迭代器与生成器

迭代的英文“iteration”源自拉丁文 itero，意思是“重复”或“再来”。在软件开发领域，“迭代”的意思是按照顺序反复多次执行一段程序，通常会有明确的终止条件。ECMAScript 6 规范新增了两个高级特性：迭代器和生成器。使用这两个特性，能够更清晰、高效、方便地实现迭代

理解迭代

循环是迭代机制的基础，这是因为它可以指定迭代的次数，以及每次迭代要执行什么操作。每次循环都会在下一次迭代开始之前完成，而每次迭代的顺序都是事先定义好的

迭代会在一个有序集合上进行。（“有序”可以理解为集合中所有项都可以按照既定的顺序被遍历到，特别是开始和结束项有明确的定义。）数组是 JavaScript 中有序集合的最典型例子

在 ECMAScript 较早的版本中，执行迭代必须使用循环或其他辅助结构。随着代码量增加，代码会变得越发混乱。很多语言都通过原生语言结构解决了这个问题，开发者无须事先知道如何迭代就能实现迭代操作。这个解决方案就是迭代器模式。Python、Java、C++，还有其他很多语言都对这个模式提供了完备的支持。JavaScript 在 ECMAScript 6 以后也支持了迭代器模式

迭代器模式

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）。迭代器（iterator）是按需创建的一次性对象。每个迭代器都会关联一个可迭代对象，而迭代器会暴露迭代其关联可迭代对象的 API。迭代器无须了解与其关联的可迭代对象的结构，只需要知道如何取得连续的值。这种概念上的分离正是 Iterable 和 Iterator 的强大之处

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,在 ECMAScript 中，这意味着必须暴露一个属性作为“默认迭代器”，而且这个属性必须使用特殊的 Symbol.iterator 作为键。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

实现可迭代协议的所有类型都会自动兼容接收可迭代对象的任何语言特性。接收可迭代对象的原生语言特性包括

  1. let obj = {name: 'zs',age: 18}
  2. console.log(obj[Symbol.iterator]); // undefined
  3. let arr = ['a','b','c']
  4. console.log(arr[Symbol.iterator]); // ƒ values() { [native code] }
  • for-of 循环
  • 数组解构
  • 扩展操作符
  • Array.from()
  • 创建集合
  • 创建映射
  • Promise.all()接收由期约组成的可迭代对象
  • Promise.race()接收由期约组成的可迭代对象
  • yield*操作符，在生成器中使用

迭代器协议

迭代器 API 使用 next()方法在可迭代对象中遍历数据,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”

迭代器并不与可迭代对象某个时刻的快照绑定，而仅仅是使用游标来记录遍历可迭代对象的历程。如果可迭代对象在迭代期间被修改了，那么迭代器也会反映相应的变化

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

  • for-of 循环通过 break、continue、return 或 throw 提前退出
  • 解构操作并未消费所有值

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 }

如果迭代器没有关闭，则还可以继续从上次离开的地方继续迭代。比如，数组的迭代器就是不能关闭的

  1. let a = [5,4,3,2,1]
  2. let ite = a[Symbol.iterator]()
  3. for(let i of ite){
  4.    console.log(i);
  5.    if(i < 3)
  6.      break;
  7. } // 5,4,3,2
  8. for(let i of ite){
  9.    console.log(i);
  10. } // 1

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

生成器基础

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。只要是可以定义函数的地方，就可以定义生成器,箭头函数不能用来定义生成器函数,标识生成器函数的星号不受两侧空格的影响

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。与迭代器相似，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

  1. // 生成器函数声明
  2. function* generatorFn() {} 
  3. // 生成器函数表达式
  4. let generatorFn = function* () {}

通过 yield 中断执行

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

  • 生成器对象作为可迭代对象
  • 使用 yield 实现输入与输出
  • 产生可迭代对象
  • 使用 yield*实现递归算法

生成器作为默认迭代器

因为生成器对象实现了 Iterable 接口，而且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。下面是一个简单的例子，这个类的默认迭代器可以用一行代码产出类的内容

for-of 循环调用了默认迭代器（它恰好又是一个生成器函数）并产生了一个生成器对象。这个生成器对象是可迭代的，所以完全可以在迭代中使用

  1. class Foo { 
  2.  constructor() { 
  3.  this.values = [1, 2, 3]; 
  4.  } 
  5.  * [Symbol.iterator]() { 
  6.  yield* this.values; 
  7.  } 
  8. } 
  9. const f = new Foo(); 
  10. for (const x of f) { 
  11.  console.log(x); 
  12. } 
  13. // 1 
  14. // 2 
  15. // 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()

  • return()方法会强制生成器进入关闭状态。提供给 return()方法的值，就是终止迭代器对象的值
  • 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

如果生成器对象还没有开始执行，那么调用 throw()抛出的错误不会在函数内部被捕获，因为这相当于在函数块外部抛出了错误

小结

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