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”)。
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
表达式(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
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。
hw.next()
// { value: 'hello', done: false }
hw.next()
// { value: 'world', done: false }
hw.next()
// { value: 'ending', done: true }
hw.next()
// { value: undefined, done: true }
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。
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。
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:
-
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。 -
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。 -
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。 -
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。
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
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)。
Generator 函数可以不用yield
表达式,这时就变成了一个单纯的暂缓执行函数。
另外需要注意,yield
表达式只能用在 Generator 函数里面,用在其他地方都会报错。
(function (){
yield 1;
})()
// SyntaxError: Unexpected number
另外,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。
function* demo() {
console.log('Hello' + yield); // SyntaxError
console.log('Hello' + yield 123); // SyntaxError
console.log('Hello' + (yield)); // OK
console.log('Hello' + (yield 123)); // OK
}
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。
function* demo() {
foo(yield 'a', yield 'b'); // OK
let input = yield; // OK
}
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。
var myIterable = {};
myIterable[Symbol.iterator] = function* () {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
};
[...myIterable] // [1, 2, 3]
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
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。
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 }
注意,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。
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。
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
表达式的值。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。
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}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe
加上遍历器接口的另一种写法是,将 Generator 函数加到对象的Symbol.iterator
属性上面。
function* objectEntries() {
let propKeys = Object.keys(this);
for (let propKey of propKeys) {
yield [propKey, this[propKey]];
}
}
let jane = { first: 'Jane', last: 'Doe' };
jane[Symbol.iterator] = objectEntries;
for (let [key, value] of jane) {
console.log(`${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.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。
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。
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。
var g = function* () {
while (true) {
yield;
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);
}
// 外部捕获 a
如果 Generator 函数内部和外部,都没有部署try...catch
代码块,那么程序将报错,直接中断执行。
var gen = function* gen(){
yield console.log('hello');
yield console.log('world');
}
var g = gen();
g.next();
g.throw();
// hello
// Uncaught undefined
throw
方法抛出的错误要被内部捕获,前提是必须至少执行过一次next
方法。
function* gen() {
try {
yield 1;
} catch (e) {
console.log('内部捕获');
}
}
var g = gen();
g.throw(1);
// Uncaught 1
上面代码中,g.throw(1)
执行时,next
方法一次都没有执行过。这时,抛出的错误不会被内部捕获,而是直接在外部抛出,导致程序出错。这种行为其实很好理解,因为第一次执行next
方法,等同于启动执行 Generator 函数的内部代码,否则 Generator 函数还没有开始执行,这时throw
方法抛错只可能抛出在函数外部。
throw
方法被捕获以后,会附带执行下一条yield
表达式。也就是说,会附带执行一次next
方法。
var gen = function* gen(){
try {
yield console.log('a');
} catch (e) {
// ...
}
yield console.log('b');
yield console.log('c');
}
var g = gen();
g.next() // a
g.throw() // b
g.next() // c
只要 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。
throw
命令与g.throw
方法是无关的,两者互不影响。
Generator 函数体外抛出的错误,可以在函数体内捕获;反过来,Generator 函数体内抛出的错误,也可以被函数体外的catch
捕获。
function* foo() {
var x = yield 3;
var y = x.toUpperCase();
yield y;
}
var it = foo();
it.next(); // { value:3, done:false }
try {
it.next(42);
} catch (err) {
console.log(err);
}
上面代码中,第二个next
方法向函数体内传入一个参数 42
,数值是没有toUpperCase
方法的,所以会抛出一个 TypeError 错误,被函数体外的catch
捕获。
一旦 Generator 执行过程中抛出错误,且没有被内部捕获,就不会再执行下去了。如果此后还调用next
方法,将返回一个value
属性等于undefined
、done
属性等于true
的对象,即 JavaScript 引擎认为这个 Generator 已经运行结束了。
function* g() {
yield 1;
console.log('throwing an exception');
throw new Error('generator broke!');
yield 2;
yield 3;
}
function log(generator) {
var v;
console.log('starting generator');
try {
v = generator.next();
console.log('第一次运行next方法', v);
} catch (err) {
console.log('捕捉错误', v);
}
try {
v = generator.next();
console.log('第二次运行next方法', v);
} catch (err) {
console.log('捕捉错误', v);
}
try {
v = generator.next();
console.log('第三次运行next方法', v);
} catch (err) {
console.log('捕捉错误', v);
}
console.log('caller done');
}
log(g());
// starting generator
// 第一次运行next方法 { value: 1, done: false }
// throwing an exception
// 捕捉错误 { value: 1, done: false }
// 第三次运行next方法 { value: undefined, done: true }
// caller done
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。
function* gen() {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
}
var g = gen();
g.next() // { value: 1, done: false }
g.return('foo') // { value: "foo", done: true }
g.next() // { value: undefined, done: true }
如果return
方法调用时,不提供参数,则返回值的value
属性为undefined
。
function* gen() {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
}
var g = gen();
g.next() // { value: 1, done: false }
g.return() // { value: undefined, done: true }
如果 Generator 函数内部有try...finally
代码块,且正在执行try
代码块,那么return
方法会推迟到finally
代码块执行完再执行。
function* numbers () {
yield 1;
try {
yield 2;
yield 3;
} finally {
yield 4;
yield 5;
}
yield 6;
}
var g = numbers();
g.next() // { value: 1, done: false }
g.next() // { value: 2, done: false }
g.return(7) // { value: 4, done: false }
g.next() // { value: 5, done: false }
g.next() // { value: 7, done: true }
next()、throw()、return() 的共同点
next()
是将yield
表达式替换成一个值。
const g = function* (x, y) {
let result = yield x + y;
return result;
};
const gen = g(1, 2);
gen.next(); // Object {value: 3, done: false}
gen.next(1); // Object {value: 1, done: true}
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = 1;
throw()
是将yield
表达式替换成一个throw
语句。
gen.throw(new Error('出错了')); // Uncaught Error: 出错了
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = throw(new Error('出错了'));
return()
是将yield
表达式替换成一个return
语句。
gen.return(2); // Object {value: 2, done: true}
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = return 2;
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。
function* foo() {
yield 'a';
yield 'b';
}
function* bar() {
yield 'x';
// 手动遍历 foo()
for (let i of foo()) {
console.log(i);
}
yield 'y';
}
for (let v of bar()){
console.log(v);
}
// x
// a
// b
// y
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。
function* bar() {
yield 'x';
yield* foo();
yield 'y';
}
// 等同于
function* bar() {
yield 'x';
yield 'a';
yield 'b';
yield 'y';
}
// 等同于
function* bar() {
yield 'x';
for (let v of foo()) {
yield v;
}
yield 'y';
}
for (let v of bar()){
console.log(v);
}
// "x"
// "a"
// "b"
// "y"
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。
let delegatedIterator = (function* () {
yield 'Hello!';
yield 'Bye!';
}());
let delegatingIterator = (function* () {
yield 'Greetings!';
yield* delegatedIterator;
yield 'Ok, bye.';
}());
for(let value of delegatingIterator) {
console.log(value);
}
// "Greetings!
// "Hello!"
// "Bye!"
// "Ok, bye."
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。
function* gen(){
yield* ["a", "b", "c"];
}
gen().next() // { value:"a", done:false }
实际上,任何数据结构只要有 Iterator 接口,就可以被yield*
遍历。
let read = (function* () {
yield 'hello';
yield* 'hello';
})();
read.next().value // "hello"
read.next().value // "h"
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。
function* foo() {
yield 2;
yield 3;
return "foo";
}
function* bar() {
yield 1;
var v = yield* foo();
console.log("v: " + v);
yield 4;
}
var it = bar();
it.next()
// {value: 1, done: false}
it.next()
// {value: 2, done: false}
it.next()
// {value: 3, done: false}
it.next();
// "v: foo"
// {value: 4, done: false}
it.next()
// {value: undefined, done: true}
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!'
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.next();
obj.a // undefined
Generator 函数也不能跟new
命令一起用,会报错。
function* F() {
yield this.x = 2;
yield this.y = 3;
}
new F()
// TypeError: F is not a constructor
那么,有没有办法让 Generator 函数返回一个正常的对象实例,既可以用next
方法,又可以获得正常的this
?
下面是一个变通方法。首先,生成一个空对象,使用call
方法绑定 Generator 函数内部的this
。这样,构造函数调用以后,这个空对象就是 Generator 函数的实例对象了。
function* F() {
this.a = 1;
yield this.b = 2;
yield this.c = 3;
}
var obj = {};
var f = F.call(obj);
f.next(); // Object {value: 2, done: false}
f.next(); // Object {value: 3, done: false}
f.next(); // Object {value: undefined, done: true}
obj.a // 1
obj.b // 2
obj.c // 3
上面代码中,执行的是遍历器对象f
,但是生成的对象实例是obj
,有没有办法将这两个对象统一呢?
一个办法就是将obj
换成F.prototype
。
function* F() {
this.a = 1;
yield this.b = 2;
yield this.c = 3;
}
var f = F.call(F.prototype);
f.next(); // Object {value: 2, done: false}
f.next(); // Object {value: 3, done: false}
f.next(); // Object {value: undefined, done: true}
f.a // 1
f.b // 2
f.c // 3
再将F
改成构造函数,就可以对它执行new
命令了。
function* gen() {
this.a = 1;
yield this.b = 2;
yield this.c = 3;
}
function F() {
return gen.call(gen.prototype);
}
var f = new F();
f.next(); // Object {value: 2, done: false}
f.next(); // Object {value: 3, done: false}
f.next(); // Object {value: undefined, done: true}
f.a // 1
f.b // 2
f.c // 3
Generator 与上下文
JavaScript 代码运行时,会产生一个全局的上下文环境(context,又称运行环境),包含了当前所有的变量和对象。然后,执行函数(或块级代码)的时候,又会在当前上下文环境的上层,产生一个函数运行的上下文,变成当前(active)的上下文,由此形成一个上下文环境的堆栈(context stack)。
这个堆栈是“后进先出”的数据结构,最后产生的上下文环境首先执行完成,退出堆栈,然后再执行完成它下层的上下文,直至所有代码执行完成,堆栈清空。
Generator 函数不是这样,它执行产生的上下文环境,一旦遇到yield
命令,就会暂时退出堆栈,但是并不消失,里面的所有变量和对象会冻结在当前状态。等到对它执行next
命令时,这个上下文环境又会重新加入调用栈,冻结的变量和对象恢复执行。