从JavaScript中的for...of说起(上)

发布于 2020-8-30 09:45
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先来看一段很常见的代码:

const arr = [1, 2, 3];
for(const i of arr) {
    console.log(i); // 1,2,3
}


上面的代码中,用for...of来遍历一个数组。其实这里说遍历不太准确,应该是说:for...of语句在可迭代对象(包括 Array,Map,Set,String,TypedArray,arguments 对象等等)上创建一个迭代循环,调用自定义迭代钩子,并为每个不同属性的值执行语句。

iterator
ECMAScript 2015规定了关于迭代的协议,这些协议可以被任何遵循某些约定的对象来实现。如果一个js对象想要能被迭代,那么这个对象或者其原型链对象必须要有一个Symbol.iterator的属性,这个属性的值是一个无参函数,返回一个符合迭代器协议的对象。这样的对象被称为符合【可迭代协议】。

typeof Array.prototype[Symbol.iterator] === 'function'; // true
typeof Array.prototype[Symbol.iterator]() === 'object'; // true
数组之所以可以被for...of迭代,就是因为数组的原型对象上拥有Symbol.iterator属性,这个属性返回了一个符合【迭代器协议】的对象。

一个符合【迭代器协议】的对象必须要有一个next属性,next属性也是一个无参函数,返回一个对象,这个对象至少需要有两个属性:done, value, 大概长成下面这样:

{
    next: function(){
        return {
            done: boolean, // 布尔值,表示迭代是否完成,如果没有这个属性,则默认为false
            value: any // 迭代器返回的任何javascript值。如果迭代已经完成,value属性可以被省略
        }
    }
}


依旧来看一下数组:

typeof Array.prototype[Symbol.iterator]().next === 'function' // true
Array.prototype[Symbol.iterator]().next() // {value: undefined, done: true}

const iteratorObj = [1,2,3][Symbol.iterator]();
iteratorObj.next(); // { value: 1, done: false }
iteratorObj.next(); // { value: 2, done: false }
iteratorObj.next(); // { value: 3, done: false }
iteratorObj.next(); // { value: undefined, done: true }
我们自己来实现一个可以迭代的对象。

const myIterator = {
    [Symbol.iterator]: function() {
        return {
            i: 0,
            next: function() {
                if(this.i < 2) {
                    return { value: this.i++ , done: false };
                } else {
                    return { done: true };
                }
            }
        }
    }
}
for(const item of myIterator) {
    console.log(item);
}

// 0
// 1


不光for...of会使用对象的iterator接口,下面这些用法也会默认使用对象的iteretor接口。
(1) 解构赋值 (2) 扩展运算符 (3) yield*

generator
生成器对象和生成器函数
generator表示一个生成器对象。这个对象符合【可迭代协议】和【迭代器协议】,是由生成器函数(generator function)返回的。

什么是生成器函数呢?MDN上的描述如下:

生成器函数在执行时能暂停,后面又能从暂停处继续执行。
调用一个生成器函数并不会马上执行它里面的语句,而是返回一个这个生成器的 迭代器 (iterator )对象。当这个迭代器的 next() 方法被首次(后续)调用时,其内的语句会执行到第一个(后续)出现yield的位置为止,yield 后紧跟迭代器要返回的值。或者如果用的是 yield*(多了个星号),则表示将执行权移交给另一个生成器函数(当前生成器暂停执行)。next()方法返回一个对象,这个对象包含两个属性:value 和 done,value 属性表示本次 yield 表达式的返回值,done 属性为布尔类型,表示生成器后续是否还有 yield 语句,即生成器函数是否已经执行完毕并返回。
看下面的例子:

function* gen() { // gen一个生成器函数
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}
const g = gen(); // g是一个生成器对象,是可迭代的
Object.prototype.toString.call(g) === "[object Generator]" // true
g.next(); // { value: 1, done: false }
g.next(); // { value: 2, done: false }
g.next(); // { value: 3, done: false }
g.next(); // { value: undefined, done: true }


因为生成器对象符合可迭代协议和迭代器协议,我们可以用for...of来进行迭代。for…of会拿到迭代器返回值的value,也就是说,在迭代generator时,for…of拿到的是yield后面紧跟的那个值。

function* gen2() {
    yield 'a';
    yield 'b';
    yield 'c';
}
const g2 = gen2();
for(const i of g2) {
    console.log(i);
}
// a
// b
// c
生成器函数的"嵌套"
function *gen1(i) {
    yield i+1;
    yield i+2;
    yield *gen2(i+2); // 将执行权移交给gen2
    yield i+3;
}

function *gen2(i) {
    yield i*2;
}

const g = gen1(0);
g.next(); // { value: 1, done: false }
g.next(); // { value: 2, done: false } 
g.next(); // { value: 4, done: false }
g.next(); // { value: 3, done: false }
g.next(); // { value: undefined, done: true }

生成器函数里的参数传递
function* gen3() {
    let a = yield 1;
    console.log('a:', a); 
    let b = yield a + 1;
    yield b + 10;
}
const g = gen3();
g.next(); // { value: 1, done: false } 这个时候,代码执行到gen3里第一行等号右边
g.next(100); // a: 100 , { value: 101, done: false }。代码执行第一行等号的左边,我们传入了100,这个100会作为a的值,接着执行第二行的log, 然后执行到第三行等号的右边。
g.next(); // { value: NaN, done: false }。代码执行第三行等号的左半部分,由于我们没有传值,b就是undefined, undefined + 10 就是NaN了。
g.next(); // { value: undefined, done: true }


如果我们使用for...of来遍历上述的生成器对象,由于for…of拿到的是迭代器返回值的value,所以会得到以下的结果:

function* gen4() {
    let a = yield 1;
    let b = yield a + 1;
    yield b + 10;
}
const g4 = gen4();
for(const i of g4) {
    console.log(i);
}
// 1
// NaN
// NaN


下面是一个使用generator和for...of输出斐波拉契数列的经典例子:

function* fibonacci() {
    let [prev, curr] = [0, 1];
    while(1){
        [prev, curr] = [curr, prev + curr];
        yield curr;
    }
}
for (let n of fibonacci()) {
    if (n > 100) {
        break
    }
    console.log(n);
}


稍微总结一下,generator给了我们控制暂停代码执行的能力,我们可以自己来控制代码执行。那是否可以用generator来写异步操作呢 ?

iterator,generator与异步操作
一个很常见的场景: 页面发起一个ajax请求,请求返回后,执行一个回调函数。在这个回调函数里,我们使用第一个请求返回的url,再次发起一个ajax请求。(这里先不考虑使用Promise)

// 我们先定义发起ajax的函数,这里用setTimeout模拟一下

function myAjax(url, cb) {
    setTimeout(function(){
        const data = 'ajax返回了';
        cb && cb(resData);
    }, 1000);
}

// 一般情况下,要实现需求,一般可以这样写
myAjax('https://xxxx', function(url){
    myAjax(url, function(data){
        console.log(data);
    });
});


我们尝试用generator的写法来实现上面的需求.


// 先把ajax函数改造一下, 把url提出来作为一个参数,然后返回一个只接受回调函数作为参数的newAjax函数
// 这种只接受回调函数作为参数的函数被称为thunk函数。

function thunkAjax(url) {
    return function newAjax(cb){
        myAjax(url, cb);
    }
}

// 我们定义一个generator function
function* gen() {
    const res1 = yield thunkAjax('http://url1.xxxx');
    console.log('res1', res1);
    const res2 = yield thunkAjax(res1);
    console.log('res2', res2);
}

// 实现需求。
const g = gen();
const y1 = g.next(); // y1 = { value: ƒ, done: false }. 这里的value,就是一个newAjax函数,接受一个回调函数作为参数
y1.value(url => {  // 执行y1.value这个函数,并且传入了一个回调函数作为参数
    const y2 = g.next(url); // 传入url作为参数,最终会赋值给上面代码中的res1。 y2 = { value: f, done: false }
    y2.value(data => {
        g.next(data); // 传入data作为参数,会赋值给上面代码中的res2。至此,迭代也完成了。
    });
});

// 最终的输出为:
// 1s后输出:res1 ajax返回了
// 1s后输出:res2 ajax返回了


在上面的代码中,我们使用generator实现了依次执行两个异步操作。上面的代码看起来是比较复杂的。整个的逻辑在gen这个generator function里,然后我们手动执行完了g这个generator。按照上面的代码,如果我们想再加入一个ajax请求,需要先修改generator function,然后修改generator的执行逻辑。我们来实现一个自动的流程,只需要定义好generator,让它自动执行。

function autoRun(generatorFun) {
    const generator = generatorFun();
    const run = function(data){
        const res = generator.next(data);
        if(res.done) {
            return;
        }
        return res.value(run);
    }
    run();
}


这下,我们就可以专注于generator function的逻辑了。

function* gen() {
    const res1 = yield thunkAjax('http://url1.xxxx');
    console.log('res1', res1);
    const res2 = yield thunkAjax(res1);
    console.log('res2', res2);
    const res3 = yield thunkAjax(res2);
    console.log('res3', res3);
    ...
}


// 自动执行
autoRun(gen);
著名的co就是一个自动执行generator的库。
上面的代码中,gen函数体内,我们用同步代码的写法,实现了异步操作。可以看到,用gererator来执行异步操作,在代码可读性、可扩展性上面,是很有优势的。如今,我们或许会像下面这样来写上面的逻辑:

const fn = async function(){
    const res1 = await func1;
    console.log(res1);
    const res2 = await func2;
    console.log(res2);
    ...
}
fn();


写在后面
本文从for..of入手,梳理了javascript中的两个重要概念:iterator和generator。并且介绍了两者在异步操作中的应用。符合预期。下一篇文章中,将介绍async、await,任务队列的相关内容,希望能对js中的异步代码及其写法有一个更深入,全面的认识。

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