es6学习笔记6--Generator 函数

基本概念

Generator函数有多种理解角度。从语法上，首先可以把它理解成，Generator函数是一个状态机，封装了多个内部状态。

执行Generator函数会返回一个遍历器对象，也就是说，Generator函数除了状态机，还是一个遍历器对象生成函数。返回的遍历器对象，可以依次遍历Generator函数内部的每一个状态。

形式上，Generator函数是一个普通函数，但是有两个特征。

• function关键字与函数名之间有一个星号；
• 函数体内部使用yield语句，定义不同的内部状态（yield语句在英语里的意思就是“产出”）。

function* helloWorldGenerator() {
  yield 'hello';
  yield 'world';
  return 'ending';
}

var hw = helloWorldGenerator();

上面代码定义了一个Generator函数helloWorldGenerator，它内部有两个yield语句“hello”和“world”，即该函数有三个状态：hello，world和return语句（结束执行）。

然后，Generator函数的调用方法与普通函数一样，也是在函数名后面加上一对圆括号。不同的是，调用Generator函数后，该函数并不执行，返回的也不是函数运行结果，而是一个指向内部状态的指针对象，也就是上一章介绍的遍历器对象（Iterator Object）。

下一步，必须调用遍历器对象的next方法，使得指针移向下一个状态。也就是说，每次调用next方法，内部指针就从函数头部或上一次停下来的地方开始执行，直到遇到下一个yield语句（或return语句）为止。换言之，Generator函数是分段执行的，yield语句是暂停执行的标记，而next方法可以恢复执行。

hw.next()
// { value: 'hello', done: false }

hw.next()
// { value: 'world', done: false }

hw.next()
// { value: 'ending', done: true }

hw.next()
// { value: undefined, done: true }

上面代码一共调用了四次next方法。

第一次调用，Generator函数开始执行，直到遇到第一个yield语句为止。next方法返回一个对象，它的value属性就是当前yield语句的值hello，done属性的值false，表示遍历还没有结束。

第二次调用，Generator函数从上次yield语句停下的地方，一直执行到下一个yield语句。next方法返回的对象的value属性就是当前yield语句的值world，done属性的值false，表示遍历还没有结束。

第三次调用，Generator函数从上次yield语句停下的地方，一直执行到return语句（如果没有return语句，就执行到函数结束）。next方法返回的对象的value属性，就是紧跟在return语句后面的表达式的值（如果没有return语句，则value属性的值为undefined），done属性的值true，表示遍历已经结束。

第四次调用，此时Generator函数已经运行完毕，next方法返回对象的value属性为undefined，done属性为true。以后再调用next方法，返回的都是这个值。

总结一下，调用Generator函数，返回一个遍历器对象，代表Generator函数的内部指针。以后，每次调用遍历器对象的next方法，就会返回一个有着value和done两个属性的对象。value属性表示当前的内部状态的值，是yield语句后面那个表达式的值；done属性是一个布尔值，表示是否遍历结束。

ES6没有规定，function关键字与函数名之间的星号，写在哪个位置。这导致下面的写法都能通过。

function * foo(x, y) { ··· }

function *foo(x, y) { ··· }

function* foo(x, y) { ··· }

function*foo(x, y) { ··· }

由于Generator函数仍然是普通函数，所以一般的写法是上面的第三种，即星号紧跟在function关键字后面。本书也采用这种写法。

yield语句

由于Generator函数返回的遍历器对象，只有调用next方法才会遍历下一个内部状态，所以其实提供了一种可以暂停执行的函数。yield语句就是暂停标志。

遍历器对象的next方法的运行逻辑如下。

（1）遇到yield语句，就暂停执行后面的操作，并将紧跟在yield后面的那个表达式的值，作为返回的对象的value属性值。

（2）下一次调用next方法时，再继续往下执行，直到遇到下一个yield语句。

（3）如果没有再遇到新的yield语句，就一直运行到函数结束，直到return语句为止，并将return语句后面的表达式的值，作为返回的对象的value属性值。

（4）如果该函数没有return语句，则返回的对象的value属性值为undefined。

需要注意的是，yield语句后面的表达式，只有当调用next方法、内部指针指向该语句时才会执行，因此等于为JavaScript提供了手动的“惰性求值”（Lazy Evaluation）的语法功能。

function* gen() {
  yield  123 + 456;
}

上面代码中，yield后面的表达式123 + 456，不会立即求值，只会在next方法将指针移到这一句时，才会求值。

Generator函数可以不用yield语句，这时就变成了一个单纯的暂缓执行函数。

function* f() {
  console.log('执行了！')
}

var generator = f();

setTimeout(function () {
  generator.next()
}, 2000);

上面代码中，函数f如果是普通函数，在为变量generator赋值时就会执行。但是，函数f是一个Generator函数，就变成只有调用next方法时，函数f才会执行。

另外需要注意，yield语句不能用在普通函数中，否则会报错。

(function (){
  yield 1;
})()
// SyntaxError: Unexpected number

上面代码在一个普通函数中使用yield语句，结果产生一个句法错误。

yield语句如果用在一个表达式之中，必须放在圆括号里面。

console.log('Hello' + yield); // SyntaxError
console.log('Hello' + yield 123); // SyntaxError

console.log('Hello' + (yield)); // OK
console.log('Hello' + (yield 123)); // OK

yield语句用作函数参数或赋值表达式的右边，可以不加括号。

foo(yield 'a', yield 'b'); // OK
let input = yield; // OK

与Iterator接口的关系

上一章说过，任意一个对象的Symbol.iterator方法，等于该对象的遍历器生成函数，调用该函数会返回该对象的一个遍历器对象。

由于Generator函数就是遍历器生成函数，因此可以把Generator赋值给对象的Symbol.iterator属性，从而使得该对象具有Iterator接口。

var myIterable = {};
myIterable[Symbol.iterator] = function* () {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
};

[...myIterable] // [1, 2, 3]

上面代码中，Generator函数赋值给Symbol.iterator属性，从而使得myIterable对象具有了Iterator接口，可以被...运算符遍历了。

Generator函数执行后，返回一个遍历器对象。该对象本身也具有Symbol.iterator属性，执行后返回自身。

next方法的参数

yield句本身没有返回值，或者说总是返回undefined。next方法可以带一个参数，该参数就会被当作上一个yield语句的返回值。

function* f() {
  for(var i=0; true; i++) {
    var reset = yield i;
    if(reset) { i = -1; }
  }
}

var g = f();

g.next() // { value: 0, done: false }
g.next() // { value: 1, done: false }
g.next(true) // { value: 0, done: false }

 

上面代码先定义了一个可以无限运行的Generator函数f，如果next方法没有参数，每次运行到yield语句，变量reset的值总是undefined。当next方法带一个参数true时，当前的变量reset就被重置为这个参数（即true），因此i会等于-1，下一轮循环就会从-1开始递增。

这个功能有很重要的语法意义。Generator函数从暂停状态到恢复运行，它的上下文状态（context）是不变的。通过next方法的参数，就有办法在Generator函数开始运行之后，继续向函数体内部注入值。也就是说，可以在Generator函数运行的不同阶段，从外部向内部注入不同的值，从而调整函数行为。

再看一个例子。

function* foo(x) {
  var y = 2 * (yield (x + 1));
  var z = yield (y / 3);
  return (x + y + z);
}

var a = foo(5);
a.next() // Object{value:6, done:false}
a.next() // Object{value:NaN, done:false}
a.next() // Object{value:NaN, done:true}

var b = foo(5);
b.next() // { value:6, done:false }
b.next(12) // { value:8, done:false }
b.next(13) // { value:42, done:true }

上面代码中，第二次运行next方法的时候不带参数，导致y的值等于2 * undefined（即NaN），除以3以后还是NaN，因此返回对象的value属性也等于NaN。第三次运行Next方法的时候不带参数，所以z等于undefined，返回对象的value属性等于5 + NaN + undefined，即NaN。

如果向next方法提供参数，返回结果就完全不一样了。上面代码第一次调用b的next方法时，返回x+1的值6；第二次调用next方法，将上一次yield语句的值设为12，因此y等于24，返回y / 3的值8；第三次调用next方法，将上一次yield语句的值设为13，因此z等于13，这时x等于5，y等于24，所以return语句的值等于42。

注意，由于next方法的参数表示上一个yield语句的返回值，所以第一次使用next方法时，不能带有参数。V8引擎直接忽略第一次使用next方法时的参数，只有从第二次使用next方法开始，参数才是有效的。从语义上讲，第一个next方法用来启动遍历器对象，所以不用带有参数。

如果想要第一次调用next方法时，就能够输入值，可以在Generator函数外面再包一层。

function wrapper(generatorFunction) {
  return function (...args) {
    let generatorObject = generatorFunction(...args);
    generatorObject.next();
    return generatorObject;
  };
}

const wrapped = wrapper(function* () {
  console.log(`First input: ${yield}`);
  return 'DONE';
});

wrapped().next('hello!')
// First input: hello!

上面代码中，Generator函数如果不用wrapper先包一层，是无法第一次调用next方法，就输入参数的。

for...of循环

for...of循环可以自动遍历Generator函数，且此时不再需要调用next方法。

function *foo() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
  return 6;
}

for (let v of foo()) {
  console.log(v);
}
// 1 2 3 4 5

上面代码使用for...of循环，依次显示5个yield语句的值。这里需要注意，一旦next方法的返回对象的done属性为true，for...of循环就会中止，且不包含该返回对象，所以上面代码的return语句返回的6，不包括在for...of循环之中。

利用for...of循环，可以写出遍历任意对象的方法。原生的JavaScript对象没有遍历接口，无法使用for...of循环，通过Generator函数为它加上这个接口，就可以用了。

function* objectEntries(obj) {
  let propKeys = Reflect.ownKeys(obj);

  for (let propKey of propKeys) {
    yield [propKey, obj[propKey]];
  }
}

let jane = { first: 'Jane', last: 'Doe' };

for (let [key, value] of objectEntries(jane)) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe

上面代码中，对象jane原生不具备Iterator接口，无法用for...of遍历。这时，我们通过Generator函数objectEntries为它加上遍历器接口，就可以用for...of遍历了。加上遍历器接口的另一种写法是，将Generator函数加到对象的Symbol.iterator属性上面。

function* objectEntries() {
  let propKeys = Object.keys(this);

  for (let propKey of propKeys) {
    yield [propKey, this[propKey]];
  }
}

let jane = { first: 'Jane', last: 'Doe' };

jane[Symbol.iterator] = objectEntries;

for (let [key, value] of jane) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe

Generator.prototype.throw()

Generator函数返回的遍历器对象，都有一个throw方法，可以在函数体外抛出错误，然后在Generator函数体内捕获。

var g = function* () {
  try {
    yield;
  } catch (e) {
    console.log('内部捕获', e);
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  i.throw('a');
  i.throw('b');
} catch (e) {
  console.log('外部捕获', e);
}
// 内部捕获 a
// 外部捕获 b

上面代码中，遍历器对象i连续抛出两个错误。第一个错误被Generator函数体内的catch语句捕获。i第二次抛出错误，由于Generator函数内部的catch语句已经执行过了，不会再捕捉到这个错误了，所以这个错误就被抛出了Generator函数体，被函数体外的catch语句捕获。

如果Generator函数内部没有部署try...catch代码块，那么throw方法抛出的错误，将被外部try...catch代码块捕获。

var g = function* () {
  while (true) {
    yield;
    console.log('内部捕获', e);
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  i.throw('a');
  i.throw('b');
} catch (e) {
  console.log('外部捕获', e);
}
// 外部捕获 a

上面代码中，遍历器函数g内部没有部署try...catch代码块，所以抛出的错误直接被外部catch代码块捕获。

如果Generator函数内部部署了try...catch代码块，那么遍历器的throw方法抛出的错误，不影响下一次遍历，否则遍历直接终止。

var gen = function* gen(){
  try {
    yield console.log('hello');
  } catch (e) {
    // ...
  }
  yield console.log('world');
}

var g = gen();
g.next();
g.throw();
g.next();
// hello
// world

上面代码在两次next方法之间，使用throw方法抛出了一个错误。由于这个错误在Generator函数内部被捕获了，所以不影响第二次next方法的执行。

var gen = function* gen(){
  yield console.log('hello');
  yield console.log('world');
}

var g = gen();
g.next();

try {
  throw new Error();
} catch (e) {
  g.next();
}
// hello
// world

上面代码中，throw命令抛出的错误不会影响到遍历器的状态，所以两次执行next方法，都取到了正确的操作。

如果Generator函数内部有try...finally代码块，那么return方法会推迟到finally代码块执行完再执行。

function* numbers () {
  yield 1;
  try {
    yield 2;
    yield 3;
  } finally {
    yield 4;
    yield 5;
  }
  yield 6;
}
var g = numbers()
g.next() // { done: false, value: 1 }
g.next() // { done: false, value: 2 }
g.return(7) // { done: false, value: 4 }
g.next() // { done: false, value: 5 }
g.next() // { done: true, value: 7 }

上面代码中，调用return方法后，就开始执行finally代码块，然后等到finally代码块执行完，再执行return方法。