一次搞懂 Generator 函数

1、什么是 Generator 函数

在Javascript中,一个函数一旦开始执行,就会运行到最后或遇到return时结束,运行期间不会有其它代码能够打断它,也不能从外部再传入值到函数体内

而Generator函数(生成器)的出现使得打破函数的完整运行成为了可能,其语法行为与传统函数完全不同

Generator函数是ES6提供的一种异步编程解决方案,形式上也是一个普通函数,但有几个显著的特征:


  --  function关键字与函数名之间有一个星号 "*" (推荐紧挨着function关键字)

  --  函数体内使用 yield 表达式,定义不同的内部状态 (可以有多个yield)

  --  直接调用 Generator函数并不会执行,也不会返回运行结果,而是返回一个遍历器对象(Iterator Object)

  --  依次调用遍历器对象的next方法,遍历 Generator函数内部的每一个状态

上面的代码中可以看到传统函数和Generator函数的运行是完全不同的,传统函数调用后立即执行并输出了返回值;Generator函数则没有执行而是返回一个Iterator对象,并通过调用Iterator对象的next方法来遍历,函数体内的执行看起来更像是“被人踢一脚才动一下”的感觉


上面代码中定义了一个 Generator函数,其中包含两个 yield 表达式和一个 return 语句(即产生了三个状态) 

每次调用Iterator对象的next方法时,内部的指针就会从函数的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语句暂停。换句话说,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

执行过程如下:

第一次调用next方法时,内部指针从函数头部开始执行,遇到第一个 yield 表达式暂停,并返回当前状态的值 'hello'

第二次调用next方法时,内部指针从上一个(即第一个) yield 表达式开始,遇到第二个 yield 表达式暂停,返回当前状态的值 'world'

第三次调用next方法时,内部指针从第二个 yield 表达式开始,遇到return语句暂停,返回当前状态的值 'end',同时所有状态遍历完毕,done 属性的值变为true

第四次调用next方法时,由于函数已经遍历运行完毕,不再有其它状态,因此返回 {value: undefined, done: true}。如果继续调用next方法,返回的也都是这个值


2、yield 表达式

(1)、yield 表达式只能用在 Generator 函数里面,用在其它地方都会报错

(2)、yield 表达式如果用在另一个表达式中,必须放在圆括号里面

(3)、yield 表达式用作参数或放在赋值表达式的右边,可以不加括号

(4)、yield 表达式和return语句的区别

   相似:都能返回紧跟在语句后面的那个表达式的值

   区别:

     --  每次遇到 yield,函数就暂停执行,下一次再从该位置继续向后执行;而 return 语句不具备记忆位置的功能

     --  一个函数只能执行一次 return 语句,而在 Generator 函数中可以有任意多个 yield


3、yield* 表达式

如果在 Generator 函数里面调用另一个 Generator 函数,默认情况下是没有效果的

上例中,使用 for...of 来遍历函数bar的生成的遍历器对象时,只返回了bar自身的两个状态值。此时,如果想要正确的在bar 里调用foo,就需要用到 yield* 表达式

yield* 表达式用来在一个 Generator 函数里面 执行 另一个 Generator 函数


4、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

先看一个简单的小栗子,并尝试解析遍历生成器函数的执行过程

此处分析过程纯属个人理解,有误之处,欢迎批评指正!  

第一次调用遍历器对象的next方法,函数从头部开始执行,遇到第一个 yield 暂停,在这个过程中其实是分了三步:

(1)、声明了一个变量result,并将声明提前,默认值为 undefined

(2)、由于 Generator函数是 “惰性求值”,执行到第一个 yield 时才会计算求和,并加计算结果返回给遍历器对象 {value: 14, done: false},函数暂停运行

(3)、理论上应该要把等号右边的 [yield 3 + 5 + 6] 赋值给变量result,但是,由于函数执行到 yield 时暂定了,这一步就被挂起了

第二次调用next方法,函数从上一次 yield 停下的地方开始执行,也就是给result赋值的地方开始,由于next()并没有传参,就相当于传参为undefined

基于以上分析,就不难理解为什么说 yield表达式本身的返回值(特指 [rv])总是undefined了。现在把上面的代码稍作修改,第二次调用 next() 方法传一个参数3,按照上图分析可以很快得出输出结果

如果第一次调用next()的时候也传了一个参数呢?这个当然是无效的,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。

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。

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。

如果向next方法提供参数,返回结果就完全不一样了

5、与 Iterator 接口的关系

ES6 规定,默认的 Iterator 接口部署在数据结构的Symbol.iterator属性,或者说,一个数据结构只要具有Symbol.iterator属性,就可以认为是“可遍历的”(iterable)。

Symbol.iterator属性本身是一个函数,就是当前数据结构默认的遍历器生成函数。执行这个函数,就会返回一个遍历器。

由于执行 Generator 函数实际返回的是一个遍历器,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。

传统对象没有原生部署 Iterator接口,不能使用 for...of 和 扩展运算符,现在通过给对象添加 Symbol.iterator 属性和对应的遍历器生成函数,就可以使用了


6、for...of 循环

由于 Generator 函数运行时生成的是一个 Iterator 对象,因此,可以直接使用 for...of 循环遍历,且此时无需再调用 next() 方法

这里需要注意,一旦 next() 方法的返回对象的 done 属性为 true,for...of 循环就会终止,且不包含该返回对象

7、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(若没有提供参数,则返回值的value属性为 undefined),并且**终结**遍历 Generator 函数

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