前端人 70% 以上 不了解的迭代器/可迭代对象/生成器

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作者：一只小ice

链接：https://juejin.cn/post/7141685685940912136

1. 什么是迭代器？

概念(维基百科)：迭代器（iterator），是确使用户可在容器对象（container，例如链表或数组）上遍访的对象[1][2][3]，设计人员使用此接口无需关心容器对象的内存分配的实现细节。

JS中的迭代器

• 其本质就是一个对象，符合迭代器协议（iterator protocol）

• 迭代器协议

1. 其对象返回一个next函数

2. 调用next函数返回一个对象，其对象中包含两个属性

• done(完成)，它的值为布尔类型，也就是true/false。

• 如果这个迭代器没有迭代完成即返回{done:false}
• 当这个迭代器完成了即返回{done:true}

• value(值)，它可以返回js中的任何值，TS中表示可为:value:any类型

1.1 迭代器的基本实现

思考以下代码:

let index = 0
const bears = ['ice', 'panda', 'grizzly']

let iterator = {
  next() {
    if (index < bears.length) {
      return { done: false, value: bears[index++] }
    }

    return { done: true, value: undefined }
  }
}

console.log(iterator.next()) //{ done: false, value: 'ice' }
console.log(iterator.next()) //{ done: false, value: 'panda' }
console.log(iterator.next()) //{ done: false, value: 'grizzly' }
console.log(iterator.next()) //{ done: true, value: undefined }

1. 是一个对象，实现了next方法，next方法返回了一个对象，有done属性和value属性，且key的值类型也为boolean或any，符合迭代器协议，是一个妥妥的迭代器没跑了。
2. 弊端

• 违背了高内聚思想，明明index和iterator对象是属于一个整体，我却使用了全局变量，从V8引擎的GC，可达性(也就是标记清除)来看，如果bears = null ，不手动设置为null很有可能会造成内存泄漏，并且内聚性低。
• 假如我要创建一百个迭代器对象呢？那我就自己定义一百遍吗？肯定错误的，我们要把它封装起来，这样内聚性又高，又能进行复用，一举两得，一石二鸟，真的是very beautiful,very 优雅。

1.2 迭代器的封装实现

思考一下代码：

const bears = ['ice', 'panda', 'grizzly']

function createArrIterator(arr) {
  let index = 0

  let _iterator = {
    next() {
      if (index < arr.length) {
        return { done: false, value: arr[index++] }
      }

      return { done: true, value: undefined }
    }
  }

  return _iterator
}

let iter = createArrIterator(bears)

console.log(iter.next())
console.log(iter.next())
console.log(iter.next())
console.log(iter.next())

• 内聚性非常高，尽最大可能进行了复用，减少冗余代码

2. 什么是可迭代对象

迭代器对象和可迭代对象是一个不同的东西，虽然它们存在关联，而且面试的时候经常面这些概念，废话不多说，我们直接进入主题。

• 首先就是一个对象，且符合可迭代对象协议(iterable protocol)
• 可迭代对象协议

1. 实现了[Symbol.iterator]为key的方法，且这个方法返回了一个迭代器对象

绕了一大圈终于把概念搞明白了，那可迭代对象有什么好处呢？有什么应用场景呢？

1. for of 的时候，其本质就是调用的这个函数，也就是[Symbol.iterator]为key的方法

2.1 原生可迭代对象(JS内置)

1. String
2. Array
3. Set
4. NodeList 类数组对象
5. Arguments 类数组对象
6. Map

2.1.1 部分for of 演示

let str = 'The Three Bears'

const bears = ['ice', 'panda', 'grizzly']

for( let text of str) {
  console.log(text) //字符串每个遍历打印
}

for( let bear of bears) {
  console.log(bear)
}

 //ice panda grizzly

2.1.2 查看内置的[Symbol.iterator]方法

• 上面给大家举例了很多可迭代对象，那它们必定是符合可迭代对象协议的，思考以下代码

const bears = ['ice', 'panda', 'grizzly']
//数组的Symbol.iterator方法
const iter = bears[Symbol.iterator]()

console.log(iter.next())
console.log(iter.next())
console.log(iter.next())
console.log(iter.next())


const nickName = 'ice'
//字符串的Symbol.iterator方法
const strIter = nickName[Symbol.iterator]()

console.log(strIter.next())
console.log(strIter.next())
console.log(strIter.next())
console.log(strIter.next())

2.2 可迭代对象的实现

let info = {
  bears: ['ice', 'panda', 'grizzly'],
  [Symbol.iterator]: function() {
    let index = 0
    let _iterator = {
       //这里一定要箭头函数，或者手动保存上层作用域的this
       next: () => {
        if (index < this.bears.length) {
          return { done: false, value: this.bears[index++] }
        }
  
        return { done: true, value: undefined }
      }
    }

    return _iterator
  }
}

let iter = info[Symbol.iterator]()
console.log(iter.next())
console.log(iter.next())
console.log(iter.next())
console.log(iter.next())

//符合可迭代对象协议 就可以利用 for of 遍历
for (let bear of info) {
  console.log(bear)
}
//ice panda grizzly

• 符合可迭代对象协议，是一个对象，有[Symbol.iterator]方法，并且这个方法返回了一个迭代器对象。
• 当我利用for of 遍历，就会自动的调用这个方法。

2.3 可迭代对象的应用

• for of
• 展开语法
• 解构语法
• promise.all(iterable)
• promise.race(iterable)
• Array.from(iterable)
• ...

2.4 自定义类迭代实现

class myInfo {
  constructor(name, age, friends) {
    this.name = name
    this.age = age
    this.friends = friends
  }

  [Symbol.iterator]() {
    let index = 0

    let _iterator = {
      next: () => {
        const friends = this.friends
        if (index < friends.length) {
          return {done: false, value: friends[index++]}
        }

        return {done: true, value: undefined}
      }
    }

    return _iterator
  }
}

const info = new myInfo('ice', 22, ['panda','grizzly'])

for (let bear of info) {
  console.log(bear)
}

//panda
//grizzly

• 此案例只是简单的对friends进行了迭代，你也可以迭代你想要的一切东西...

3. 生成器函数

生成器是ES6新增的一种可以对函数控制的方案，能灵活的控制函数的暂停执行，继续执行等。

生成器函数和普通函数的不同

• 定义: 普通函数function定义，生成器函数function*，要在后面加*
• 生成器函数可以通过 yield 来控制函数的执行
• 生成器函数返回一个生成器(generator)，生成器是一个特殊的迭代器

3.1 生成器函数基本实现

function* bar() {
  console.log('fn run')
}

bar()

• 我们会发现，这个函数竟然没有执行。我们前面说过，它是一个生成器函数，它的返回值是一个生成器，同时也是一个特殊的迭代器，所以跟普通函数相比，好像暂停了，那如何让他执行呢？接下来我们进一步探讨。

3.2 生成器函数单次执行

function* bar() {
  console.log('fn run')
}

const generator = bar()

console.log(generator.next())
//fn run
//{ value: undefined, done: true }

• 返回了一个生成器，我们调用next方法就可以让函数执行，并且next方法是有返回值的，我们上面讲迭代器的时候有探讨过，而value没有返回值那就是undefined。那上面说的yield关键字在哪，到底是如何控制函数的呢？是如何用的呢？

3.3 生成器函数多次执行

function* bar() {
  console.log('fn run start')
  yield 100
  console.log('fn run...')
  yield 200
  console.log('fn run end')
  return 300
}

const generator = bar()

//1. 执行到第一个yield，暂停之后，并且把yield的返回值 传入到value中
console.log(generator.next())
//2. 执行到第一个yield，暂停之后，并且把yield的返回值 传入到value中
console.log(generator.next())
//3. 执行剩余代码
console.log(generator.next())

//打印结果:
//fn run start
//{done:false, value: 100}
//fn run...
//{done:false, value: 200}
//fn run end
//{done:true, value: 300}

• 现在我们恍然大悟，每当调用next方法的时候，代码就会开始执行，执行到yield x，后就会暂停，等待下一次调用next继续往下执行，周而复始，没有了yield关键字，进行最后一次next调用返回done:true。

3.4 生成器函数的分段传参

我有一个需求，既然生成器能控制函数分段执行，我要你实现一个分段传参。

思考以下代码:

function* bar(nickName) {
  const str1 = yield nickName
  const str2 = yield str1 + nickName

  return str2 + str1 + nickName
}

const generator = bar('ice')

console.log(generator.next())
console.log(generator.next('panda '))
console.log(generator.next('grizzly '))
console.log(generator.next())

// { value: 'ice', done: false }
// { value: 'panda ice', done: false }
// { value: 'grizzly panda ice', done: true }
// { value: undefined, done: true }

• 如果没有接触过这样的代码会比较奇怪
• 当我调用next函数的时候，yield的左侧是可以接受参数的，也并不是所有的next方法的实参都能传递到生成器函数内部
• yield左侧接收的，是第二次调用next传入的实参，那第一次传入的就没有yield关键字接收，所有只有当我调用bar函数的时候传入。
• 最后一次next调用，传入的参数我也调用不了，因为没有yield关键字可以接收了。
• 很多开发者会疑惑，这样写有什么用呢？可读性还差，但是在处理异步数据的时候就非常有用了。

3.5 生成器代替迭代器

前面我们讲到，生成器是一个特殊的迭代器，那生成器必定是可以代替迭代器对象的，思考以下代码。

let bears = ['ice','panda','grizzly']

function* createArrIterator(bears) {
  for (let bear of bears) {
    yield bear
  }
}

const generator = createArrIterator(bears)

console.log(generator.next())
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())

其实这里还有一种语法糖的写法yield*

• yield* 依次迭代这个可迭代对象，相当于遍历拿出每一项 yield item(伪代码)

思考以下代码:

let bears = ['ice','panda','grizzly']

function* createArrIterator(bears) {
  yield* bears
}

const generator = createArrIterator(bears)

console.log(generator.next())
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())
console.log(generator.next())

• 依次迭代这个可迭代对象，返回每个item值

4. 可迭代对象的终极封装

class myInfo {
  constructor(name, age, friends) {
    this.name = name
    this.age = age
    this.friends = friends
  }

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

const info = new myInfo('ice', 22, ['panda','grizzly'])

for (let bear of info) {
  console.log(bear)
}

//panda
//grizzly

• 回顾以下可迭代对象协议
• 是一个对象并且有[Symbol.iterator]方法
• 这个方法返回一个迭代器对象 生成器函数返回一个生成器，是一个特殊的迭代器

5. 总结

5.1 迭代器对象

1. 本质就是一个对象，要符合迭代器协议
2. 有自己对应的next方法，next方法则返回一组数据{done:boolean, value:any}

5.2 可迭代对象

1. 本质就是对象，要符合可迭代对象协议
2. 有[Symbol.iterator]方法，并且调用这个方法返回一个迭代器

5.3 生成器函数

1. 可以控制函数的暂停执行和继续执行
2. 通过function* bar() {} 这种形式定义
3. 不会立马执行，而是返回一个生成器，生成器是一个特殊的迭代器对象
4. yield 关键字可以控制函数分段执行
5. 调用返回生成器的next方法进行执行

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