從一道Promise執行順序的題目看Promise實現

之前在網上看到一道Promise執行順序的題目——打印以下程序的輸出：

這道題的輸出是123，為什麼不是132呢？因為我一直理解Promise是沒有異步功能，它只是幫忙解決異步回調的問題，實質上是和回調是一樣的，所以如果按照這個想法，resolve之後應該會立刻then。但實際上並不是。難道用了setTimeout？

如果在promise裡面再加一個promise：

執行順序是1243，第二個Promise的順序會比第一個的早，所以直觀來看也是比較奇怪，這是為什麼呢？

Promise的實現有很多庫，有jQuery的deferred，還有很多提供polyfill的，如es6-promise，lie等，它們的實現都基於Promise/A+標準，這也是ES6的Promise採用的。

為了回答上面題目的執行順序問題，必須得理解Promise是怎麼實現的，所以得看那些庫是怎麼實現的，特別是我錯誤地認為不存在的Promise的異步是怎麼實現的，因為最後一行的console.log(2)它並不是最後執行的，那麼必定有某些類似於setTimeout的異步機制讓上面同步的代碼在異步執行，所以它才能在代碼執行完了之後才執行。

當然我們不只是為了解答一道題，主要還是藉此瞭解Promise的內部機制。讀者如果有時間有興趣可以自行分析，然後再回過頭來比較一下本文的分析。或者你可以跟著下面的思路，操起鼠標和鍵盤和我一起幹。

這裡使用lie的庫，相對於es6-promise來說代碼更容易看懂，先npm install一下：

npm install lie

讓代碼在瀏覽器端運行，準備以下html：

其中index.js的內容為：

把Promise打印一下，確認已經把原生的那個覆蓋了，對比如下：

因為原生的Promise我們是打不了斷點的，所以才需要藉助一個第三方的庫。

我們在第4行的resolve(3)那裡打個斷點進去看一下resolve是怎麼執行的，層層進去，最後的函數是這個：

我們發現，這個函數好像沒幹啥，它就是設置了下self的state狀態為FULFILLED（完成），並且把結果outcome設置為調resolve傳進來的值，這裡是3，如果resolve傳來是一個Promise的話就會進入到上圖187行的Promise鏈處理，這裡我們不考慮這種情況。這裡的self是指向一個Promise對象：

它主要有3個屬性——outcome、queue、state，其中outcome是resolve傳進來的結果，state是Promise的狀態，在第83行的代碼可以查到Promise的狀態總共有3種：

var REJECTED = ['REJECTED'];
var FULFILLED = ['FULFILLED'];
var PENDING = ['PENDING'];
 

Rejected失敗，fulfilled成功，pending還在處理中，在緊接著89行的Promise的構造函數可以看到，state初始化的狀態為pending：

並且在右邊的調用棧可以看到，resolver是由Promise的構造函數觸發執行的，即當你new Promise的時候就會執行傳參的函數，如下圖所示：

傳進來的函數支持兩個參數，分別是resolve和reject回調：

這兩個函數是Promise內部定義，但是要在你的函數里調一下它的函數，告訴它什麼時候成功了，什麼時候失敗了，這樣它才能繼續下一步的操作。所以這兩個函數參數是傳進來的，它們是Promise的回調函數。Promise是怎麼定義和傳遞這兩個函數的呢？還是在剛剛那個斷點的位置，但是我們改變一下右邊調用棧顯示的位置：

上圖執行的thenable函數就是我們傳給它的resolver，然後傳遞onSuccess和onError，分別是我們在resolver裡面寫的resolve和reject這兩個參數。如果我們調了它的resolve即onSuccess函數，它就會調236行的handlers.resolve就到了我們第一次打斷點的那張圖，這裡再放一次：

然後去設置當前Promise對象的state，outcome等屬性。這裡沒有進入到193行的while循環裡，因為queue是空的。這個地方下文會繼續提到。

接著，我們在then那裡打個斷點進去看一下：

hen又做了些什麼工作呢？如下圖所示：

then可以傳兩個參數，分別為成功回調和失敗回調。我們給它傳了一個成功回調，即上圖劃線的地方。並且由於在resolver裡面已經把state置成fulfilled完成態了，所以它會執行unwrap函數，並傳遞成功回調、以及resolve給的結果outcome（還有一個參數promise，主要是用於返回，形成then鏈）。

unwrap函數是這樣實現的：

在167行執行then裡傳給Promise的成功回調，並傳遞結果outcome。

這段代碼是包在一個immediate函數里的，這裡就是解決Promise異步問題的關鍵了。並且我們在node_modules目錄裡面，也發現了lie使用了immediate庫，它可以實現一個nextTick的功能，即在當前代碼邏輯單元同步執行完了之後立刻執行，相當於setTimeout 0，但是它又不是直接用setTimeout 0實現的。

我們重點來看一下它是怎麼實現一個nextTick的功能的。immediate裡面會調一個scheduleDrain（drain是排水的意思）：

實現邏輯在這個scheduleDrain，它是這麼實現的：

它會有一個兼容性判斷，優先使用MutationObserver，然後是使用script標籤的方式，這種到IE6都支持，最後啥都不行就用setTimeout 0.

我們主要看一下Mutation的方式是怎麼實現的，MDN上有介紹這個MutationObserver的用法，可以用它來監聽DOM結點的變化，如增刪、屬性變化等。Immediate是這麼實現的：

使用nextTick回調註冊一個observer觀察者，然後創建一個DOM節點element，成為observer的觀察對象，觀察它的data屬性。當需要執行nextTick函數的時候，就調一下scheduleDrain改變data屬性，就會觸發觀察者的回調nextTick。它是異步執行的，在當前代碼單元執行完之後立刻之行，但又是在setTimeout 0之前執行的，也就是說，以下代碼，第一行的5是最後輸出的：

這個時候，我們就可以回答為什麼上面代碼的輸出順序是123，而不是132了。第一點可以肯定的是1是最先輸出的，因為new一個Promise之後，傳給它的resolver同步執行，所以1最先打印。執行了resolve(3)之後，就會把當前Promiser對象的state改成完成態，並記錄結果outcome。然後跳出來執行then，把傳給then的成功回調給immediate在nextTick執行，而nextTick是使用Mutation異步執行的，所以3會在2之後輸出。

如果在promise裡面再寫一個promsie的話，由於裡面的promise的then要比外面的promise的then先執行，也就是說它的nextTick更先註冊，所以4是在3之前輸出。

這樣基本上就解釋了Promise的執行順序的問題。但是我們還沒說它的nextTick是怎麼實現的，上面代碼在執行immediate的時候把成功回調push到一個全局的數組queue裡面，而nextTick是把這些回調按順序執行，如下代碼所示：

它會先把排水的變量draining設置成true，然後處理完成之後再設置成false，我們再回顧一下剛剛執行immediate的判斷：

function immediate(task) {
 if (queue.push(task) === 1 && !draining) {
 scheduleDrain();
 }
}

由於JS是單線程的，所以我覺得這個draining的變量判斷好像沒有太大的必要。另外一個判斷，當queue為空時，push一個變量進來，這個時候queue只有1個元素，返回值就為1。所以如果之前已經push過了，那麼這裡就不用再觸發nextTick，因為第一次的push會把所有queue回調元素都執行的，只要保證後面的操作有被push到這個queue裡面就好了。所以這個判斷是一個優化。

另外，es6-promise的核心代碼是一樣的，只是它把immediate函數改成asap(as soon as possible)，它也是優先使用Mutation.

還有一個問題，上面說的resolver的代碼是同步，但是我們經常用Promise是用在異步的情況，resolve是異步調的，不是像上面同步調的，如：

這個時候，同步執行完resolver，但還沒執行resolve，所以在執行then的時候這個Promise的state還是pending的，就會走到134的代碼（剛剛執行的是132行的unwrap）：

它會創建一個QueueItem然後放到當前Promise對象的queue屬性裡面（注意這裡的queue和上面說的immediate裡全局的queue是兩個不同的變量）。然後異步執行結束調用resolve，這個時候queue不為空了：

因為then是可以then多次的，所以成功回調可能會有多個。它也是調用immediate，在nextTick的時候執行的。

也就是說如果是同步resolve的，是通過MutationObserver/Setimeout 0之類的方式在當前的代碼單元執行完之後立刻執行成功回調；而如果是異步resolve的，是先把成功回調放到當前Promise對象的一個隊列裡面，等到異步結束了執行resolve的時候再用同樣的方式在nextTick調用成功回調。

我們還沒說失敗的回調，但大體是相似的。