- 简介
- next方法的参数
- for…of循环
- Generator.prototype.throw()
- Generator.prototype.return()
- yield*语句
- 作为对象属性的Generator函数
- Generator函数的this
- 含义
- 应用
简介
基本概念
Generator函数是ES6提供的一种异步编程解决方案,语法行为与传统函数完全不同。本章详细介绍Generator函数的语法和API,它的异步编程应用请看《异步操作》一章。
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。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', done: false }
hw.next()
// { value: 'ending', done: true }
hw.next()
// { 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。
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) { ··· }
function *foo(x, y) { ··· }
function* foo(x, y) { ··· }
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。
function* 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。
yield
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)。
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。
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。
另外需要注意,yield
语句不能用在普通函数中,否则会报错。
(function (){
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。
下面是另外一个例子。
var arr = [1, [[2, 3], 4], [5, 6]];
var flat = function* (a) {
a.forEach(function (item) {
if (typeof item !== 'number') {
yield* flat(item);
} else {
yield item;
}
}
};
for (var f of flat(arr)){
console.log(f);
}
上面代码也会产生句法错误,因为forEach
方法的参数是一个普通函数,但是在里面使用了yield
语句(这个函数里面还使用了yield*
语句,这里可以不用理会,详细说明见后文)。一种修改方法是改用for
循环。
var arr = [1, [[2, 3], 4], [5, 6]];
var flat = function* (a) {
var length = a.length;
for (var i = 0; i < length; i++) {
var item = a[i];
if (typeof item !== 'number') {
yield* flat(item);
} else {
yield item;
}
}
};
for (var f of flat(arr)) {
console.log(f);
}
// 1, 2, 3, 4, 5, 6
另外,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] = function* () {
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。
function* gen(){
// some code
}
var g = gen();
g[Symbol.iterator]() === g
// true
上面代码中,gen
是一个Generator函数,调用它会生成一个遍历器对象g
。它的Symbol.iterator
属性,也是一个遍历器对象生成函数,执行后返回它自己。
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,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。
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 }
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b
的next
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。
function wrapper(generatorFunction) {
return function (...args) {
let generatorObject = generatorFunction(...args);
generatorObject.next();
return generatorObject;
};
}
const wrapped = wrapper(function* () {
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。
再看一个通过next
方法的参数,向Generator函数内部输入值的例子。
function* dataConsumer() {
console.log('Started');
console.log(`1. ${yield}`);
console.log(`2. ${yield}`);
return 'result';
}
let genObj = dataConsumer();
genObj.next();
// Started
genObj.next('a')
// 1. a
genObj.next('b')
// 2. b
上面代码是一个很直观的例子,每次通过next
方法向Generator函数输入值,然后打印出来。
for…of循环
for...of
循环可以自动遍历Generator函数时生成的Iterator
对象,且此时不再需要调用next
方法。
function *foo() {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
yield 4;
yield 5;
return 6;
}
for (let v of foo()) {
console.log(v);
}
// 1 2 3 4 5
上面代码使用for...of
循环,依次显示5个yield
语句的值。这里需要注意,一旦next
方法的返回对象的done
属性为true
,for...of
循环就会中止,且不包含该返回对象,所以上面代码的return
语句返回的6,不包括在for...of
循环之中。
下面是一个利用Generator函数和for...of
循环,实现斐波那契数列的例子。
function* fibonacci() {
let [prev, curr] = [0, 1];
for (;;) {
[prev, curr] = [curr, prev + curr];
yield curr;
}
}
for (let n of fibonacci()) {
if (n > 1000) break;
console.log(n);
}
从上面代码可见,使用for...of
语句时不需要使用next
方法。
利用for...of
循环,可以写出遍历任意对象(object)的方法。原生的JavaScript对象没有遍历接口,无法使用for...of
循环,通过Generator函数为它加上这个接口,就可以用了。
function* objectEntries(obj) {
let propKeys = Reflect.ownKeys(obj);
for (let propKey of propKeys) {
yield [propKey, obj[propKey]];
}
}
let jane = { first: 'Jane', last: 'Doe' };
for (let [key, value] of objectEntries(jane)) {
console.log(`${key}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe
上面代码中,对象jane
原生不具备Iterator接口,无法用for...of
遍历。这时,我们通过Generator函数objectEntries
为它加上遍历器接口,就可以用for...of
遍历了。加上遍历器接口的另一种写法是,将Generator函数加到对象的Symbol.iterator
属性上面。
function* objectEntries() {
let propKeys = Object.keys(this);
for (let propKey of propKeys) {
yield [propKey, this[propKey]];
}
}
let jane = { first: 'Jane', last: 'Doe' };
jane[Symbol.iterator] = objectEntries;
for (let [key, value] of jane) {
console.log(`${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.form 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。
var g = function* () {
try {
yield;
} catch (e) {
console.log('内部捕获', e);
}
};
var i = g();
i.next();
try {
i.throw('a');
i.throw('b');
} catch (e) {
console.log('外部捕获', e);
}
// 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。
throw
方法可以接受一个参数,该参数会被catch
语句接收,建议抛出Error
对象的实例。
var g = function* () {
try {
yield;
} catch (e) {
console.log(e);
}
};
var i = g();
i.next();
i.throw(new Error('出错了!'));
// Error: 出错了!(…)
注意,不要混淆遍历器对象的throw
方法和全局的throw
命令。上面代码的错误,是用遍历器对象的throw
方法抛出的,而不是用throw
命令抛出的。后者只能被函数体外的catch
语句捕获。
var g = function* () {
while (true) {
try {
yield;
} catch (e) {
if (e != 'a') throw e;
console.log('内部捕获', e);
}
}
};
var i = g();
i.next();
try {
throw new Error('a');
throw new Error('b');
} catch (e) {
console.log('外部捕获', e);
}
// 外部捕获 [Error: a]
上面代码之所以只捕获了a
,是因为函数体外的catch
语句块,捕获了抛出的a
错误以后,就不会再继续try
代码块里面剩余的语句了。