前端必备：JavaScript Promise 使用方法与技巧 – wiki基地

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前端必备：JavaScript Promise 使用方法与技巧

在现代前端开发中，异步操作无处不在。从网络请求（AJAX）、用户事件处理，到定时器和文件读取，JavaScript 的单线程特性决定了我们必须有效地管理这些异步任务，以避免阻塞主线程，保证用户界面的流畅性。回调函数曾是处理异步的主要方式，但随着应用复杂度的增加，“回调地狱”（Callback Hell）的问题日益凸显，代码难以阅读和维护。Promise 的出现，正是为了解决这一难题，它提供了一种更优雅、更强大、更易于管理异步操作的模式。

本文将深入探讨 JavaScript Promise 的核心概念、使用方法、高级技巧以及最佳实践，帮助你全面掌握这一前端必备技能。

一、Promise 是什么？

1. 核心概念

Promise 是一个对象，代表一个异步操作的最终完成（或失败）及其结果值。简单来说，Promise 是一个“承诺”，它承诺在未来某个时间点会给你一个结果。这个结果可能是操作成功后返回的数据，也可能是操作失败时的错误信息。

2. Promise 的三种状态

一个 Promise 实例必然处于以下三种状态之一：

• Pending（进行中）: 初始状态，既不是成功，也不是失败状态。异步操作正在进行。
• Fulfilled（已成功）: 意味着操作成功完成。此时 Promise 有一个“值”（value），即异步操作的结果。
• Rejected（已失败）: 意味着操作失败。此时 Promise 有一个“原因”（reason），即导致失败的错误对象。

一旦 Promise 从 Pending 状态变为 Fulfilled 或 Rejected 状态，它的状态就固定了，不会再改变。这个过程称为 settled（已敲定）。

3. Promise 的特点

• 状态不可逆: 一旦状态改变，就不会再变。
• 链式操作: Promise 提供了 .then() 和 .catch() 方法，允许将多个异步操作串联起来，形成一个清晰的执行流。
• 统一的错误处理: 通过 .catch() 方法，可以集中处理链中任何一个环节发生的错误。

二、Promise 的基本使用

1. 创建 Promise 实例

我们可以使用 new Promise() 构造函数来创建一个 Promise 实例。构造函数接收一个执行器函数（executor function）作为参数。这个执行器函数会立即执行，并接收两个参数：resolve 和 reject。

• resolve(value): 当异步操作成功时调用，并将操作结果 value 作为参数传递出去。调用后，Promise 的状态会从 Pending 变为 Fulfilled。
• reject(reason): 当异步操作失败时调用，并将错误原因 reason (通常是一个 Error 对象) 作为参数传递出去。调用后，Promise 的状态会从 Pending 变为 Rejected。

javascript
function fetchData(url) {
return new Promise((resolve, reject) => {
// 模拟异步网络请求
setTimeout(() => {
if (url) {
const data = { message: `Data fetched from ${url}` };
resolve(data); // 操作成功，状态变为 Fulfilled
} else {
reject(new Error("URL is required")); // 操作失败，状态变为 Rejected
}
}, 1000);
});
}

2. 消费 Promise：.then()，.catch() 和 .finally()

创建了 Promise 之后，我们需要使用它的方法来处理异步操作的结果。

• .then(onFulfilled, onRejected):

  • onFulfilled: 一个函数，当 Promise 状态变为 Fulfilled 时被调用，接收成功的值作为参数。
  • onRejected: 一个可选的函数，当 Promise 状态变为 Rejected 时被调用，接收失败的原因作为参数。
  • .then() 方法返回一个新的 Promise，这使得链式调用成为可能。

• .catch(onRejected):

  • 这是 .then(null, onRejected) 的语法糖，专门用于捕获 Promise 链中发生的错误。
  • 它也返回一个新的 Promise。

• .finally(onFinally):

  • onFinally: 一个函数，无论 Promise最终是 Fulfilled 还是 Rejected，都会被执行。
  • 它不接收任何参数，通常用于执行一些清理工作，比如隐藏加载指示器。
  • .finally() 也返回一个新的 Promise，并且通常会将前一个 Promise 的状态和值（或原因）透传下去。

“`javascript
const promiseInstance = fetchData(“https://api.example.com/data”);

promiseInstance
.then(data => {
console.log(“Success:”, data.message); // 输出: Success: Data fetched from https://api.example.com/data
// 可以返回一个新的值，供下一个 .then() 使用
return data.message.toUpperCase();
})
.then(uppercasedMessage => {
console.log(“Uppercased:”, uppercasedMessage); // 输出: Uppercased: DATA FETCHED FROM HTTPS://API.EXAMPLE.COM/DATA
})
.catch(error => {
console.error(“Error:”, error.message); // 如果 fetchData 失败，这里会捕获
})
.finally(() => {
console.log(“Operation finished, cleaning up…”); // 无论成功失败都会执行
});

// 示例：演示失败情况
const failingPromise = fetchData(null); // 传入 null 会导致 reject

failingPromise
.then(data => {
console.log(“This will not run:”, data);
})
.catch(error => {
console.error(“Caught error:”, error.message); // 输出: Caught error: URL is required
})
.finally(() => {
console.log(“Failing operation finished.”);
});
“`

三、Promise 链式调用

Promise 最强大的特性之一就是链式调用。.then() 或 .catch() 方法会返回一个新的 Promise，这个新的 Promise 的状态和值取决于 onFulfilled 或 onRejected 回调函数的行为：

1. 如果回调函数返回一个值：新的 Promise 会立即以这个值 Fulfilled。
2. 如果回调函数不返回任何东西 (即 undefined)：新的 Promise 会立即以 undefined Fulfilled。
3. 如果回调函数抛出一个错误：新的 Promise 会立即以这个错误 Rejected。
4. 如果回调函数返回一个已存在的 Promise：新的 Promise 的状态和值将与这个返回的 Promise 保持一致。这意味着后续的 .then() 或 .catch() 会等待这个内部 Promise 的结果。

这使得我们可以将一系列异步操作串联起来，代码结构清晰，易于理解。

“`javascript
function step1() {
console.log(“Step 1: Starting…”);
return new Promise(resolve => setTimeout(() => {
console.log(“Step 1: Completed.”);
resolve(10);
}, 500));
}

function step2(valueFromStep1) {
console.log(“Step 2: Received value”, valueFromStep1, “Starting…”);
return new Promise(resolve => setTimeout(() => {
const result = valueFromStep1 * 2;
console.log(“Step 2: Completed with result”, result);
resolve(result);
}, 500));
}

function step3(valueFromStep2) {
console.log(“Step 3: Received value”, valueFromStep2, “Starting…”);
return new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => {
if (valueFromStep2 > 25) {
console.log(“Step 3: Completed with result”, valueFromStep2 + 5);
resolve(valueFromStep2 + 5);
} else {
console.log(“Step 3: Failed because value is too small.”);
reject(new Error(“Value too small for step 3”));
}
}, 500));
}

step1()
.then(result1 => step2(result1)) // step2 返回一个 Promise
.then(result2 => step3(result2)) // step3 返回一个 Promise
.then(finalResult => {
console.log(“Final result:”, finalResult);
})
.catch(error => {
console.error(“Chain error:”, error.message);
})
.finally(() => {
console.log(“All steps finished.”);
});

// 运行结果 (如果 step3 成功):
// Step 1: Starting…
// Step 1: Completed.
// Step 2: Received value 10 Starting…
// Step 2: Completed with result 20
// Step 3: Received value 20 Starting…
// Step 3: Failed because value is too small.
// Chain error: Value too small for step 3
// All steps finished.

// 如果 step2 返回的 result 使得 valueFromStep2 > 25 (例如 step1 resolve(15)), step3 就会成功
“`

四、Promise 的错误处理

良好的错误处理是健壮应用程序的关键。Promise 提供了两种主要的错误处理方式：

1. .then() 的第二个参数 onRejected：
   javascript
promise.then(
value => { /* handle success */ },
error => { /* handle error from this specific promise */ }
);
   这种方式只能捕获当前 Promise 的 Rejection。如果 onFulfilled 回调自身抛出错误，它无法捕获。

2. .catch(onRejected)：
   javascript
promise
.then(value => {
// ...
if (someCondition) {
return "ok";
} else {
throw new Error("Error in onFulfilled");
}
})
.catch(error => {
// 可以捕获 promise 的 Rejection，
// 也可以捕获前面 .then 中 onFulfilled 回调抛出的错误
console.error("Caught by .catch():", error);
});
   这是推荐的方式。.catch() 可以捕获其前面所有 .then() 链中发生的 Rejection 以及 onFulfilled 回调中同步抛出的错误。将 .catch() 放在链的末尾，可以作为统一的错误处理机制。

重要提示：务必在 Promise 链的末尾添加 .catch()，否则未被捕获的 Rejection（Uncaught Promise Rejection）可能会导致 Node.js 进程崩溃或在浏览器中产生难以追踪的错误。

五、Promise 的静态方法

Promise 对象本身也提供了一些有用的静态方法，用于处理多个 Promise 或创建特定状态的 Promise。

1. Promise.resolve(value)

返回一个立即 Fulfilled 的 Promise。
* 如果 value 本身就是一个 Promise，则直接返回这个 Promise。
* 如果 value 是一个 thenable 对象（即拥有 .then 方法的对象），Promise.resolve 会尝试将其展开，并根据其行为决定新 Promise 的状态。
* 否则，返回一个以 value 为成功值的新 Promise。

“`javascript
Promise.resolve(“Hello”).then(val => console.log(val)); // Hello

const p1 = new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(“P1 resolved”), 100));
Promise.resolve(p1).then(val => console.log(val)); // P1 resolved (after 100ms)
“`

2. Promise.reject(reason)

返回一个立即 Rejected 的 Promise，其失败原因为 reason。

javascript
Promise.reject(new Error("Something went wrong"))
.catch(err => console.error(err.message)); // Something went wrong

3. Promise.all(iterable)

接收一个 Promise 对象的可迭代集合（如数组）作为参数。
* 行为：当 iterable 中的所有 Promise 都 Fulfilled 时，Promise.all() 返回的 Promise 才会 Fulfilled。其成功值是一个数组，包含了所有输入 Promise 的成功值，顺序与输入 Promise 在 iterable 中的顺序一致。
* 失败：如果 iterable 中有任何一个 Promise Rejected，Promise.all() 返回的 Promise 会立即 Rejected，其失败原因为第一个 Rejected 的 Promise 的原因（”fail-fast” 行为）。

“`javascript
const p1 = Promise.resolve(1);
const p2 = new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(2), 100));
const p3 = Promise.resolve(3);
const p4Error = Promise.reject(new Error(“P4 failed”));

Promise.all([p1, p2, p3])
.then(values => console.log(“All resolved:”, values)) // All resolved: [1, 2, 3]
.catch(error => console.error(“Error in all:”, error));

Promise.all([p1, p2, p4Error, p3]) // p4Error 会导致 Promise.all 失败
.then(values => console.log(“This won’t run:”, values))
.catch(error => console.error(“Error in all (with failure):”, error.message)); // Error in all (with failure): P4 failed
``Promise.all()` 非常适用于需要等待多个不相关的异步操作都完成后再进行下一步处理的场景。

4. Promise.allSettled(iterable)

接收一个 Promise 对象的可迭代集合作为参数。
* 行为：与 Promise.all() 不同，Promise.allSettled() 会等待 iterable 中的所有 Promise 都 settled（无论是 Fulfilled 还是 Rejected）。
* 结果：它返回的 Promise 总是 Fulfilled，其成功值是一个对象数组，每个对象描述了对应输入 Promise 的结果：
* 如果 Promise Fulfilled：{ status: 'fulfilled', value: ... }
* 如果 Promise Rejected：{ status: 'rejected', reason: ... }

“`javascript
const p1 = Promise.resolve(1);
const p2 = new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => reject(new Error(“P2 failed explicitly”)), 100));
const p3 = Promise.resolve(3);

Promise.allSettled([p1, p2, p3])
.then(results => {
console.log(“All settled results:”);
results.forEach(result => {
if (result.status === ‘fulfilled’) {
console.log(Fulfilled with value: ${result.value});
} else {
console.log(Rejected with reason: ${result.reason.message});
}
});
});
// 输出:
// All settled results:
// Fulfilled with value: 1
// Rejected with reason: P2 failed explicitly
// Fulfilled with value: 3
``Promise.allSettled()` 适用于当你关心多个异步操作的各自结果，而不希望因为其中一个失败就中断整个流程的场景。

5. Promise.race(iterable)

接收一个 Promise 对象的可迭代集合作为参数。
* 行为：Promise.race() 返回的 Promise 会与 iterable 中第一个 settled (无论是 Fulfilled 还是 Rejected) 的 Promise 保持一致的状态和值/原因。一旦有一个 Promise settled，Promise.race() 就完成了。

“`javascript
const pFast = new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(“Fast resolved”), 50));
const pSlow = new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(“Slow resolved”), 200));
const pReject = new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => reject(new Error(“Race rejected”)), 100));

Promise.race([pFast, pSlow, pReject])
.then(value => console.log(“Race winner (success):”, value)) // Race winner (success): Fast resolved
.catch(error => console.error(“Race winner (failure):”, error.message));

Promise.race([pSlow, pReject]) // pReject 会先 settled
.then(value => console.log(“Race winner (success):”, value))
.catch(error => console.error(“Race winner (failure):”, error.message)); // Race winner (failure): Race rejected
``Promise.race()可用于例如设置超时：将一个数据请求 Promise 和一个延时后会 Reject 的 Promise 一起race`，如果超时 Promise 先 settled，则意味着请求超时。

6. Promise.any(iterable) (ES2021)

接收一个 Promise 对象的可迭代集合作为参数。
* 行为：Promise.any() 返回的 Promise 会在 iterable 中任意一个 Promise Fulfilled 时立即 Fulfilled，其成功值为第一个 Fulfilled 的 Promise 的值。
* 失败：只有当 iterable 中所有 Promise 都 Rejected 时，Promise.any() 返回的 Promise 才会 Rejected。此时，它会 Rejected 一个 AggregateError 对象，该对象的 errors 属性是一个数组，包含了所有输入 Promise 的失败原因。

“`javascript
const p1Success = new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(“First success”), 100));
const p2Success = new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(“Second success”), 50)); // 这个会赢
const p3Reject = Promise.reject(new Error(“Failure 1”));

Promise.any([p1Success, p2Success, p3Reject])
.then(value => console.log(“Any success:”, value)) // Any success: Second success
.catch(error => console.error(“This won’t run here:”, error));

const pAllReject1 = Promise.reject(new Error(“R1”));
const pAllReject2 = new Promise((resolve, reject) => setTimeout(() => reject(new Error(“R2”)), 50));

Promise.any([pAllReject1, pAllReject2])
.then(value => console.log(“This won’t run:”, value))
.catch(error => {
if (error instanceof AggregateError) {
console.error(“All promises rejected for .any():”);
error.errors.forEach(err => console.error(- ${err.message}));
} else {
console.error(“Unexpected error:”, error);
}
});
// 输出:
// All promises rejected for .any():
// – R1
// – R2
``Promise.any()` 适用于只需要多个异步操作中任意一个成功即可的场景。

六、Promise 与 async/await

ES2017 引入了 async/await 语法，它是建立在 Promise 之上的语法糖，使得异步代码可以写得更像同步代码，从而提高了可读性。

• async 关键字用于声明一个异步函数。异步函数会隐式地返回一个 Promise。
• await 关键字只能在 async 函数内部使用。它会暂停 async 函数的执行，等待其后的 Promise settled。
  • 如果 Promise Fulfilled，await 表达式的值就是 Promise 的成功值。
  • 如果 Promise Rejected，await 会抛出 Promise 的失败原因，这个错误可以通过 try...catch 块来捕获。

``javascript
function simulateApiCall(value, delay, shouldFail = false) {
return new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
console.log(API call with ${value} processed.);
if (shouldFail) {
reject(new Error(API call failed for ${value}));
} else {
resolve(Result from ${value}`);
}
}, delay);
});
}

async function processData() {
console.log(“Starting async process…”);
try {
const result1 = await simulateApiCall(“data1”, 1000); // 等待 1 秒
console.log(“Received:”, result1);

const result2 = await simulateApiCall("data2", 500, true); // 等待 0.5 秒, 并使其失败
console.log("Received:", result2); // 这行不会执行

const result3 = await simulateApiCall("data3", 800);
console.log("Received:", result3); // 这行不会执行

return "All data processed successfully!"; // 如果没有错误，async 函数的 Promise 会以此值 Fulfilled

} catch (error) {
console.error(“Error in async process:”, error.message);
// async 函数的 Promise 会以此错误 Rejected
throw new Error(Async processing failed: ${error.message}); // 或者 return 一个特定的错误指示
} finally {
console.log(“Async process finished.”);
}
}

processData()
.then(finalMessage => console.log(“Async function success:”, finalMessage))
.catch(finalError => console.error(“Async function failure:”, finalError.message));

// 输出:
// Starting async process…
// API call with data1 processed. (1秒后)
// Received: Result from data1
// API call with data2 processed. (0.5秒后)
// Error in async process: API call failed for data2
// Async process finished.
// Async function failure: Async processing failed: API call failed for data2
“`

async/await 极大地简化了复杂异步逻辑的编写，尤其是当存在多个依赖的异步步骤时。但请记住，async/await 并没有取代 Promise，它只是让 Promise 的使用更加便捷。

七、Promise 实践技巧与注意事项

1. 避免 Promise 嵌套（Promise Hell）：
   尽量使用扁平的 .then() 链，而不是在 .then() 的回调中再次嵌套新的 Promise 和 .then()。
   “`javascript
   // 不好的写法 (嵌套)
   promise1.then(result1 => {
   promise2(result1).then(result2 => {
   promise3(result2).then(result3 => {
   // …
   });
   });
   });

   // 好的写法 (链式)
   promise1
   .then(result1 => promise2(result1))
   .then(result2 => promise3(result2))
   .then(result3 => {
   // …
   })
   .catch(err => { / … / });
   “`

2. 总是返回 Promise：
   在 .then() 或 .catch() 回调中，如果进行异步操作，确保返回这个异步操作产生的 Promise。这样才能保证链的连续性。

3. 统一错误处理：
   在 Promise 链的末尾添加一个 .catch() 来捕获所有未处理的 Rejection。对于 async/await，使用 try...catch。

4. 理解 Promise.all 与 Promise.allSettled 的区别：
   根据是否需要“全成功”或“全完成”来选择合适的方法。

5. async 函数的并行执行：
   如果 async 函数中有多个独立的 await 操作，它们会串行执行。如果这些操作互不依赖，可以使用 Promise.all() 来并行执行它们，以提高效率。
   “`javascript
   async function parallelTasks() {
   console.time(“parallel”);
   // 串行
   // const dataA = await fetchDataA();
   // const dataB = await fetchDataB();

   // 并行
   const [dataA, dataB] = await Promise.all([
   fetchDataA(), // fetchDataA 返回 Promise
   fetchDataB() // fetchDataB 返回 Promise
   ]);
   console.timeEnd(“parallel”);
   return { dataA, dataB };
   }
   “`

6. 不要在 Promise 内部使用 try...catch 除非必要：
   Promise 的执行器函数 (resolve, reject) => {} 内的同步错误会被自动捕获并导致 Promise Rejected。异步错误需要手动调用 reject()。
   “`javascript
   new Promise((resolve, reject) => {
   // 同步错误
   // throw new Error(“Synchronous error”); // 会自动被 Promise 捕获并 reject

   // 异步错误
   setTimeout(() => {
   try {
   if (Math.random() > 0.5) {
   resolve(“Async success”);
   } else {
   throw new Error(“Async error inside timeout”);
   }
   } catch (e) {
   reject(e); // 必须手动 reject
   }
   }, 100);
   });
   ``
通常，更倾向于让 Promise 自然地 reject，然后在链的末尾用.catch()` 处理。

7. Promise 与事件监听器的结合：
   有时需要将基于事件的 API 转换为 Promise。
   ``javascript
functionloadImage(url) {
return new Promise((resolve, reject) => {
const img = new Image();
img.onload = () => resolve(img);
img.onerror = (err) => reject(new Error(Failed to load image at ${url}: ${err}`));
   img.src = url;
   });
   }

   loadImage(“path/to/image.jpg”)
   .then(imgElement => document.body.appendChild(imgElement))
   .catch(error => console.error(error));
   “`

8. 调试 Promise：
   现代浏览器开发者工具提供了强大的 Promise 调试支持，可以查看 Promise 链、状态和值。Node.js 中可以通过 --trace-warnings 或特定的调试工具来追踪未处理的 Rejection。

八、总结

JavaScript Promise 是现代 Web 开发中处理异步操作的基石。它通过引入清晰的状态管理和链式调用机制，有效解决了回调地狱问题，使得异步代码更加易于编写、阅读和维护。结合 async/await 语法糖，Promise 的威力得到了进一步的释放，让开发者能够以更直观的方式组织复杂的异步流程。

掌握 Promise 的核心概念、基本用法、各种静态方法以及与 async/await 的结合使用，对于任何前端开发者来说都是至关重要的。通过不断实践和理解其背后的设计哲学，你将能够更自信、更高效地驾驭 JavaScript 中的异步编程，构建出更加健壮和响应迅速的应用程序。

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