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【译】什么是JavaScript generator 以及如何使用它们

在本文中,我们将要介绍 ECMAScript 6 中的 generator 是什么,以及关于它们的使用案例。

什么是 JavaScript generator

generators 是可以控制 iterator(迭代器)的函数。并在任何时候都可以暂停和恢复。

如果这不好理解,那让我们看一些示例,这些示例将解释 generator 是什么,以及它和 iterator(迭代器,如 for-loop) 之间的区别。

这是一个立即输出值的 for 循环。这段代码是做什么的?—— 只是输出 0 到 5 之间的数

for (let i = 0; i < 5; i += 1) {
  console.log(i);
}
// 将会立即输出 0 -> 1 -> 2 -> 3 -> 4
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现在让我们看看 generator 函数:

function * generatorForLoop(num) {
  for (let i = 0; i < num; i += 1) {
    yield console.log(i);
  }
}

const genForLoop = generatorForLoop(5);

genForLoop.next(); // 首先 console.log —— 0
genForLoop.next(); // 1
genForLoop.next(); // 2
genForLoop.next(); // 3
genForLoop.next(); // 4
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这段代码做了什么呢?实际上,它只是做了一些修改来包装上面的 for 循环。但是最主要的变化是,它不会立即执行。这是 generator 中最重要的特性 — 我们可以在真正需要下一个值的时候,才去获取它,而不是一次获得所有值。在有些情况下,这会非常方便。

generator 语法

如何声明一个 generator 函数呢?我们有很多方法可以实现,但是最主要的是在函数关键字之后添加一个星号。

function * generator () {}
function* generator () {}
function *generator () {}

let generator = function * () {}
let generator = function* () {}
let generator = function *() {}

let generator = *() => {} // SyntaxError
let generator = ()* => {} // SyntaxError
let generator = (*) => {} // SyntaxError
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从上面的示例中可以看出,我们不能使用箭头函数来创建一个 generator。

接下来 —— generator 作为一种方法。它的声明方式与函数相同。

class MyClass {
  *generator() {}
  * generator() {}
}

const obj = {
  *generator() {}
  * generator() {}
}
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Yield

现在,让我们来看看新的关键字 yield。它有点像 return,但不是。return 只在函数调用之后返回值,return 语句之后不允许你执行任何其他操作。

function withReturn(a) {
  let b = 5;
  return a + b;
  b = 6; // 不会重新定义 b 了
  return a * b; // 永远不会返回新的值了
}

withReturn(6); // 11
withReturn(6); // 11
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yield 的执行方式不同。

function * withYield(a) {
  let b = 5;
  yield a + b;
  b = 6; // 第一次执行之后仍可以重新定义变量
  yield a * b;
}

const calcSix = withYield(6);

calcSix.next().value; // 11
calcSix.next().value; // 36
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yield 只返回一次值,下次调用 next() 时,它将执行到下一个 yield 语句。

在 generator 中我们通常都会获得一个对象作为输出。它有两个属性 valuedone。正如你所想,value 表示返回的值,done 告诉我们 generator 是否完成了它的工作(是否迭代完成)。

function * generator() {
    yield 5;
}

const gen = generator();

gen.next(); // {value: 5, done: false}
gen.next(); // {value: undefined, done: true}
gen.next(); // {value: undefined, done: true} - 继续调用 next() 将返回相同的输出。
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在 generator 中不仅可以使用 yieldreturn 语句也会返回相同的对象,但是当执行完第一个 retrurn 语句时,迭代就会停止了。

function * generator() {
  yield 1;
  return 2;
  yield 3; // 这个 yield 永远都不会执行
}

const gen = generator();

gen.next(); // {value: 1, done: false}
gen.next(); // {value: 2, done: true}
gen.next(); // {value: undefined, done: true}
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Yield delegator

带星号的 yield 可以代理执行另一个 generator。这样你就可以根据需要连续调用多个 generator。

function * anotherGenerator(i) {
  yield i + 1;
  yield i + 2;
  yield i + 3;
}

function * generator(i) {
  yield* anotherGenerator(i);
}

var gen = generator(1);

gen.next().value; // 2
gen.next().value; // 3
gen.next().value; // 4
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在我们详细介绍 generator 中的方法之前,让我们来看看第一次看到会觉得很奇怪的一些行为。

下面这段代码向我们展示了 yield 可以返回在 next() 方法调用中传递的值。

function * generator(arr) {
  for (const i in arr) {
    yield i;
    yield yield;
    yield(yield);
  }
}

const gen = generator([0,1]);

gen.next(); // {value: "0", done: false}
gen.next('A'); // {value: undefined, done: false}
gen.next('A'); // {value: "A", done: false}
gen.next('A'); // {value: undefined, done: false}
gen.next('A'); // {value: "A", done: false}
gen.next(); // {value: "1", done: false}
gen.next('B'); // {value: undefined, done: false}
gen.next('B'); // {value: "B", done: false}
gen.next('B'); // {value: undefined, done: false}
gen.next('B'); // {value: "B", done: false}
gen.next(); // {value: undefined, done: true}
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正如你在这个例子中所看到的,默认情况下,yieldundefined 的,但是如果我们传递任何值,并且只调用 yield,它将返回我们传递的值。我们很快就会使用这个功能。

方法和初始化

generator 是可重用的,但是你需要初始化它们,幸运的是,这非常简单。

function * generator(arg = 'Nothing') {
  yield arg;
}

const gen0 = generator(); // OK
const gen1 = generator('Hello'); // OK
const gen2 = new generator(); // Not OK

generator().next(); // 这样也可以,但是会每一次从都头开始
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gen0gen1 不会相互影响。gen2 不会起作用,甚至会报一个错误。合理的初始化一个 generator 对于保持其内部的执行进度非常重要。

现在让我们看看 generator 提供给我们的一些方法。

方法 next():

function * generator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

const gen = generator();

gen.next(); // {value: 1, done: false}
gen.next(); // {value: 2, done: false}
gen.next(); // {value: 3, done: false}
gen.next(); // {value: undefined, done: true} 继续调用 next() 将返回相同的输出。
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这将会是你最常使用的方法。每次调用它时,它都会为我们输出一个对象。当所有的 yield 表达式被执行完之后,next() 会把属性 done 设置为 true,将属性 value 设置为 undfined

我们不仅可以用 next() 来迭代 generator,还可以用 for of 循环来一次得到生成器所有的值(而不是对象)。

function * generator(arr) {
  for (const el in arr)
    yield el;
}

const gen = generator([0, 1, 2]);

for (const g of gen) {
  console.log(g); // 0 -> 1 -> 2
}

gen.next(); // {value: undefined, done: true}
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但这不适用于 for in 循环,也不能直接用数字下标来访问属性:generator[0] = undefined

方法 return():

function * generator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

const gen = generator();

gen.return(); // {value: undefined, done: true}
gen.return('Heeyyaa'); // {value: "Heeyyaa", done: true}

gen.next(); // {value: undefined, done: true} - 在 return() 之后的所有 next() 调用都会返回相同的输出

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return() 将会忽略生成器中的任何代码。它会根据传值设定 value,并将 done 设为 true。任何在 return() 之后进行的 next() 调用都会返回 done 属性为 true 的对象。

方法 throw():

function * generator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

const gen = generator();

gen.throw('Something bad'); // Error Uncaught Something bad
gen.next(); // {value: undefined, done: true}
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throw() 做的事情非常简单 — 就是抛出错误。我们可以用 try-catch 来处理。

实现自定义方法

我们无法直接访问 generator 构造函数,因此我们需要另想办法来添加自定义方法。 示例是我的办法,当然你也可以选择不同的方式。

function * generator() {
  yield 1;
}

generator.prototype.__proto__; // Generator {constructor: GeneratorFunction, next: ƒ, return: ƒ, throw: ƒ, Symbol(Symbol.toStringTag): "Generator"}

// 由于 generator 不是一个全局变量,所以我们只能这么写:
generator.prototype.__proto__.math = function(e = 0) {
  return e * Math.PI;
}

generator.prototype.__proto__; // Generator {math: ƒ, constructor: GeneratorFunction, next: ƒ, return: ƒ, throw: ƒ, …}

const gen = generator();
gen.math(1); // 3.141592653589793
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generator 的作用

在前面,我们用了已知迭代次数的 generator。但如果我们不知道要迭代多少次会怎么样呢?要想解决这个问题,在 generator 函数中创建一个死循环就足够了。下面是一个返回随机数的函数的例子:

function * randomFrom(...arr) {
  while (true)
    yield arr[Math.floor(Math.random() * arr.length)];
}

const getRandom = randomFrom(1, 2, 5, 9, 4);

getRandom.next().value; // 返回一个随机数
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这很容易,但是对于更复杂的功能,例如节流函数。 如果你不知道它是什么,请参考这篇文章

function * throttle(func, time) {
  let timerID = null;
  function throttled(arg) {
    clearTimeout(timerID);
    timerID = setTimeout(func.bind(window, arg), time);
  }
  while (true)
    throttled(yield);
}

const thr = throttle(console.log, 1000);

thr.next(); // {value: undefined, done: false}
thr.next('hello'); // {value: undefined, done: false} 1秒后输出 -> 'hello'
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还有没有更好的使用 generator 的例子呢?如果你听说过递归,我相信你也听说过斐波那契数列。 通常它是通过递归来解决的,但是在 generator 的帮助下我们可以这样写它:

function * fibonacci(seed1, seed2) {
  while (true) {
    yield (() => {
      seed2 = seed2 + seed1;
      seed1 = seed2 - seed1;
      return seed2;
    })();
  }
}

const fib = fibonacci(0, 1);
fib.next(); // {value: 1, done: false}
fib.next(); // {value: 2, done: false}
fib.next(); // {value: 3, done: false}
fib.next(); // {value: 5, done: false}
fib.next(); // {value: 8, done: false}
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不再需要递归了!我们可以在需要的时候获得数列中的下一个数字。

将 generator 用在 HTML 中

既然我们讨论的是 JavaScript,那最显著的方式就是使用 generator 对 HTML 进行一些操作。

因此,假设我们有一些 HTML 块要处理,我们可以很容易地通过 generator 实现,但要记住,在不使用 generator 的情况下,还有很多可能的方法可以实现这一点。

Using generator-iterator with HTML elements A PEN BY Vlad

我们只需要很少的代码就能完成此需求。

const strings = document.querySelectorAll('.string');
const btn = document.querySelector('#btn');
const className = 'darker';

function * addClassToEach(elements, className) {
  for (const el of Array.from(elements))
    yield el.classList.add(className);
}

const addClassToStrings = addClassToEach(strings, className);

btn.addEventListener('click', (el) => {
  if (addClassToStrings.next().done)
    el.target.classList.add(className);
});
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实际上,仅有 5 行逻辑代码。

总结

使用 generator 还有很多能做的事情。例如,在进行异步操作时,它可以很有用。或者是遍历一个按需项循环。

我希望这篇文章能帮助你更好地理解 JavaScript generator。

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