ES6学习笔记14 Generator 函数

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原创最新推荐文章于 2025-12-27 07:46:25 发布 546 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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简介

Generator 函数有多种理解角度。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表达式，定义不同的内部状态。

function* helloWorldGenerator() {
  yield 'hello';
  yield 'world';
  return 'ending';
}

var hw = helloWorldGenerator();

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，也就是遍历器对象

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。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，如果没有再遇到新的yield表达式，就一直运行到函数结束。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 }

yield表达式

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;  //后面的表达式只有当调用next方法时，才会计算求值
}

yield表达式只能用在 Generator 函数里面，用在其他地方都会报错。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

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

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;     //reset为yield表达式的返回值
    if(reset) { i = -1; }    //当reset不为undefined时，i赋值为-1
  }
}

var g = f();

g.next() // { value: 0, done: false }
g.next() // { value: 1, done: false }
g.next(true) // { value: 0, done: false }

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。

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。要想在第一次调用时就能输入值，可以在 Generator 函数外面再包一层。

function wrapper(generatorFunction) {
  return function (...args) {
    let generatorObject = generatorFunction(...args);  //调用原始的Generator函数
    generatorObject.next();   //先执行一次next方法
    return generatorObject;   //返回遍历器对象
  };
}

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

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

上述代码在wrapper函数中，首先调用一次next方法，再返回遍历器对象。当用户自己调用next方法时，看起来就像是第一次调用，但实际上，这是第二次调用next方法。

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，但是遍历不包含return语句的返回值

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

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() 和 Generator.prototype.return()

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。throw方法可以接受一个参数，建议抛出Error对象的实例。

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

遍历器对象的throw方法与全局的throw命令相比，前者抛出的错误可以被Generator函数内部的catch语句（优先捕获）和函数外部的catch语句捕获，后者抛出的错误只能被函数体外的catch语句捕获

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throw方法将导致程序报错，直接中断执行。

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

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。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* foo() {
  var x = yield 3;
  var y = x.toUpperCase();  //报错
  yield y;
}

var it = foo();

it.next(); // { value:3, done:false }

try {
  it.next(42);
} catch (err) {
  console.log(err);   //捕获
}

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。如果不提供参数，则返回undefined

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。

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 }

比较遍历器对象的next()、throw()和return()方法，它们的作用都是让Generator函数恢复执行，并且使用不同的语句替换yield表达式。next()是将yield表达式替换成一个值，throw()是将yield表达式替换成一个throw语句，而return()是将yield表达式替换成一个return语句。

yield* 表达式

如果在 Generator 函数内部，调用另一个 Generator 函数，默认情况下是没有效果的。而yield*表达式，用来在一个 Generator 函数里面执行另一个 Generator 函数。yield*后面跟的是一个遍历器对象

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"

如果yield*后面跟着数据结构，只要该数据结构具有Iterator接口，就可以被yield*遍历

function* gen(){
  yield* ["a", "b", "c"];
}

gen().next() // { value:"a", done:false }

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* genFuncWithReturn() {
  yield 'a';
  yield 'b';
  return 'The result';
}
function* logReturned(genObj) {
  let result = yield* genObj;
  console.log(result);
}

[...logReturned(genFuncWithReturn())]
// The result
// 值为 [ 'a', 'b' ]

上面代码中，存在两次遍历。第一次是扩展运算符遍历函数logReturned返回的遍历器对象，第二次是yield*语句遍历函数genFuncWithReturn返回的遍历器对象。genFuncWithReturn的return语句的返回值The result，会返回给函数logReturned内部的result变量，因此会有终端输出

使用yield*语句完全遍历二叉树

// 下面是二叉树的构造函数，
// 三个参数分别是左树、当前节点和右树
function Tree(left, label, right) {
  this.left = left;
  this.label = label;
  this.right = right;
}

// 下面是中序（inorder）遍历函数。
// 由于返回的是一个遍历器，所以要用generator函数。
// 函数体内采用递归算法，所以左树和右树要用yield*遍历
function* inorder(t) {
  if (t) {
    yield* inorder(t.left);
    yield t.label;
    yield* inorder(t.right);
  }
}

// 下面递归生成二叉树
function make(array) {
  // 判断是否为叶节点
  if (array.length == 1) return new Tree(null, array[0], null);
  return new Tree(make(array[0]), array[1], make(array[2])); 
}
let tree = make([[['a'], 'b', ['c']], 'd', [['e'], 'f', ['g']]]);

// 遍历二叉树
var result = [];
for (let node of inorder(tree)) {
  result.push(node);
}

result
// ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']

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。

如果把Generator当作普通的构造函数，并不会生效，因为其返回的总是遍历器对象，而不是this对象。Generator 函数也不能跟new命令一起用，会报错

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

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

将this对象绑定至Generator 函数的prototype对象上的方法，可以使返回的遍历器对象继承属性

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

在外面包一层普通函数，即可使用new命令

function* F() {
  this.a = 1;
  yield this.b = 2;
  yield this.c = 3;
}

function F_constructor(){
    return F.call(F.prototype)
}

f = new F_constructor();

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。

应用

（1）异步操作的同步化表示
Generator 函数的暂停执行的效果，意味着可以把异步操作写在yield表达式里面，等到调用next方法时再往后执行。这实际上等同于不需要写回调函数了，因为异步操作的后续操作可以放在yield表达式下面，反正要等到调用next方法时再执行。所以，Generator函数的一个重要实际意义就是用来处理异步操作，改写回调函数。
下面是通过 Generator 函数部署 Ajax 操作

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

function request(url) {
  makeAjaxCall(url, function(response){
    it.next(response);   //通过next方法传递response
  });
}

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

(2)控制流管理
利用for...of循环会自动依次执行yield命令的特性，提供一种更一般的控制流管理的方法。

let steps = [step1Func, step2Func, step3Func];

function* iterateSteps(steps){
  for (var i=0; i< steps.length; i++){
    var step = steps[i];
    yield step();
  }
}

将任务分解成步骤之后，还可以使用yield*将项目分解成多个依次执行的任务

let jobs = [job1, job2, job3];

function* iterateJobs(jobs){
  for (var i=0; i< jobs.length; i++){
    var job = jobs[i];
    yield* iterateSteps(job.steps);
  }
}

最后，就可以用for...of循环一次性依次执行所有任务的所有步骤

for (var step of iterateJobs(jobs)){
  console.log(step.id);
}

（3）部署Iterator接口
利用 Generator 函数，可以在任意对象上部署 Iterator 接口。

（4）作为数据结构
Generator 可以看作是数据结构，更确切地说，可以看作是一个数组结构，因为 Generator 函数可以返回一系列的值，这意味着它可以对任意表达式，提供类似数组的接口。

function* doStuff() {
  yield fs.readFile.bind(null, 'hello.txt');
  yield fs.readFile.bind(null, 'world.txt');
  yield fs.readFile.bind(null, 'and-such.txt');
}

for (task of doStuff()) {
  // task是一个函数，可以像回调函数那样使用它
}