简介
- 基本概念
ES6 新引入了 Generator 函数,可以通过yield
关键字,把函数的执行流挂起,为改变执行流程提供了可能,从而为异步编程提供解决方案。
Generator 函数有多种理解角度。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。一是,function
关键字与函数名之间有一个星号(*);二是,函数体内部使用yield
表达式,定义不同的内部状态(yield在英语里的意思就是“产出”)。
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)。
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表达式(或return语句)为止。换言之,Generator 函数是分段执行的,yield表达式是暂停执行的标记,而next方法可以恢复执行。
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表达式为止。next方法返回一个对象,它的value属性就是当前yield表达式的值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表达式停下的地方,一直执行到下一个yield表达式。next方法返回的对象的value属性就是当前yield表达式的值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表达式停下的地方,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表达式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。
- yield 表达式
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
表达式就是暂停标志。
遍历器对象的next方法的运行逻辑如下。
第一:
遇到yield表达式,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。
第二:
下一次调用next方法时,再继续往下执行,直到遇到下一个yield表达式。
第三:
如果没有再遇到新的yield表达式,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。
第四:
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
表达式后面的表达式,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。
yield
表达式与return
语句既有相似之处,也有区别。相似之处在于,都能返回紧跟在语句后面的那个表达式的值。区别在于每次遇到yield
,函数暂停执行,下一次再从该位置继续向后执行,而return
语句不具备位置记忆的功能。一个函数里面,只能执行一次(或者说一个)return
语句,但是可以执行多次(或者说多个)yield
表达式。正常函数只能返回一个值,因为只能执行一次return
;Generator 函数可以返回一系列的值,因为可以有任意多个yield
。从另一个角度看,也可以说 Generator 生成了一系列的值,这也就是它的名称的来历(英语中,generator 这个词是“生成器”的意思)。
(1)Generator 函数可以不用yield
表达式,它就变成了一个单纯的暂缓执行函数。
(2)yield
表达式只能用在 Generator 函数里面,用在其他地方都会报错。
(3)yield
表达式如果用在另一个表达式之中,必须放在圆括号里面。
(4)yield
表达式用作函数参数或放在赋值表达式的右边,可以不加括号。- 与 Iterator 接口的关系
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。
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
表达式本身没有返回值,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
表达式的返回值。
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。
由于next
方法的参数表示上一个yield
表达式的返回值,所以在第一次使用next
方法时,传递参数是无效的。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。
for...of 循环
for...of
循环可以自动遍历 Generator 函数运行时生成的Iterator
对象,且此时不再需要调用next
方法。
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 Generator 函数和for...of循环,实现斐波那契数列的例子。
利用for...of循环,可以写出遍历任意对象(object)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。
除了for...of循环以外,扩展运算符(...)、解构赋值和Array.from方法内部调用的,都是遍历器接口。这意味着,它们都可以将 Generator 函数返回的 Iterator 对象,作为参数。
next()、throw()、return() 的共同点
next()
、throw()
、return()
这三个方法本质上是同一件事,可以放在一起理解。它们的作用都是让 Generator 函数恢复执行,并且使用不同的语句替换yield
表达式。
next()是将yield表达式替换成一个值。
throw()是将yield表达式替换成一个throw语句。
return()是将yield表达式替换成一个return语句。
yield* 表达式
如果在 Generator 函数内部,调用另一个 Generator 函数。需要在前者的函数体内部,自己手动完成遍历。
ES6 提供了yield*
表达式,作为解决办法,用来在一个 Generator 函数里面执行另一个 Generator 函数。
从语法角度看,如果yield
表达式后面跟的是一个遍历器对象,需要在yield
表达式后面加上星号,表明它返回的是一个遍历器对象。这被称为yield*
表达式。
yield*
后面的 Generator 函数(没有return
语句时),等同于在 Generator 函数内部,部署一个for...of
循环。
如果yield*
后面跟着一个数组,由于数组原生支持遍历器,因此就会遍历数组成员。
实际上,任何数据结构只要有 Iterator 接口,就可以被yield*
遍历。
如果被代理的 Generator 函数有return
语句,那么就可以向代理它的 Generator 函数返回数据。
yield*
命令可以很方便地取出嵌套数组的所有成员。
下面是一个稍微复杂的例子,使用yield*
语句遍历完全二叉树。
源代码如下:<!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="utf-8" /> <title></title> </head> <body> <script> // 下面是二叉树的构造函数, // 三个参数分别是左树、当前节点和右树 function Tree(left, label, right) { this.left = left; this.label = label; this.right = right; } // 下面是中序(inorder)遍历函数。 // 由于返回的是一个遍历器,所以要用generator函数。 // 函数体内采用递归算法,所以左树和右树要用yield*遍历 function* inorder(t) { if(t) { yield* inorder(t.left); yield t.label; yield* inorder(t.right); } } // 下面生成二叉树 function make(array) { // 判断是否为叶节点 if(array.length == 1) return new Tree(null, array[0], null); return new Tree(make(array[0]), array[1], make(array[2])); } let tree = make([ [ ['a'], 'b', ['c'] ], 'd', [ ['e'], 'f', ['g'] ] ]); // 遍历二叉树 var result = []; for(let node of inorder(tree)) { result.push(node); } console.log(result); </script> </body> </html>
应用
Generator 可以暂停函数执行,返回任意表达式的值。这种特点使得 Generator 有多种应用场景。
- 异步操作的同步化表达
Generator 函数的暂停执行的效果,意味着可以把异步操作写在yield
表达式里面,等到调用next
方法时再往后执行。这实际上等同于不需要写回调函数了,因为异步操作的后续操作可以放在yield
表达式下面,反正要等到调用next
方法时再执行。所以,Generator 函数的一个重要实际意义就是用来处理异步操作,改写回调函数。- 控制流管理
如果有一个多步操作非常耗时,采用回调函数。- 部署 Iterator 接口
利用 Generator 函数,可以在任意对象上部署 Iterator 接口。- 作为数据结构
Generator 可以看作是数据结构,更确切地说,可以看作是一个数组结构,因为 Generator 函数可以返回一系列的值,这意味着它可以对任意表达式,提供类似数组的接口。