Generator 函数的语法

基本概念

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语句,定义不同的内部状态(yield在英语里的意思就是“产出”)。

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。

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。

ield语句与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语句。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(在英语中,generator这个词是“生成器”的意思)。

function* 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。

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] = function* () {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
};

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

next方法的参数

yield句本身没有返回值,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语句的返回值。

function* 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) // { value: 0, done: false }

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,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。

function* 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: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 }

for...of循环

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

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。

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

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

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

jane[Symbol.iterator] = objectEntries;

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

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。

function* numbers () {
  yield 1
  yield 2
  return 3
  yield 4
}

// 扩展运算符
[...numbers()] // [1, 2]

// Array.from 方法
Array.from(numbers()) // [1, 2]

// 解构赋值
let [x, y] = numbers();
x // 1
y // 2

// for...of 循环
for (let n of numbers()) {
  console.log(n)
}
// 1
// 2

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。

Generator.prototype.return()

Generator函数返回的遍历器对象,还有一个return方法,可以返回给定的值,并且终结遍历Generator函数。

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。

yield* 语句

yield*语句,用来在一个 Generator 函数里面执行另一个 Generator 函数。

yield*命令可以很方便地取出嵌套数组的所有成员。

function* iterTree(tree) {
  if (Array.isArray(tree)) {
    for(let i=0; i < tree.length; i++) {
      yield* iterTree(tree[i]);
    }
  } else {
    yield tree;
  }
}

const tree = [ 'a', ['b', 'c'], ['d', 'e'] ];

for(let x of iterTree(tree)) {
  console.log(x);
}
// a
// b
// c
// d
// e

作为对象属性的Generator函数

如果一个对象的属性是Generator函数,可以简写成下面的形式。

let obj = {
  * myGeneratorMethod() {
    ···
  }
};

Generator函数的this

Generator函数总是返回一个遍历器,ES6规定这个遍历器是Generator函数的实例,也继承了Generator函数的prototype对象上的方法。

function* g() {}

g.prototype.hello = function () {
  return 'hi!';
};

let obj = g();

obj instanceof g // true
obj.hello() // 'hi!'

上面代码表明,Generator函数g返回的遍历器obj,是g的实例,而且继承了g.prototype。但是,如果把g当作普通的构造函数,并不会生效,因为g返回的总是遍历器对象,而不是this对象。

function* g() {
  this.a = 11;
}

let obj = g();
obj.a // undefined

Generator与状态机

var ticking = true;
var clock = function() {
  if (ticking)
    console.log('Tick!');
  else
    console.log('Tock!');
  ticking = !ticking;
}

上面代码的clock函数一共有两种状态(Tick和Tock),每运行一次,就改变一次状态。这个函数如果用Generator实现,就是下面这样。

var clock = function*() {
  while (true) {
    console.log('Tick!');
    yield;
    console.log('Tock!');
    yield;
  }
};

应用

(1)异步操作的同步化表达

function* loadUI() {
  showLoadingScreen();
  yield loadUIDataAsynchronously();
  hideLoadingScreen();
}
var loader = loadUI();
// 加载UI
loader.next()

// 卸载UI
loader.next()

上面代码表示,第一次调用loadUI函数时,该函数不会执行,仅返回一个遍历器。下一次对该遍历器调用next方法,则会显示Loading界面,并且异步加载数据。等到数据加载完成,再一次使用next方法,则会隐藏Loading界面。可以看到,这种写法的好处是所有Loading界面的逻辑,都被封装在一个函数,按部就班非常清晰。

Ajax是典型的异步操作,通过Generator函数部署Ajax操作,可以用同步的方式表达。

function* main() {
  var result = yield request("http://some.url");
  var resp = JSON.parse(result);
    console.log(resp.value);
}

function request(url) {
  makeAjaxCall(url, function(response){
    it.next(response);
  });
}

var it = main();
it.next();

(2)控制流管理

如果有一个多步操作非常耗时,采用回调函数,可能会写成下面这样。

tep1(function (value1) {
  step2(value1, function(value2) {
    step3(value2, function(value3) {
      step4(value3, function(value4) {
        // Do something with value4
      });
    });
  });
});

采用Promise改写上面的代码。

Promise.resolve(step1)
  .then(step2)
  .then(step3)
  .then(step4)
  .then(function (value4) {
    // Do something with value4
  }, function (error) {
    // Handle any error from step1 through step4
  })
  .done();

上面代码已经把回调函数,改成了直线执行的形式,但是加入了大量Promise的语法。Generator函数可以进一步改善代码运行流程。

function* longRunningTask(value1) {
  try {
    var value2 = yield step1(value1);
    var value3 = yield step2(value2);
    var value4 = yield step3(value3);
    var value5 = yield step4(value4);
    // Do something with value4
  } catch (e) {
    // Handle any error from step1 through step4
  }
}

然后,使用一个函数,按次序自动执行所有步骤

scheduler(longRunningTask(initialValue));

function scheduler(task) {
  var taskObj = task.next(task.value);
  // 如果Generator函数未结束,就继续调用
  if (!taskObj.done) {
    task.value = taskObj.value
    scheduler(task);
  }
}

上面这种做法,只适合同步操作,即所有的task都必须是同步的,不能有异步操作。

(3)部署Iterator接口

(4)作为数据结构

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