手写Promise全攻略：从原理到面试实战

在前端技术面试中，Promise作为异步编程的核心概念，几乎成为必考题。许多开发者因无法清晰解释其原理或手写实现而错失机会。本文将从Promise的设计目标出发，系统解析其核心机制，并提供可运行的完整手写实现，助你彻底掌握这一关键技术点。

一、Promise的核心价值与设计目标

Promise的核心价值在于解决”回调地狱”问题，将异步操作的结果通过统一的接口进行传递。其设计目标包含三个关键维度：

1. 状态管理机制
   Promise必须维护三种状态：pending（初始）、fulfilled（成功）、rejected（失败）。状态一旦改变不可逆转，这是确保异步操作可靠性的基础。例如，一个已resolve的Promise不能再次被reject。

2. 链式调用支持
   通过.then()方法实现链式调用，每个then返回新的Promise，形成异步操作链。这种设计使得错误处理可以集中化，避免嵌套的try-catch结构。

3. 异步通知规范
   Promise规范要求then方法的回调必须异步执行，即使Promise已处于fulfilled/rejected状态。这保证了代码执行顺序的可预测性。

二、手写Promise实现的关键步骤

1. 基础结构搭建

class MyPromise {
  constructor(executor) {
    this.state = 'pending'; // 初始状态
    this.value = undefined; // 成功值
    this.reason = undefined; // 失败原因
    this.onFulfilledCallbacks = []; // 成功回调队列
    this.onRejectedCallbacks = []; // 失败回调队列
    const resolve = (value) => {
      if (this.state === 'pending') {
        this.state = 'fulfilled';
        this.value = value;
        this.onFulfilledCallbacks.forEach(fn => fn());
      }
    };
    const reject = (reason) => {
      if (this.state === 'pending') {
        this.state = 'rejected';
        this.reason = reason;
        this.onRejectedCallbacks.forEach(fn => fn());
      }
    };
    try {
      executor(resolve, reject);
    } catch (err) {
      reject(err);
    }
  }
}

2. then方法实现

then(onFulfilled, onRejected) {
  // 参数默认值处理
  onFulfilled = typeof onFulfilled === 'function' ? onFulfilled : value => value;
  onRejected = typeof onRejected === 'function' ? onRejected : err => { throw err; };
  const promise2 = new MyPromise((resolve, reject) => {
    if (this.state === 'fulfilled') {
      setTimeout(() => {
        try {
          const x = onFulfilled(this.value);
          resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      }, 0);
    } else if (this.state === 'rejected') {
      setTimeout(() => {
        try {
          const x = onRejected(this.reason);
          resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
        } catch (e) {
          reject(e);
        }
      }, 0);
    } else if (this.state === 'pending') {
      this.onFulfilledCallbacks.push(() => {
        setTimeout(() => {
          try {
            const x = onFulfilled(this.value);
            resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        }, 0);
      });
      this.onRejectedCallbacks.push(() => {
        setTimeout(() => {
          try {
            const x = onRejected(this.reason);
            resolvePromise(promise2, x, resolve, reject);
          } catch (e) {
            reject(e);
          }
        }, 0);
      });
    }
  });
  return promise2;
}

3. 关键辅助函数：resolvePromise

function resolvePromise(promise2, x, resolve, reject) {
  // 防止循环引用
  if (promise2 === x) {
    return reject(new TypeError('Chaining cycle detected for promise'));
  }
  let called = false;
  if (x !== null && (typeof x === 'object' || typeof x === 'function')) {
    try {
      const then = x.then;
      if (typeof then === 'function') {
        then.call(
          x,
          y => {
            if (called) return;
            called = true;
            resolvePromise(promise2, y, resolve, reject);
          },
          r => {
            if (called) return;
            called = true;
            reject(r);
          }
        );
      } else {
        resolve(x);
      }
    } catch (e) {
      if (called) return;
      called = true;
      reject(e);
    }
  } else {
    resolve(x);
  }
}

三、面试高频问题解析

1. Promise.resolve与new Promise的区别

Promise.resolve(42)等价于：

new Promise(resolve => resolve(42))

但前者会进行值穿透处理：

Promise.resolve(Promise.resolve(42)) // 返回Promise{42}
new Promise(resolve => resolve(new Promise(resolve => resolve(42)))) // 需要手动处理

2. 微任务与宏任务的执行顺序

Promise.resolve().then(() => console.log(1));
setTimeout(() => console.log(2), 0);
// 输出顺序：1 → 2

3. 错误处理最佳实践

// 推荐方式
fetchData()
  .then(processData)
  .catch(handleError);
// 避免方式
fetchData()
  .then(
    data => processData(data),
    err => handleError(err) // 无法捕获processData中的错误
  );

四、实战技巧与常见陷阱

1. 状态不可逆原则
   实现时必须确保状态只能从pending→fulfilled或pending→rejected，不可反向变更。

2. 异步执行保证
   所有回调必须通过setTimeout或queueMicrotask实现异步，即使状态已确定。

3. thenable对象处理
   当x是对象且具有then方法时，必须按Promise规范处理，防止多次调用then方法。

4. 循环引用检测
   当promise2与x相同时，必须reject以避免无限循环。

五、完整实现代码

class MyPromise {
  // ...（前述代码）
  // 静态方法
  static resolve(value) {
    if (value instanceof MyPromise) {
      return value;
    }
    return new MyPromise(resolve => resolve(value));
  }
  static reject(reason) {
    return new MyPromise((_, reject) => reject(reason));
  }
  static all(promises) {
    return new MyPromise((resolve, reject) => {
      const results = [];
      let completed = 0;
      promises.forEach((promise, index) => {
        MyPromise.resolve(promise).then(
          value => {
            results[index] = value;
            completed++;
            if (completed === promises.length) {
              resolve(results);
            }
          },
          err => reject(err)
        );
      });
    });
  }
}

六、面试准备建议

1. 代码调试能力
   准备时可在Chrome DevTools中逐步调试手写实现，观察状态变化和回调执行顺序。

2. 边界条件测试
   编写测试用例覆盖：立即resolve/reject、thenable对象、循环引用、错误传播等场景。

3. 规范对比
   对照Promise/A+规范检查实现，特别注意then方法的返回值处理和异步要求。

4. 性能优化
   讨论中可提及微任务队列的实现原理，以及与setTimeout的性能差异。

通过系统掌握Promise的核心机制和手写实现，不仅能从容应对面试问题，更能深入理解JavaScript异步编程的本质。建议结合实际项目中的Promise使用场景进行练习，将理论知识转化为实践能力。