es6学习笔记6--Generator 函数

基本概念

Generator函数有多种理解角度。从语法上,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。

  • function关键字与函数名之间有一个星号;
  • 函数体内部使用yield语句,定义不同的内部状态(yield语句在英语里的意思就是“产出”)。
function* helloWorldGenerator() {
  yield 'hello';
  yield 'world';
  return 'ending';
}

var hw = helloWorldGenerator();

上面代码定义了一个Generator函数helloWorldGenerator,它内部有两个yield语句“hello”和“world”,即该函数有三个状态:hello,world和return语句(结束执行)。

然后,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)。

下一步,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语句(或return语句)为止。换言之,Generator函数是分段执行的,yield语句是暂停执行的标记,而next方法可以恢复执行。

hw.next()
// { value: 'hello',done: false }

hw.next()
 { value: 'world',1)"> { value: 'ending',done: true }
 { value: undefined,done: true }

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语句为止。next方法返回一个对象,它的value属性就是当前yield语句的值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语句停下的地方,一直执行到下一个yield语句。next方法返回的对象的value属性就是当前yield语句的值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语句停下的地方,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valuedone两个属性的对象。value属性表示当前的内部状态的值,是yield语句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。

function * foo(x,y) { ··· }

foo(x,1)">function*foo(x,y) { ··· }

由于Generator函数仍然是普通函数,所以一般的写法是上面的第三种,即星号紧跟在function关键字后面。本书也采用这种写法。

yield语句

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语句就是暂停标志。

遍历器对象的next方法的运行逻辑如下。

(1)遇到yield语句,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。

(2)下一次调用next方法时,再继续往下执行,直到遇到下一个yield语句。

(3)如果没有再遇到新的yield语句,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。

(4)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语句后面的表达式,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。

 gen() {
  yield  123 + 456;
}

上面代码中,yield后面的表达式123 + 456,不会立即求值,只会在next方法将指针移到这一句时,才会求值。

Generator函数可以不用yield语句,这时就变成了一个单纯的暂缓执行函数。

 f() {
  console.log('执行了!')
}

var generator = f();

setTimeout(function () {
  generator.next()
},2000);

上面代码中,函数f如果是普通函数,在为变量generator赋值时就会执行。但是,函数f是一个Generator函数,就变成只有调用next方法时,函数f才会执行。

另外需要注意,yield语句不能用在普通函数中,否则会报错。

( (){
  yield 1;
})()
 SyntaxError: Unexpected number

上面代码在一个普通函数中使用yield语句,结果产生一个句法错误。

yield语句如果用在一个表达式之中,必须放在圆括号里面。

console.log('Hello' + yield);  SyntaxError
console.log('Hello' + yield 123);  SyntaxError

console.log('Hello' + (yield));  OK
console.log('Hello' + (yield 123));  OK

yield语句用作函数参数或赋值表达式的右边,可以不加括号。

foo(yield 'a',yield 'b');  OK
let input = yield;  OK

与Iterator接口的关系

上一章说过,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。

var myIterable = {};
myIterable[Symbol.iterator] =  () {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
};

[...myIterable]  [1,2,3]

上面代码中,Generator函数赋值给Symbol.iterator属性,从而使得myIterable对象具有了Iterator接口,可以被...运算符遍历了。

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句本身没有返回值,或者说总是返回undefinednext方法可以带一个参数,该参数就会被当作上一个yield语句的返回值。

 f() {
  for(var i=0; true; i++) {
    var reset = yield i;
    if(reset) { i = -1; }
  }
}

var g = f();

g.next()  { value: 0,done: false }
g.next()  { value: 1,done: false }
g.next(true) 上面代码先定义了一个可以无限运行的Generator函数f,如果next方法没有参数,每次运行到yield语句,变量reset的值总是undefined。当next方法带一个参数true时,当前的变量reset就被重置为这个参数(即true),因此i会等于-1,下一轮循环就会从-1开始递增。

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。

再看一个例子。

 foo(x) {
  var y = 2 * (yield (x + 1));
  var z = yield (y / 3);
  return (x + y + z);
}

var a = foo(5);
a.next()  Object{value:6,done:false}
a.next()  Object{value:NaN,done:true}

var b = foo(5);
b.next()  { value:6,done:false }
b.next(12)  { value:8,done:false }
b.next(13)  { value:42,done:true }

上面代码中,第二次运行next方法的时候不带参数,导致y的值等于2 * undefined(即NaN),除以3以后还是NaN,因此返回对象的value属性也等于NaN。第三次运行Next方法的时候不带参数,所以z等于undefined,返回对象的value属性等于5 + NaN + undefined,即NaN

如果向next方法提供参数,返回结果就完全不一样了。上面代码第一次调用bnext方法时,返回x+1的值6;第二次调用next方法,将上一次yield语句的值设为12,因此y等于24,返回y / 3的值8;第三次调用next方法,将上一次yield语句的值设为13,因此z等于13,这时x等于5,y等于24,所以return语句的值等于42。

注意,由于next方法的参数表示上一个yield语句的返回值,所以第一次使用next方法时,不能带有参数。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。

 wrapper(generatorFunction) {
  return  (...args) {
    let generatorObject = generatorFunction(...args);
    generatorObject.next();
    return generatorObject;
  };
}

const wrapped = wrapper( () {
  console.log(`First input: ${yield}`);
  return 'DONE';
});

wrapped().next('hello!')
 First input: hello!

上面代码中,Generator函数如果不用wrapper先包一层,是无法第一次调用next方法,就输入参数的。

for...of循环

for...of循环可以自动遍历Generator函数,且此时不再需要调用next方法。

foo() {
  yield 1;
  yield 4;
  yield 5return 6for (let v of foo()) {
  console.log(v);
}
 1 2 3 4 5

上面代码使用for...of循环,依次显示5个yield语句的值。这里需要注意,一旦next方法的返回对象的done属性为truefor...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for...of循环,可以写出遍历任意对象的方法。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。

 objectEntries(obj) {
  let propKeys = Reflect.ownKeys(obj);

   (let propKey of propKeys) {
    yield [propKey,obj[propKey]];
  }
}

let jane = { first: 'Jane',last: 'Doe' };

 (let [key,value] of objectEntries(jane)) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}
 first: Jane
// last: Doe

上面代码中,对象jane原生不具备Iterator接口,无法用for...of遍历。这时,我们通过Generator函数objectEntries为它加上遍历器接口,就可以用for...of遍历了。加上遍历器接口的另一种写法是,将Generator函数加到对象的Symbol.iterator属性上面。

 objectEntries() {
  let propKeys = Object.keys(this);

  [propKey]];
  }
}

let jane = { first: 'Jane',1)"> };

jane[Symbol.iterator] = objectEntries;

 last: Doe

Generator.prototype.throw()

Generator函数返回的遍历器对象,都有一个throw方法,可以在函数体外抛出错误,然后在Generator函数体内捕获。

var g =  () {
  try {
    yield;
  } catch (e) {
    console.log('内部捕获',e);
  }
};

var i = g();
i.next();

 {
  i.throw('a');
  i.throw('b');
}  (e) {
  console.log('外部捕获' 内部捕获 a 外部捕获 b

上面代码中,遍历器对象i连续抛出两个错误。第一个错误被Generator函数体内的catch语句捕获。i第二次抛出错误,由于Generator函数内部的catch语句已经执行过了,不会再捕捉到这个错误了,所以这个错误就被抛出了Generator函数体,被函数体外的catch语句捕获。

如果Generator函数内部没有部署try...catch代码块,那么throw方法抛出的错误,将被外部try...catch代码块捕获。

while (true) {
    yield;
    console.log('内部捕获' 外部捕获 a

上面代码中,遍历器函数g内部没有部署try...catch代码块,所以抛出的错误直接被外部catch代码块捕获。

如果Generator函数内部部署了try...catch代码块,那么遍历器的throw方法抛出的错误,不影响下一次遍历,否则遍历直接终止。

var gen =  gen(){
   {
    yield console.log('hello');
  }  (e) {
     ...
  }
  yield console.log('world');
}

 gen();
g.next();
g.throw();
g.next();
 hello world

上面代码在两次next方法之间,使用throw方法抛出了一个错误。由于这个错误在Generator函数内部被捕获了,所以不影响第二次next方法的执行。

 gen(){
  yield console.log('hello');
  yield console.log('world' gen();
g.next();

 {
  throw new Error();
}  (e) {
  g.next();
}
 world

上面代码中,throw命令抛出的错误不会影响到遍历器的状态,所以两次执行next方法,都取到了正确的操作。


如果Generator函数内部有try...finally代码块,那么return方法会推迟到finally代码块执行完再执行。

 numbers () {
  yield 1 {
    yield 2;
    yield 3;
  } finally {
    yield 4;
    yield 5;
  }
  yield 6;
}
 numbers()
g.next()  { done: false,value: 1 }
g.next() return(7) 
g.next()  { done: true,value: 7 }

上面代码中,调用return方法后,就开始执行finally代码块,然后等到finally代码块执行完,再执行return方法。




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