从Google V8引擎剖析Promise实现

摘要：从引擎剖析实现本文阅读的源码为，此版本的实现为版本，在后续版本继续对其实现进行了处理。引入了语法等，在版本迭代后，逐渐迭代成了版本实现。方法的调用暴露给外部的高版本为方法，如果当前的指向的构造函数，则设置当前的状态，否则调用函数执行。

​    本文阅读的源码为Google V8 Engine v3.29.45，此版本的promise实现为js版本，在后续版本Google继续对其实现进行了处理。引入了es6语法等，在7.X版本迭代后，逐渐迭代成了C版本实现。
​    贴上源码地址：https://chromium.googlesource... 大家自觉传送。
​    代码中所有类似%functionName的函数均是C语言实现的运行时函数。

首先定义了将要在JS作用域使用了一些变量，提高了编译器的效率。

var IsPromise;
var PromiseCreate;
var PromiseResolve;
var PromiseReject;
var PromiseChain;
var PromiseCatch;
var PromiseThen;
var PromiseHasRejectHandler;

随后定义了一些全局私有变量供给和C语音交互，用于维护Promise的状态和进行Debug。

var promiseStatus = GLOBAL_PRIVATE("Promise#status");
var promiseValue = GLOBAL_PRIVATE("Promise#value");
var promiseOnResolve = GLOBAL_PRIVATE("Promise#onResolve");
var promiseOnReject = GLOBAL_PRIVATE("Promise#onReject");
var promiseRaw = GLOBAL_PRIVATE("Promise#raw");
var promiseDebug = GLOBAL_PRIVATE("Promise#debug");
var lastMicrotaskId = 0;

其中GLOBAL_PRIVATE是python进行实现的，运用python的宏定义（macro）来定义调用了C语言的CreateGlobalPrivateOwnSymbol方法。

macro GLOBAL_PRIVATE(name) = (%CreateGlobalPrivateOwnSymbol(name));

随后运用了一个自执行的匿名函数进行闭包逻辑。

(function() {
  // 主逻辑
})();

在闭包逻辑的最后，在promise原型上挂载了三个方法：chain，then，catch。在promise对象上挂载了all,race等六个方法。将Promise对象注册到了global。

%AddNamedProperty(global, "Promise", $Promise, DONT_ENUM);
InstallFunctions($Promise, DONT_ENUM, [
    "defer", PromiseDeferred,
    "accept", PromiseResolved,
    "reject", PromiseRejected,
    "all", PromiseAll,
    "race", PromiseOne,
    "resolve", PromiseCast
]);
InstallFunctions($Promise.prototype, DONT_ENUM, [
    "chain", PromiseChain,
    "then", PromiseThen,
    "catch", PromiseCatch
]);

var $Promise = function Promise(resolver) {
    // 如果传入参数为全局promiseRaw变量的时候return
    if (resolver === promiseRaw) return;
    // 如果当前函数不是构造函数的化，抛出错误这不是一个promise
    if (!%_IsConstructCall()) throw MakeTypeError("not_a_promise", [this]);
    // 如果传入参数不是一个函数的话，抛出错误，传入参数不是一个function
    if (!IS_SPEC_FUNCTION(resolver))
        throw MakeTypeError("resolver_not_a_function", [resolver]);
    var promise = PromiseInit(this);
    try {
        // debug相关忽略
        %DebugPushPromise(promise);
        resolver(function(x) { PromiseResolve(promise, x) },
                 function(r) { PromiseReject(promise, r) });
    } catch (e) {
        // 报错之后走到错误处理函数
        PromiseReject(promise, e);
    } finally {
        // debug相关忽略
        %DebugPopPromise();
    }
}

构造函数在做完额外的异常和参数判断后，进入主逻辑调用PromiseInit方法初始化promise，随后调用了resolver方法，传入了两个默认的处理函数。在promise在内部被调用时（PromiseDeferred方法被调用时）会实例化$promise,将默认方法return回去，使得创建的promise示例具有resolve和reject方法。

function PromiseDeferred() {
    if (this === $Promise) {
        // Optimized case, avoid extra closure.
        var promise = PromiseInit(new $Promise(promiseRaw));
        return {
            promise: promise,
            resolve: function(x) { PromiseResolve(promise, x) },
            reject: function(r) { PromiseReject(promise, r) }
        };
    } else {
        var result = {};
        result.promise = new this(function(resolve, reject) {
            result.resolve = resolve;
            result.reject = reject;
        })
        return result;
    }
}

function PromiseSet(promise, status, value, onResolve, onReject) {
    // macro SET_PRIVATE(obj, sym, val) = (obj[sym] = val);
    // 设置promise的状态，SET_PRIVATE只有在给已经存在的对象设置已有属性值的时候才会被调用
    SET_PRIVATE(promise, promiseStatus, status);
    SET_PRIVATE(promise, promiseValue, value);
    SET_PRIVATE(promise, promiseOnResolve, onResolve);
    SET_PRIVATE(promise, promiseOnReject, onReject);
    // debug代码忽略
    if (DEBUG_IS_ACTIVE) {
        %DebugPromiseEvent({ promise: promise, status: status, value: value });
    }
    return promise;
}

function PromiseInit(promise) {
    return PromiseSet(
        promise, 0, UNDEFINED, new InternalArray, new InternalArray)
}

实质上是调用了PromiseSet方法给promise设置了当前的状态。

promiseResolve方法的调用暴露给外部的promise.accept(高版本为resolve)方法，如果当前的this指向promise的构造函数，则设置当前的promise状态，否则调用resolve函数执行。

function PromiseResolved(x) {
    if (this === $Promise) {
        // Optimized case, avoid extra closure.
        return PromiseSet(new $Promise(promiseRaw), +1, x);
    } else {
        return new this(function(resolve, reject) { resolve(x) });
    }
}

promiseResolve处理逻辑同promiseReject，不再赘述。

PromiseThen方法的调用暴露给实例化后的promise.then方法调用。

PromiseThen = function PromiseThen(onResolve, onReject) {
    onResolve = IS_SPEC_FUNCTION(onResolve) ? onResolve
    : PromiseIdResolveHandler;
    onReject = IS_SPEC_FUNCTION(onReject) ? onReject
    : PromiseIdRejectHandler;
    var that = this;
    var constructor = this.constructor;
    return %_CallFunction(
        this,
        function(x) {
            x = PromiseCoerce(constructor, x);
            return x === that ? onReject(MakeTypeError("promise_cyclic", [x])) :
            IsPromise(x) ? x.then(onResolve, onReject) : onResolve(x);
        },
        onReject,
        PromiseChain
    );
}

首先判断传入的两个参数是否是函数，不是的话添加默认的处理函数，做良好的容错处理。而后调用了 %_CallFunction方法(第一个参数是this，最后一个参数是要调用的方法，中间是传入参数)，类似Function.prototype.call()方法，调用了PromiseChain方法，传入了两个参数resolve和reject。在resolve方法内部调用了PromiseCoerce方法，生成对象如果是个thenable对象调用对象的then方法否则直接onResolve方法。

function PromiseCoerce(constructor, x) {
    if (!IsPromise(x) && IS_SPEC_OBJECT(x)) {
        var then;
        try {
            then = x.then;
        } catch(r) {
            return %_CallFunction(constructor, r, PromiseRejected);
        }
        // macro IS_SPEC_FUNCTION(arg) = (%_ClassOf(arg) === "Function");
        // 如果是一个function
        if (IS_SPEC_FUNCTION(then)) {
            var deferred = %_CallFunction(constructor, PromiseDeferred);
            try {
                %_CallFunction(x, deferred.resolve, deferred.reject, then);
            } catch(r) {
                deferred.reject(r);
            }
            return deferred.promise;
        }
    }
    return x;
}

核心的逻辑是如果传入对象的then属性是一个function，则调用then方法。若有报错走到reject方法。

PromiseChain = function PromiseChain(onResolve, onReject) {  
    // 补默认的处理函数
    onResolve = IS_UNDEFINED(onResolve) ? PromiseIdResolveHandler : onResolve;
    onReject = IS_UNDEFINED(onReject) ? PromiseIdRejectHandler : onReject;
    var deferred = %_CallFunction(this.constructor, PromiseDeferred);
    switch (GET_PRIVATE(this, promiseStatus)) {
        case UNDEFINED:
            throw MakeTypeError("not_a_promise", [this]);
        case 0:  // Pending
            GET_PRIVATE(this, promiseOnResolve).push(onResolve, deferred);
            GET_PRIVATE(this, promiseOnReject).push(onReject, deferred);
            break;
        case +1:  // Resolved
            PromiseEnqueue(GET_PRIVATE(this, promiseValue),
                           [onResolve, deferred],
                           +1);
            break;
        case -1:  // Rejected
            PromiseEnqueue(GET_PRIVATE(this, promiseValue),
                           [onReject, deferred],
                           -1);
            break;
    }
    // debug代码忽略
    if (DEBUG_IS_ACTIVE) {
        %DebugPromiseEvent({ promise: deferred.promise, parentPromise: this });
    }
    return deferred.promise;
}

PromiseChain方法是promise实现的核心，判断当前定义的promise状态，如果是pending状态在promiseOnResolve数组中push当前的onResolve方法。如果是Resolved状态或者Rejected状态，则调用PromiseEnqueue函数进行微任务的添加。

function PromiseEnqueue(value, tasks, status) {
    var id, name, instrumenting = DEBUG_IS_ACTIVE;
    %EnqueueMicrotask(function() {
        if (instrumenting) {
            %DebugAsyncTaskEvent({ type: "willHandle", id: id, name: name });
        }
        for (var i = 0; i < tasks.length; i += 2) {
            PromiseHandle(value, tasks[i], tasks[i + 1])
        }
        if (instrumenting) {
            %DebugAsyncTaskEvent({ type: "didHandle", id: id, name: name });
        }
    });
    if (instrumenting) {
        id = ++lastMicrotaskId;
        name = status > 0 ? "Promise.resolve" : "Promise.reject";
        %DebugAsyncTaskEvent({ type: "enqueue", id: id, name: name });
    }
}

​ 此步骤其实是将PromiseHandle函数加入JS运行时的微任务队列中。微任务的队列列表是C语言进行维护的，应用%EnqueueMicrotask方法进行添加。

function PromiseHandle(value, handler, deferred) {
    try {
        %DebugPushPromise(deferred.promise);
        var result = handler(value);
        if (result === deferred.promise)
            throw MakeTypeError("promise_cyclic", [result]);
        else if (IsPromise(result))
            %_CallFunction(result, deferred.resolve, deferred.reject, PromiseChain);
        else
            deferred.resolve(result);
    } catch (exception) {
        try { deferred.reject(exception); } catch (e) { }
    } finally {
        %DebugPopPromise();
    }
}

此函数处理了传入的方法，是指是调用了resolve方法，如果返回的结果依旧是一个promise则继续调用PromiseChain方法，否则调用新生成的promise实例的resolve方法，进而实现循坏调用。

promise的all方法实现了发送多个promise请求，返回一个新的promise，所有promise打到resolve状态时触发resolve状态，若有一个promise被reject，则返回此promise的reject原因。

function PromiseAll(values) {
    var deferred = %_CallFunction(this, PromiseDeferred);
    var resolutions = [];
    if (!%_IsArray(values)) {
        deferred.reject(MakeTypeError("invalid_argument"));
        return deferred.promise;
    }
    try {
        var count = values.length;
        if (count === 0) {
            deferred.resolve(resolutions);
        } else {
            for (var i = 0; i < values.length; ++i) {
                this.resolve(values[i]).then(
                    (function() {
                        // Nested scope to get closure over current i (and avoid .bind).
                        // TODO(rossberg): Use for-let instead once available.
                        var i_captured = i;
                        return function(x) {
                            resolutions[i_captured] = x;
                            if (--count === 0) deferred.resolve(resolutions);
                        };
                    })(),
                    function(r) { deferred.reject(r) }
                );
            }
        }
    } catch (e) {
        deferred.reject(e)
    }
    return deferred.promise;
}

首先判断传参的合理性，生成一个新的promise对象，利用遍历的方式给每个传入的promise的resolve方法后都追加了then方法，使得每个传入的promise执行then方法后凑执行判断逻辑，当计数count的flag为0的时候，所有promise resolve完成，调用新promise对象的resolve方法，传入新promise的reject方法作为then方法reject参数。使得所有promise的reject函数被调用时都会走到新promise对象的reject，最后返回新生成的promise。

Promise的状态和核心变量均托管到公共的作用域去维护，通过数组的push方法去添加Promise自定的resolve和reject方法。并将resolve和reject方法的执行加入微服务队列中，等到resolve方法被调用时执行resolve(value)方法进行调用。为了实现promise的循环嵌套调用，在每次处理value之前将处理逻辑之上包裹了一层新的promise逻辑，类似(new promise()).then(resolve(value))，思路如下。

var ref = function (value) {
    if (value && value.then)
        return value;
    return {
        then: function (callback) {
            // 实例化一个新的promise
            var result = defer();
            // 进入宏任务队列
            enqueue(function () {
                result.resolve(callback(value));
            });
            return result.promise;
        }
    };
};

promise设计思想：https://github.com/kriskowal/...

JavaScript执行机制：https://www.jianshu.com/p/17c...