JavaScript异步编程进阶:Promise链式调用与错误处理实战指南

发布日期:2024年1月 | 作者:JavaScript技术专家

异步编程的演进与重要性

在现代Web开发中,异步编程已成为处理I/O操作、网络请求和用户交互的核心技术。从最初的回调函数到Promise,再到async/await,JavaScript的异步处理能力不断进化,为开发者提供了更优雅的解决方案。

一、Promise基础与核心概念

Promise的三种状态

  • pending:初始状态,既不是成功也不是失败
  • fulfilled:操作成功完成
  • rejected:操作失败

基本Promise创建

// 创建Promise实例
const fetchUserData = new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
        const success = Math.random() > 0.3;
        if (success) {
            resolve({ id: 1, name: '张三', email: 'zhangsan@example.com' });
        } else {
            reject(new Error('数据获取失败'));
        }
    }, 1000);
});

// 使用Promise
fetchUserData
    .then(user => console.log('用户数据:', user))
    .catch(error => console.error('错误:', error.message));

二、Promise链式调用高级模式

1. 顺序执行模式

function getUserProfile(userId) {
    return fetch(`/api/users/${userId}`)
        .then(response => {
            if (!response.ok) throw new Error('用户不存在');
            return response.json();
        })
        .then(user => {
            // 获取用户详细信息后,再获取其订单
            return fetch(`/api/orders?userId=${user.id}`);
        })
        .then(ordersResponse => ordersResponse.json())
        .then(orders => {
            // 组合用户信息和订单数据
            return { user: user, orders: orders };
        });
}

// 使用示例
getUserProfile(123)
    .then(profile => {
        console.log('用户档案:', profile);
    })
    .catch(error => {
        console.error('获取用户档案失败:', error);
    });

2. 条件链式调用

function processPayment(order, paymentMethod) {
    return validateOrder(order)
        .then(validatedOrder => {
            if (paymentMethod === 'creditCard') {
                return processCreditCardPayment(validatedOrder);
            } else if (paymentMethod === 'paypal') {
                return processPayPalPayment(validatedOrder);
            } else {
                throw new Error('不支持的支付方式');
            }
        })
        .then(paymentResult => {
            // 支付成功后更新订单状态
            return updateOrderStatus(order.id, 'paid');
        });
}

三、精细化错误处理策略

1. 分类错误处理

class ApiError extends Error {
    constructor(message, statusCode) {
        super(message);
        this.name = 'ApiError';
        this.statusCode = statusCode;
    }
}

class ValidationError extends Error {
    constructor(message, field) {
        super(message);
        this.name = 'ValidationError';
        this.field = field;
    }
}

function createUser(userData) {
    return validateUserData(userData)
        .then(validatedData => {
            return fetch('/api/users', {
                method: 'POST',
                headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
                body: JSON.stringify(validatedData)
            });
        })
        .then(response => {
            if (!response.ok) {
                throw new ApiError('API请求失败', response.status);
            }
            return response.json();
        })
        .catch(error => {
            if (error instanceof ValidationError) {
                // 处理验证错误
                console.warn(`验证失败: ${error.field} - ${error.message}`);
                throw error;
            } else if (error instanceof ApiError) {
                // 处理API错误
                console.error(`API错误 ${error.statusCode}: ${error.message}`);
                throw error;
            } else {
                // 处理未知错误
                console.error('未知错误:', error);
                throw new Error('创建用户失败');
            }
        });
}

2. 错误恢复机制

function fetchWithRetry(url, options = {}, maxRetries = 3) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        const attempt = (retryCount) => {
            fetch(url, options)
                .then(response => {
                    if (!response.ok) throw new Error(`HTTP ${response.status}`);
                    return response.json();
                })
                .then(resolve)
                .catch(error => {
                    if (retryCount  attempt(retryCount + 1), 1000 * Math.pow(2, retryCount));
                    } else {
                        reject(new Error(`请求失败,已重试${maxRetries}次: ${error.message}`));
                    }
                });
        };
        
        attempt(0);
    });
}

四、并行执行与性能优化

1. Promise.all 并行处理

async function loadDashboardData(userId) {
    try {
        const [user, orders, notifications, preferences] = await Promise.all([
            fetchUser(userId),
            fetchUserOrders(userId),
            fetchUserNotifications(userId),
            fetchUserPreferences(userId)
        ]);

        return {
            user,
            orders,
            notifications,
            preferences
        };
    } catch (error) {
        console.error('加载仪表板数据失败:', error);
        throw error;
    }
}

2. Promise.allSettled 容错处理

async function batchProcessUsers(userIds) {
    const promises = userIds.map(userId => 
        updateUserProfile(userId).catch(error => ({
            userId,
            status: 'failed',
            error: error.message
        }))
    );

    const results = await Promise.allSettled(promises);
    
    const successful = results.filter(result => 
        result.status === 'fulfilled' && result.value.status !== 'failed'
    );
    const failed = results.filter(result => 
        result.status === 'rejected' || result.value.status === 'failed'
    );

    return {
        total: results.length,
        successful: successful.length,
        failed: failed.length,
        failures: failed.map(f => f.reason || f.value)
    };
}

3. Promise.race 超时控制

function fetchWithTimeout(url, timeout = 5000) {
    const fetchPromise = fetch(url);
    const timeoutPromise = new Promise((_, reject) => {
        setTimeout(() => reject(new Error('请求超时')), timeout);
    });

    return Promise.race([fetchPromise, timeoutPromise]);
}

五、真实场景:电商订单处理系统

class OrderProcessor {
    constructor() {
        this.steps = [
            'validateOrder',
            'checkInventory',
            'processPayment',
            'updateInventory',
            'sendConfirmation'
        ];
    }

    async processOrder(order) {
        let currentOrder = { ...order };
        
        for (const step of this.steps) {
            try {
                console.log(`执行步骤: ${step}`);
                currentOrder = await this[step](currentOrder);
                
                // 记录步骤完成状态
                currentOrder.processingSteps = currentOrder.processingSteps || [];
                currentOrder.processingSteps.push({
                    step,
                    status: 'completed',
                    timestamp: new Date().toISOString()
                });
                
            } catch (error) {
                console.error(`步骤 ${step} 执行失败:`, error);
                
                // 记录失败状态
                currentOrder.processingSteps.push({
                    step,
                    status: 'failed',
                    error: error.message,
                    timestamp: new Date().toISOString()
                });
                
                // 执行补偿操作
                await this.compensate(currentOrder, step);
                throw new Error(`订单处理失败于步骤: ${step}`);
            }
        }
        
        return currentOrder;
    }

    async validateOrder(order) {
        if (!order.items || order.items.length === 0) {
            throw new Error('订单中没有商品');
        }
        if (!order.customerId) {
            throw new Error('缺少客户信息');
        }
        return order;
    }

    async checkInventory(order) {
        const inventoryChecks = order.items.map(item =>
            this.checkItemStock(item.productId, item.quantity)
        );
        
        await Promise.all(inventoryChecks);
        return order;
    }

    async checkItemStock(productId, quantity) {
        const stock = await fetch(`/api/inventory/${productId}`)
            .then(res => res.json());
            
        if (stock.available  this.refundPayment(order.paymentId),
            'updateInventory': () => this.restoreInventory(order.items)
        };
        
        if (compensationActions[failedStep]) {
            await compensationActions[failedStep]();
        }
    }
}

// 使用示例
const processor = new OrderProcessor();
const order = {
    id: 'ORD-001',
    customerId: 'CUST-123',
    items: [
        { productId: 'PROD-1', quantity: 2, price: 25.00 },
        { productId: 'PROD-2', quantity: 1, price: 15.00 }
    ],
    total: 65.00,
    paymentMethod: 'creditCard'
};

processor.processOrder(order)
    .then(processedOrder => {
        console.log('订单处理成功:', processedOrder);
    })
    .catch(error => {
        console.error('订单处理失败:', error.message);
    });

六、Promise最佳实践总结

代码质量要点

  • 始终返回Promise:在then回调中返回新的Promise或值
  • 避免Promise嵌套:使用链式调用替代深层嵌套
  • 合理使用async/await:在复杂逻辑中使用async/await提高可读性
  • 统一错误处理:在链的末尾使用catch处理所有错误

性能优化建议

  • 使用Promise.all进行独立的并行操作
  • 合理设置超时时间,避免长时间等待
  • 实现重试机制处理临时性失败
  • 使用Promise.allSettled处理部分失败场景

可维护性技巧

  • 为不同的错误类型创建自定义Error类
  • 使用清晰的函数名和变量名
  • 添加适当的日志记录
  • 实现完整的补偿机制

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