JavaScript原有的表示“集合”的数据结构,主要是数组(Array)和对象(Object),ES6又添加了Map和Set。这样就有了四种数据集合,用户还可以组合使用它们,定义自己的数据结构,比如数组的成员是Map,Map的成员是对象。这样就需要一种统一的接口机制,来处理所有不同的数据结构。
遍历器(Iterator)就是这样一种机制。它是一种接口,为各种不同的数据结构提供统一的访问机制。任何数据结构只要部署Iterator接口,就可以完成遍历操作(即依次处理该数据结构的所有成员)。
Iterator的作用有三个:一是为各种数据结构,提供一个统一的、简便的访问接口;二是使得数据结构的成员能够按某种次序排列;三是ES6创造了一种新的遍历命令for…of循环,Iterator接口主要供for…of消费。
Iterator的遍历过程是这样的。
(1)创建一个指针对象,指向当前数据结构的起始位置。也就是说,遍历器对象本质上,就是一个指针对象。
(2)第一次调用指针对象的next方法,可以将指针指向数据结构的第一个成员。
(3)第二次调用指针对象的next方法,指针就指向数据结构的第二个成员。
(4)不断调用指针对象的next方法,直到它指向数据结构的结束位置。
每一次调用next方法,都会返回数据结构的当前成员的信息。具体来说,就是返回一个包含value和done两个属性的对象。其中,value属性是当前成员的值,done属性是一个布尔值,表示遍历是否结束。
下面是一个模拟next方法返回值的例子。
var it = makeIterator(['a', 'b']);
it.next() // { value: "a", done: false }
it.next() // { value: "b", done: false }
it.next() // { value: undefined, done: true }
function makeIterator(array) {
var nextIndex = 0;
return {
next: function() {
return nextIndex < array.length ?
{value: array[nextIndex++], done: false} :
{value: undefined, done: true};
}
};
}
上面代码定义了一个makeIterator函数,它是一个遍历器生成函数,作用就是返回一个遍历器对象。对数组[‘a’, ‘b’]执行这个函数,就会返回该数组的遍历器对象(即指针对象)it。
指针对象的next方法,用来移动指针。开始时,指针指向数组的开始位置。然后,每次调用next方法,指针就会指向数组的下一个成员。第一次调用,指向a;第二次调用,指向b。
next方法返回一个对象,表示当前数据成员的信息。这个对象具有value和done两个属性,value属性返回当前位置的成员,done属性是一个布尔值,表示遍历是否结束,即是否还有必要再一次调用next方法。
总之,调用指针对象的next方法,就可以遍历事先给定的数据结构。
由于Iterator只是把接口规格加到数据结构之上,所以,遍历器与它所遍历的那个数据结构,实际上是分开的,完全可以写出没有对应数据结构的遍历器对象,或者说用遍历器对象模拟出数据结构。下面是一个无限运行的遍历器对象的例子。
var it = idMaker();
it.next().value // '0'
it.next().value // '1'
it.next().value // '2'
// ...
function idMaker() {
var index = 0;
return {
next: function() {
return {value: index++, done: false};
}
};
}
上面的例子中,遍历器生成函数idMaker,返回一个遍历器对象(即指针对象)。但是并没有对应的数据结构,或者说,遍历器对象自己描述了一个数据结构出来。
在ES6中,有些数据结构原生具备Iterator接口(比如数组),即不用任何处理,就可以被for…of循环遍历,有些就不行(比如对象)。原因在于,这些数据结构原生部署了Symbol.iterator属性(详见下文),另外一些数据结构没有。凡是部署了Symbol.iterator属性的数据结构,就称为部署了遍历器接口。调用这个接口,就会返回一个遍历器对象。
Iterator接口的目的,就是为所有数据结构,提供了一种统一的访问机制,即for…of循环(详见下文)。当使用for…of循环遍历某种数据结构时,该循环会自动去寻找Iterator接口。
一种数据结构只要部署了Iterator接口,我们就称这种数据结构是”可遍历的“(iterable)。
ES6规定,默认的Iterator接口部署在数据结构的Symbol.iterator属性,或者说,一个数据结构只要具有Symbol.iterator属性,就可以认为是“可遍历的”(iterable)。Symbol.iterator属性本身是一个函数,就是当前数据结构默认的遍历器生成函数。执行这个函数,就会返回一个遍历器。至于属性名Symbol.iterator,它是一个表达式,返回Symbol对象的iterator属性,这是一个预定义好的、类型为Symbol的特殊值,所以要放在方括号内。(参见Symbol一章)。
const obj = {
[Symbol.iterator] : function () {
return {
next: function () {
return {
value: 1,
done: true
};
}
};
}
};
上面代码中,对象obj是可遍历的(iterable),因为具有Symbol.iterator属性。执行这个属性,会返回一个遍历器对象。该对象的根本特征就是具有next方法。每次调用next方法,都会返回一个代表当前成员的信息对象,具有value和done两个属性。
在ES6中,有三类数据结构原生具备Iterator接口:数组、某些类似数组的对象、Set和Map结构。
let arr = ['a', 'b', 'c'];
let iter = arr[Symbol.iterator]();
iter.next() // { value: 'a', done: false }
iter.next() // { value: 'b', done: false }
iter.next() // { value: 'c', done: false }
iter.next() // { value: undefined, done: true }
上面代码中,变量arr是一个数组,原生就具有遍历器接口,部署在arr的Symbol.iterator属性上面。所以,调用这个属性,就得到遍历器对象。
上面提到,原生就部署Iterator接口的数据结构有三类,对于这三类数据结构,不用自己写遍历器生成函数,for…of循环会自动遍历它们。除此之外,其他数据结构(主要是对象)的Iterator接口,都需要自己在Symbol.iterator属性上面部署,这样才会被for…of循环遍历。
对象(Object)之所以没有默认部署Iterator接口,是因为对象的哪个属性先遍历,哪个属性后遍历是不确定的,需要开发者手动指定。本质上,遍历器是一种线性处理,对于任何非线性的数据结构,部署遍历器接口,就等于部署一种线性转换。不过,严格地说,对象部署遍历器接口并不是很必要,因为这时对象实际上被当作Map结构使用,ES5没有Map结构,而ES6原生提供了。
一个对象如果要有可被for…of循环调用的Iterator接口,就必须在Symbol.iterator的属性上部署遍历器生成方法(原型链上的对象具有该方法也可)。
对于类似数组的对象(存在数值键名和length属性),部署Iterator接口,有一个简便方法,就是Symbol.iterator方法直接引用数组的Iterator接口。
NodeList.prototype[Symbol.iterator] = Array.prototype[Symbol.iterator];
// 或者
NodeList.prototype[Symbol.iterator] = [][Symbol.iterator];
[...document.querySelectorAll('div')] // 可以执行了
注意,普通对象部署数组的Symbol.iterator方法,并无效果。
如果Symbol.iterator方法对应的不是遍历器生成函数(即会返回一个遍历器对象),解释引擎将会报错。
var obj = {};
obj[Symbol.iterator] = () => 1;
[...obj] // TypeError: [] is not a function
有了遍历器接口,数据结构就可以用for…of循环遍历(详见下文),也可以使用while循环遍历。
有一些场合会默认调用Iterator接口(即Symbol.iterator方法),除了下文会介绍的for…of循环,还有几个别的场合。
(1)解构赋值
对数组和Set结构进行解构赋值时,会默认调用Symbol.iterator方法。
(2)扩展运算符
扩展运算符(…)也会调用默认的iterator接口。
(3)yield*
yield*后面跟的是一个可遍历的结构,它会调用该结构的遍历器接口。
(4)其他场合
for...of
Array.from()
Map(), Set(), WeakMap(), WeakSet()(比如new Map([['a',1],['b',2]]))
Promise.all()
Promise.race()
字符串是一个类似数组的对象,也原生具有Iterator接口。
var someString = "hi";
typeof someString[Symbol.iterator]
// "function"
var iterator = someString[Symbol.iterator]();
iterator.next() // { value: "h", done: false }
iterator.next() // { value: "i", done: false }
iterator.next() // { value: undefined, done: true }
上面代码中,调用Symbol.iterator方法返回一个遍历器对象,在这个遍历器上可以调用next方法,实现对于字符串的遍历。
可以覆盖原生的Symbol.iterator方法,达到修改遍历器行为的目的。
var str = new String("hi");
[...str] // ["h", "i"]
str[Symbol.iterator] = function() {
return {
next: function() {
if (this._first) {
this._first = false;
return { value: "bye", done: false };
} else {
return { done: true };
}
},
_first: true
};
};
[...str] // ["bye"]
str // "hi"
上面代码中,字符串str的Symbol.iterator方法被修改了,所以扩展运算符(…)返回的值变成了bye,而字符串本身还是hi。
Symbol.iterator方法的最简单实现,还是使用Generator函数。
var myIterable = {};
myIterable[Symbol.iterator] = function* () {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
};
[...myIterable] // [1, 2, 3]
// 或者采用下面的简洁写法
let obj = {
* [Symbol.iterator]() {
yield 'hello';
yield 'world';
}
};
for (let x of obj) {
console.log(x);
}
// hello
// world
上面代码中,Symbol.iterator方法几乎不用部署任何代码,只要用yield命令给出每一步的返回值即可。
遍历器对象除了具有next方法,还可以具有return方法和throw方法。如果你自己写遍历器对象生成函数,那么next方法是必须部署的,return方法和throw方法是否部署是可选的。
return方法的使用场合是,如果for…of循环提前退出(通常是因为出错,或者有break语句或continue语句),就会调用return方法。如果一个对象在完成遍历前,需要清理或释放资源,就可以部署return方法。
function readLinesSync(file) {
return {
next() {
if (file.isAtEndOfFile()) {
file.close();
return { done: true };
}
},
return() {
file.close();
return { done: true };
},
};
}
上面代码中,函数readLinesSync接受一个文件对象作为参数,返回一个遍历器对象,其中除了next方法,还部署了return方法。下面,我们让文件的遍历提前返回,这样就会触发执行return方法。
for (let line of readLinesSync(fileName)) {
console.log(line);
break;
}
注意,return方法必须返回一个对象,这是Generator规格决定的。
throw方法主要是配合Generator函数使用,一般的遍历器对象用不到这个方法。请参阅《Generator函数》一章。
ES6借鉴C++、Java、C#和Python语言,引入了for…of循环,作为遍历所有数据结构的统一的方法。一个数据结构只要部署了Symbol.iterator属性,就被视为具有iterator接口,就可以用for…of循环遍历它的成员。也就是说,for…of循环内部调用的是数据结构的Symbol.iterator方法。
for…of循环可以使用的范围包括数组、Set和Map结构、某些类似数组的对象(比如arguments对象、DOM NodeList对象)、后文的Generator对象,以及字符串。
数组
数组原生具备iterator接口,for…of循环本质上就是调用这个接口产生的遍历器。
for…of循环可以代替数组实例的forEach方法。
JavaScript原有的for…in循环,只能获得对象的键名,不能直接获取键值。ES6提供for…of循环,允许遍历获得键值。
var arr = ['a', 'b', 'c', 'd'];
for (let a in arr) {
console.log(a); // 0 1 2 3
}
for (let a of arr) {
console.log(a); // a b c d
}
for…of循环调用遍历器接口,数组的遍历器接口只返回具有数字索引的属性。这一点跟for…in循环也不一样。
let arr = [3, 5, 7];
arr.foo = 'hello';
for (let i in arr) {
console.log(i); // "0", "1", "2", "foo"
}
for (let i of arr) {
console.log(i); // "3", "5", "7"
}
Set和Map结构
Set和Map结构也原生具有Iterator接口,可以直接使用for…of循环。
var engines = new Set(["Gecko", "Trident", "Webkit", "Webkit"]);
for (var e of engines) {
console.log(e);
}
// Gecko
// Trident
// Webkit
var es6 = new Map();
es6.set("edition", 6);
es6.set("committee", "TC39");
es6.set("standard", "ECMA-262");
for (var [name, value] of es6) {
console.log(name + ": " + value);
}
// edition: 6
// committee: TC39
// standard: ECMA-262
上面代码演示了如何遍历Set结构和Map结构。值得注意的地方有两个,首先,遍历的顺序是按照各个成员被添加进数据结构的顺序。其次,Set结构遍历时,返回的是一个值,而Map结构遍历时,返回的是一个数组,该数组的两个成员分别为当前Map成员的键名和键值。
计算生成的数据结构
有些数据结构是在现有数据结构的基础上,计算生成的。比如,ES6的数组、Set、Map都部署了以下三个方法,调用后都返回遍历器对象。
entries() 返回一个遍历器对象,用来遍历[键名, 键值]组成的数组。对于数组,键名就是索引值;对于Set,键名与键值相同。Map结构的iterator接口,默认就是调用entries方法。
keys() 返回一个遍历器对象,用来遍历所有的键名。
values() 返回一个遍历器对象,用来遍历所有的键值。
这三个方法调用后生成的遍历器对象,所遍历的都是计算生成的数据结构。
let arr = ['a', 'b', 'c'];
for (let pair of arr.entries()) {
console.log(pair);
}
// [0, 'a']
// [1, 'b']
// [2, 'c']
类似数组的对象
类似数组的对象包括好几类。下面是for…of循环用于字符串、DOM NodeList对象、arguments对象的例子。
// 字符串
let str = "hello";
for (let s of str) {
console.log(s); // h e l l o
}
// DOM NodeList对象
let paras = document.querySelectorAll("p");
for (let p of paras) {
p.classList.add("test");
}
// arguments对象
function printArgs() {
for (let x of arguments) {
console.log(x);
}
}
printArgs('a', 'b');
// 'a'
// 'b'
对于字符串来说,for…of循环还有一个特点,就是会正确识别32位UTF-16字符。
并不是所有类似数组的对象都具有iterator接口,一个简便的解决方法,就是使用Array.from方法将其转为数组。
let arrayLike = { length: 2, 0: 'a', 1: 'b' };
// 报错
for (let x of arrayLike) {
console.log(x);
}
// 正确
for (let x of Array.from(arrayLike)) {
console.log(x);
}
对象
对于普通的对象,for…of结构不能直接使用,会报错,必须部署了iterator接口后才能使用。但是,这样情况下,for…in循环依然可以用来遍历键名。
var es6 = {
edition: 6,
committee: "TC39",
standard: "ECMA-262"
};
for (e in es6) {
console.log(e);
}
// edition
// committee
// standard
for (e of es6) {
console.log(e);
}
// TypeError: es6 is not iterable
上面代码表示,对于普通的对象,for…in循环可以遍历键名,for…of循环会报错。
一种解决方法是,使用Object.keys方法将对象的键名生成一个数组,然后遍历这个数组。
for (var key of Object.keys(someObject)) {
console.log(key + ": " + someObject[key]);
}
在对象上部署iterator接口的代码,参见本章前面部分。一个方便的方法是将数组的Symbol.iterator属性,直接赋值给其他对象的Symbol.iterator属性。比如,想要让for…of环遍历jQuery对象,只要加上下面这一行就可以了。
jQuery.prototype[Symbol.iterator] =
Array.prototype[Symbol.iterator];
与其他遍历语法的比较
以数组为例,JavaScript提供多种遍历语法。最原始的写法就是for循环。
这种写法比较麻烦,因此数组提供内置的forEach方法。
这种写法的问题在于,无法中途跳出forEach循环,break命令或return命令都不能奏效。
for…in循环可以遍历数组的键名。
for…in循环有几个缺点。
数组的键名是数字,但是for...in循环是以字符串作为键名“0”、“1”、“2”等等。
for...in循环不仅遍历数字键名,还会遍历手动添加的其他键,甚至包括原型链上的键。
某些情况下,for...in循环会以任意顺序遍历键名。
总之,for...in循环主要是为遍历对象而设计的,不适用于遍历数组。
for…of循环相比上面几种做法,有一些显著的优点。
有着同for...in一样的简洁语法,但是没有for...in那些缺点。
不同用于forEach方法,它可以与break、continue和return配合使用。
提供了遍历所有数据结构的统一操作接口。