Iterator和Generator -- JavaScript

李甫
2023-12-01

前言:明白几个概念

迭代器:是帮助我们对某个数据结构进行遍历的对象。是一个具体的对象。
可迭代对象

  • 它和迭代器是不同的概念;
  • 当一个对象实现了iterable protocol协议时,它就是一个可迭代对象;
  • 这个对象的要求是必须实现 @@iterator 方法,在代码中我们使用 Symbol.iterator 访问该属性。

生成器是ES6中新增的一种函数控制、使用的方案,它可以让我们更加灵活的控制函数什么时候继续执行、暂停执行等。是一个函数。

1. 什么是可迭代对象和迭代器?

在JavaScript中,迭代器也是一个具体的对象,这个对象需要符合迭代器协议(iterator protocol):

  • 迭代器协议定义了产生一系列值(无论是有限还是无限个)的标准方式;
  • 那么在js中这个标准就是一个特定的 next 方法;
    next 方法有如下的要求:
    该对象包含 一个函数,该函数还返回一个具有两个属性的对象 done value
  • done(boolean)
    • 如果迭代器可以产生序列中的下一个值,则为 false。(这等价于没有指定 done 这个属性。)
    • 如果迭代器已将序列迭代完毕,则为 true。这种情况下,value 是可选的,如果它依然存在,即为迭代结束之后的默认返回值。
    • value
    • 迭代器返回的任何 JavaScript 值。donetrue 时可省略。
function createArrayIterator(arr) {
  let index = 0
  return {
    next: function() {
      if (index < arr.length) {
        return { done: false, value: arr[index++] }
      } else {
        return { done: true, value: undefined } 
      }
    }
  }
}

const names = ["abc", "cba", "nba"]
const nums = [10, 22, 33, 12]

const namesIterator = createArrayIterator(names)
console.log(namesIterator.next())
console.log(namesIterator.next())
console.log(namesIterator.next())

const numsIterator = createArrayIterator(nums)
console.log(numsIterator.next())
console.log(numsIterator.next())
console.log(numsIterator.next())
console.log(numsIterator.next())

// 创建一个无限的迭代器
function createNumberIterator() {
  let index = 0
  return {
    next: function() {
      return { done: false, value: index++ }
    }
  }
}

const numberInterator = createNumberIterator()
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())
console.log(numberInterator.next())


1.1 原生迭代器对象

平时创建的很多原生对象已经实现了可迭代协议,会生成一个迭代器对象的:
StringArrayMapSetarguments对象NodeList集合

1.2 可迭代对象的应用

  • JavaScript中语法for ...of展开语法(spread syntax)yield*解构赋值(Destructuring_assignment).
  • 创建一些对象时new Map([Iterable])new WeakMap([iterable])new Set([iterable])new WeakSet([iterable]).
  • 一些方法的调用Promise.all(iterable)Promise.race(iterable)Array.from(iterable).

1.3 迭代器的中断

迭代器在某些情况下会在没有完全迭代的情况下中断:

  • 比如遍历的过程中通过breakcontinuereturnthrow中断了循环操作;
  • 比如在解构的时候,没有解构所有的值;
  • 那么这个时候我们想要监听中断的话,可以添加 return 方法:
  [Symbol.iterator]() {
    let index = 0
    return {
      next: () => {
        if (index < this.students.length) {
          return { done: false, value: this.students[index++] }
        } else {
          return { done: true, value: undefined }
        }
      },
      return: () => {
        console.log("迭代器提前终止了~")
        return { done: true, value: undefined }
      }
    }
  }

2. 什么是生成器?

生成器是ES6中新增的一种函数控制、使用的方案,它可以让我们更加灵活的控制函数什么时候继续执行、暂停执行等。
平时我们会编写很多的函数,这些函数终止的条件通常是返回值或者发生了异常

生成器函数也是一个函数,但是和普通的函数有一些区别:

  • 首先,生成器函数需要在function的后面加一个符号:*
  • 其次,生成器函数可以通过yield关键字来控制函数的执行流程:
  • 最后,生成器函数的返回值是一个Generator(生成器)生成器事实上是一种特殊的迭代器;

当遇到yield时候值暂停函数的执行
当遇到return时候生成器就停止执行


function* foo() {
  console.log("函数开始执行~")

  const value1 = 100
  console.log("第一段代码:", value1)
  yield value1

  const value2 = 200
  console.log("第二段代码:", value2)
  yield value2

  const value3 = 300
  console.log("第三段代码:", value3)
  yield value3

  console.log("函数执行结束~")
  return "123"
}

// generator本质上是一个特殊的iterator
const generator = foo()
console.log("返回值1:", generator.next())
console.log("返回值2:", generator.next())
console.log("返回值3:", generator.next())
console.log("返回值3:", generator.next())

输出:

函数开始执行~
第一段代码: 100
返回值1: { value: 100, done: false }
第二段代码: 200
返回值2: { value: 200, done: false }
第三段代码: 300
返回值3: { value: 300, done: false }
函数执行结束~
返回值3: { value: '123', done: true }

我们执行生成器函数foo并没有返回结果,它只是返回了一个生成器对象

  • 那么我们如何可以让它执行函数中的东西呢?调用next即可
  • 我们之前学习迭代器时,知道迭代器的next是会有返回值的
  • 但是我们很多时候不希望next返回的是一个undefined,这个时候我们可以通过yield来返回结果

2.1 生成器传递参数 – next函数

函数既然可以暂停来分段执行,那么函数应该是可以传递参数的,我们是否可以给每个分段来传递参数呢?
答案是可以的;

  • 我们在调用next函数的时候,可以给它传递参数,那么这个参数会作为上一个yield语句的返回值
  • 注意:也就是说我们是为本次的函数代码块执行提供了一个值。
function* foo(num) {
  console.log("函数开始执行~")

  const value1 = 100 * num
  console.log("第一段代码:", value1)
  const n = yield value1

  const value2 = 200 * n
  console.log("第二段代码:", value2)
  const count = yield value2

  const value3 = 300 * count
  console.log("第三段代码:", value3)
  yield value3

  console.log("函数执行结束~")
  return "123"
}

// 生成器上的next方法可以传递参数
const generator = foo(5)
console.log(generator.next())
// 第二段代码, 第二次调用next的时候执行的
console.log(generator.next(10))
console.log(generator.next(25))

输出:

函数开始执行~
第一段代码: 500
{ value: 500, done: false }
第二段代码: 2000
{ value: 2000, done: false }
第三段代码: 7500
{ value: 7500, done: false }

2.2 生成器提前结束 – return函数

return传值后这个生成器函数就会结束,之后调用next不会继续生成值了。

function* foo(num) {
  console.log("函数开始执行~")

  const value1 = 100 * num
  console.log("第一段代码:", value1)
  const n = yield value1

  const value2 = 200 * n
  console.log("第二段代码:", value2)
  const count = yield value2

  const value3 = 300 * count
  console.log("第三段代码:", value3)
  yield value3

  console.log("函数执行结束~")
  return "123"
}

const generator = foo(10)

console.log(generator.next())

// 第二段代码的执行, 使用了return
// 那么就意味着相当于在第一段代码的后面加上return, 就会提前终端生成器函数代码继续执行
// console.log(generator.return(15))
console.log(generator.return(generator.next(15)))
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())

输出:

函数开始执行~
第一段代码: 1000
{ value: 1000, done: false }
第二段代码: 3000
{ value: { value: 3000, done: false }, done: true }
{ value: undefined, done: true }
{ value: undefined, done: true }
{ value: undefined, done: true }
{ value: undefined, done: true }
{ value: undefined, done: true }

2.3 生成器抛出异常 – throw函数

除了给生成器函数内部传递参数之外,也可以给生成器函数内部抛出异常:

  • 抛出异常后我们可以在生成器函数中捕获异常;
  • 但是在catch语句中不能继续yield新的值了,但是可以在catch语句外使用yield继续中断函数的执行。
function* foo() {
  console.log("代码开始执行~")

  const value1 = 100
  try {
    yield value1
  } catch (error) {
    console.log("捕获到异常情况:", error)

    yield "abc"
  }

  console.log("第二段代码继续执行")
  const value2 = 200
  yield value2

  console.log("代码执行结束~")
}

const generator = foo()

const result = generator.next()
generator.throw("error message")
console.log(generator.next())

输出:

代码开始执行~
捕获到异常情况: error message
第二段代码继续执行
{ value: 200, done: false }

3. 生成器替代迭代器

3.1 举例1:创建一个函数, 这个函数可以迭代一个范围内的数字。

  • 迭代器写法:【注意function后没有*
function createRangeIterator(start, end) {

  let index = start
  return {
    next: function () {
      if (index < end) {
        return { done: false, value: index++ }
      } else {
        return { done: true, value: undefined }
      }
    }
  }
}

const rangeIterator = createRangeIterator(1, 5)
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
  • 生成器写法:【注意function后有*
function* createRangeIterator(start, end) {
  let index = start
  while (index < end) {
    yield index++
  }

const rangeIterator = createRangeIterator(1, 5)
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())
console.log(rangeIterator.next())

输出结果:

{ done: false, value: 1 }
{ done: false, value: 2 }
{ done: false, value: 3 }
{ done: false, value: 4 }
{ done: true, value: undefined }
{ done: true, value: undefined }
{ done: true, value: undefined }

3.2 举例2:使用生成器的三种写法

function* createArrayIterator(arr) {

  // 3.第三种写法 yield*
  // 这个时候相当于是一种yield的语法糖,只不过会依次迭代这个可迭代对象,每次迭代其中的一个值;
  yield* arr

  // // 2.第二种写法
  // for (const item of arr) {
  //   yield item
  // }
  // 1.第一种写法
  // yield "abc" // { done: false, value: "abc" }
  // yield "cba" // { done: false, value: "abc" }
  // yield "nba" // { done: false, value: "abc" }
}

const names = ["abc", "cba", "nba"]
const namesIterator = createArrayIterator(names)

console.log(namesIterator.next())
console.log(namesIterator.next())
console.log(namesIterator.next())
console.log(namesIterator.next())
console.log(namesIterator.next())
console.log(namesIterator.next())

3.3 举例3:自定义类迭代

// 3.class案例
class Classroom {
  constructor(address, name, students) {
    this.address = address
    this.name = name
    this.students = students
  }

  entry(newStudent) {
    this.students.push(newStudent)
  }

  foo = () => {
    console.log("foo function")
  }

  // [Symbol.iterator] = function*() {
  //   yield* this.students
  // }

  *[Symbol.iterator]() {
    yield* this.students
  }

}

const classroom = new Classroom("szu", "1102", ["abc", "cba", "nba"])
for (const item of classroom) {
  console.log(item)
}

输出结果:

abc
cba
nba
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