迭代器与生成器

迭代器

迭代器模式(特别是在 ECMAScript 这个语境下)描述了一个方案,即可以把有些结构称为“可迭代对象”(iterable),因为它们实现了正式的 Iterable 接口,而且可以通过迭代器 Iterator 消费。任何实现 Iterable 接口的数据结构都可以被实现 Iterator 接口的结构“消费”(consume)。

可迭代协议

实现 Iterable 接口(可迭代协议)要求同时具备两种能力:支持迭代的自我识别能力和创建实现Iterator 接口的对象的能力。

  1. 暴露一个属性作为“默认迭代器”,而且这个属性必须使用特殊的 Symbol.iterator 作为键
  2. 这个默认迭代器属性必须引用一个迭代器工厂函数,调用这个工厂函数必须返回一个新迭代器
  3. 每个以这种方式创建的迭代器也实现了 Iterable 接口。 Symbol.iterator 属性引用的工厂函数会返回相同的迭代器。
    即:默认迭代器为该类型的一个迭代器工厂函数,调用这个默认迭代器函数会返回一个新的迭代器。

迭代器协议

迭代器是一种一次性使用的对象,用于迭代与其关联的可迭代对象。

  1. 迭代器 API 使用 next()方法在可迭代对象中遍历数据。每次成功调用 next(),都会返回一个 IteratorResult 对象,其中包含迭代器返回的下一个值。
  2. next()方法返回的迭代器对象 IteratorResult 包含两个属性: done 和 value。 done 是一个布尔值,表示是否还可以再次调用 next()取得下一个值; value 包含可迭代对象的下一个值(done 为false),或者 undefined(done 为 true)。 done: true 状态称为“耗尽”。

自定义迭代器eg:

class Counter {
  constructor(limit) {
    this.limit = limit;
  }
  [Symbol.iterator]() {
    let count = 1,
    limit = this.limit;
    return {
      next() {
        if (count <= limit) {
          return { done: false, value: count++ };
        } else {
          return { done: true, value: undefined };
        }
      }
    };
  }
}
let counter = new Counter(3);
for (let i of counter) { console.log(i); }
// 1
// 2
// 3
for (let i of counter) { console.log(i); }
// 1
// 2
// 3

迭代器维护着一个指向可迭代对象的引用,因此迭代器会阻止垃圾回收程序回收可迭代对象。

提前终止迭代器

可选的 return()方法用于指定在迭代器提前关闭时执行的逻辑。执行迭代的结构在想让迭代器知道它不想遍历到可迭代对象耗尽时,就可以“关闭”迭代器。
return()方法必须返回一个有效的 IteratorResult 对象。简单情况下,可以只返回{ done: true }。因为这个返回值只会用在生成器的上下文中,

生成器

生成器是 ECMAScript 6 新增的一个极为灵活的结构,拥有在一个函数块内暂停和恢复代码执行的能力。这种新能力具有深远的影响,比如,使用生成器可以自定义迭代器和实现协程。

  1. 生成器的形式是一个函数,函数名称前面加一个星号(*)表示它是一个生成器。
  2. 调用生成器函数会产生一个生成器对象。生成器对象一开始处于暂停执行(suspended)的状态。
  3. 生成器对象实现了 Iterable 接口,它们默认的迭代器是自引用。
  4. 生成器对象也实现了 Iterator 接口,因此具有 next()方法。调用这个方法会让生成器开始或恢复执行。
  5. value 属性是生成器函数的返回值,默认值为 undefined,可以通过生成器函数的返回值指定
  6. 生成器函数只会在初次调用 next()方法后开始执行.
  7. yield关键字可以让生成器停止和开始执行,也是生成器最有用的地方。生成器函数在遇到 yield关键字之前会正常执行。遇到这个关键字后,执行会停止,函数作用域的状态会被保留。停止执行的生成器函数只能通过在生成器对象上调用 next()方法来恢复执行。
  8. yield 关键字有点像函数的中间返回语句,它生成的值会出现在 next()方法返回的对象里(value)。通过 yield 关键字退出的生成器函数会处在done: false 状态;通过 return 关键字退出的生成器函数会处于 done: true 状态。
  9. yield 关键字还可以作为函数的中间参数使用。上一次让生成器函数暂停的 yield 关键字会接收到传给 next()方法的中的第一个值,并作为调用返回的value值。第一次next调用无效。
function* generatorFn(initial) {
  console.log(initial);
  console.log(yield);
  console.log(yield);
}
let generatorObject = generatorFn('foo');
generatorObject.next('bar'); // foo
generatorObject.next('baz'); // baz
generatorObject.next('qux'); // qux
function* generatorFn() {
  return yield 'foo';
}
let generatorObject = generatorFn();
console.log(generatorObject.next()); // { done: false, value: 'foo' }
console.log(generatorObject.next('bar')); // { done: true, value: 'bar' }
  1. 使用星号增强 yield 的行为,让它能够迭代一个可迭代对象,从而一次产出一个值

生成器函数和默认迭代器被调用之后都产生迭代器,所以生成器格外适合作为默认迭代器

class Foo {
  constructor() {
  this.values = [1, 2, 3];
  }
  * [Symbol.iterator]() {
      yield* this.values;
  }
}
const f = new Foo();
for (const x of f) {
  console.log(x);
}
// 1
// 2
// 3

提前终止生成器

与迭代器类似,生成器也支持“可关闭”的概念。一个实现 Iterator 接口的对象一定有 next()方法,还有一个可选的 return()方法用于提前终止迭代器。生成器对象除了有这两个方法,还有第三个方法: throw()。

  1. return()和 throw()方法都可以用于强制生成器进入关闭状态。
  2. 所有生成器对象都有return()方法,只要通过它进入关闭状态,就无法恢复了。后续调用 next()会显示 done: true 状态,而提供的任何返回值都不会被存储或传播
  3. throw()方法会在暂停的时候将一个提供的错误注入到生成器对象中。如果错误未被处理,生成器就会关闭.假如生成器函数内部处理了这个错误,那么生成器就不会关闭,而且还可以恢复执行。错误处理会跳过对应的 yield.
function* generatorFn() {
  for (const x of [1, 2, 3]) {
    try {
      yield x;
    } catch(e) {}
  }
}
const g = generatorFn();
console.log(g.next()); // { done: false, value: 1}
g.throw('foo');
console.log(g.next()); // { done: false, value: 3}

总结

迭代是一种所有编程语言中都可以看到的模式。ECMAScript 6 正式支持迭代模式并引入了两个新的语言特性:迭代器和生成器。

迭代器是一个可以由任意对象实现的接口,支持连续获取对象产出的每一个值。任何实现 Iterable接口的对象都有一个 Symbol.iterator 属性,这个属性引用默认迭代器。默认迭代器就像一个迭代器工厂,也就是一个函数,调用之后会产生一个实现 Iterator 接口的对象。

迭代器必须通过连续调用 next()方法才能连续取得值,这个方法返回一个 IteratorObject。这个对象包含一个 done 属性和一个 value 属性。前者是一个布尔值,表示是否还有更多值可以访问;后者包含迭代器返回的当前值。这个接口可以通过手动反复调用 next()方法来消费,也可以通过原生消费者,比如 for-of 循环来自动消费。

生成器是一种特殊的函数,调用之后会返回一个生成器对象。生成器对象实现了 Iterable 接口,因此可用在任何消费可迭代对象的地方。生成器的独特之处在于支持 yield 关键字,这个关键字能够暂停执行生成器函数。使用 yield 关键字还可以通过 next()方法接收输入和产生输出。在加上星号之后, yield 关键字可以将跟在它后面的可迭代对象序列化为一连串值

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