等同于同步操作）。
实现
async函数的实现，就是将Generator函数和自动执行器，包装在一个函数里。
async function fn(args){
// ...
}
// 等同于
function fn(args){
return spawn(function*() {
// ...
});
}
所有的async函数都可以写成上面的第二种形式，其中的spawn函数就是自动执行器。
下面给出spawn函数的实现，基本就是前文自动执行器的翻版。
function spawn(genF) {
return new Promise(function(resolve, reject) {
var gen = genF();
function step(nextF) {
try {
var next = nextF();
} catch(e) {
return reject(e);
}
if(next.done) {
return resolve(next.value);
}
Promise.resolve(next.value).then(function(v) {
step(function() { return gen.next(v); });
}, function(e) {
step(function() { return gen.throw(e); });
});
}
step(function() { return gen.next(undefined); });
});
}
用法
同Generator函数一样，async函数返回一个Promise对象，可以使用then方法添加回调函数。当函数执行的时候，一旦遇到await就会先返回，等到触发的异步操作完成，再接着执行函数体内后面的语句。
下面是一个例子。
async function getStockPriceByName(name) {
var symbol = await getStockSymbol(name);
var stockPrice = await getStockPrice(symbol);
return stockPrice;
}
getStockPriceByName('goog').then(function (result){
console.log(result);
});
上面代码是一个获取股票报价的函数，函数前面的async关键字，表明该函数内部有异步操作。调用该函数时，会立即返回一个Promise对象。
上面的例子用Generator函数表达，就是下面这样。
function getStockPriceByName(name) {
return spawn(function*(name) {
var symbol = yield getStockSymbol(name);
var stockPrice = yield getStockPrice(symbol);
return stockPrice;
});
}
上面的例子中，spawn函数是一个自动执行器，由JavaScript引擎内置。它的参数是一个Generator函数。async...await结构本质上，是在语言层面提供的异步任务的自动执行器。
下面是一个更一般性的例子，指定多少毫秒后输出一个值。
function timeout(ms) {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(resolve, ms);
});
}
async function asyncPrint(value, ms) {
await timeout(ms);
console.log(value)
}
asyncPrint('hello world', 50);
上面代码指定50毫秒以后，输出“hello world”。
注意点
await命令后面的Promise对象，运行结果可能是rejected，所以最好把await命令放在try...catch代码块中。
async function myFunction() {
try {
await somethingThatReturnsAPromise();
} catch (err) {
console.log(err);
}
}
// 另一种写法
async function myFunction() {
await somethingThatReturnsAPromise().catch(function (err){
console.log(err);
};
}
await命令只能用在async函数之中，如果用在普通函数，就会报错。
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
// 报错
docs.forEach(function (doc) {
await db.post(doc);
});
}
上面代码会报错，因为await用在普通函数之中了。但是，如果将forEach方法的参数改成async函数，也有问题。
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
// 可能得到错误结果
docs.forEach(async function (doc) {
await db.post(doc);
});
}
上面代码可能不会正常工作，原因是这时三个db.post操作将是并发执行，也就是同时执行，而不是继发执行。正确的写法是采用for循环。
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
for (let doc of docs) {
await db.post(doc);
}
}
如果确实希望多个请求并发执行，可以使用Promise.all方法。
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));
let results = await Promise.all(promises);
console.log(results);
}
// 或者使用下面的写法
async function dbFuc(db) {
let docs = [{}, {}, {}];
let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));
let results = [];
for (let promise of promises) {
results.push(await promise);
}
console.log(results);
}
ES6将await增加为保留字。使用这个词作为标识符，在ES5是合法的，在ES6将抛出SyntaxError。
与Promise、Generator的比较
我们通过一个例子，来看Async函数与Promise、Generator函数的区别。
假定某个DOM元素上面，部署了一系列的动画，前一个动画结束，才能开始后一个。如果当中有一个动画出错，就不再往下执行，返回上一个成功执行的动画的返回值。
首先是Promise的写法。
function chainAnimationsPromise(elem, animations) {
// 变量ret用来保存上一个动画的返回值
var ret = null;
// 新建一个空的Promise
var p = Promise.resolve();
// 使用then方法，添加所有动画
for(var anim in animations) {
p = p.then(function(val) {
ret = val;
return anim(elem);
})
}
// 返回一个部署了错误捕捉机制的Promise
return p.catch(function(e) {
/* 忽略错误，继续执行 */
}).then(function() {
return ret;
});
}
虽然Promise的写法比回调函数的写法大大改进，但是一眼看上去，代码完全都是Promise的API（then、catch等等），操作本身的语义反而不容易看出来。
接着是Generator函数的写法。
function chainAnimationsGenerator(elem, animations) {
return spawn(function*() {
var ret = null;
try {
for(var anim of animations) {
ret = yield anim(elem);
}
} catch(e) {
/* 忽略错误，继续执行 */
}
return ret;
});
}
上面代码使用Generator函数遍历了每个动画，语义比Promise写法更清晰，用户定义的操作全部都出现在spawn函数的内部。这个写法的问题在于，必须有一个任务运行器，自动执行Generator函数，上面代码的spawn函数就是自动执行器，它返回一个Promise对象，而且必须保证yield语句后面的表达式，必须返回一个Promise。
最后是Async函数的写法。
async function chainAnimationsAsync(elem, animations) {
var ret = null;
try {
for(var anim of animations) {
ret = await anim(elem);
}
} catch(e) {
/* 忽略错误，继续执行 */
}
return ret;
}
可以看到Async函数的实现最简洁，最符合语义，几乎没有语义不相关的代码。它将Generator写法中的自动执行器，改在语言层面提供，不暴露给用户，因此代码量最少。如果使用Generator写法，自动执行器需要用户自己提供。