阮一峰《ECMAScript 6 入门》读书笔记—— Generator 函数

一、基本概念

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。

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();

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。

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 }

二、yield 表达式 

遍历器对象的next方法的运行逻辑如下。

（1）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。

（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表达式。

（3）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。

（4）如果该函数没有return语句，则返回的对象的value属性值为undefined。

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。

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

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);
}

因为forEach方法的参数是一个普通函数，但是在里面使用了yield表达式。

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。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() {
  console.log('Hello' + yield); // SyntaxError
  console.log('Hello' + yield 123); // SyntaxError

  console.log('Hello' + (yield)); // OK
  console.log('Hello' + (yield 123)); // OK
}

function* demo() {
  foo(yield 'a', yield 'b'); // OK
  let input = yield; // OK
}

三、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。

四、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 }

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表达式，变量reset的值总是undefined。当next方法带一个参数true时，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。

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表达式的值设为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表达式的值设为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。

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

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!

五、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

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

六、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。

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。

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。

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。

七、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 }

遍历器对象g调用return方法后，返回值的value属性就是return方法的参数foo。并且，Generator 函数的遍历就终止了，返回值的done属性为true，以后再调用next方法，done属性总是返回true。

如果return方法调用时，不提供参数，则返回值的value属性为undefined。

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方法会导致立刻进入finally代码块，执行完以后，整个函数才会结束。

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 }

八、next()、throw()、return() 的共同点

 

next()、throw()、return()这三个方法本质上是同一件事，可以放在一起理解。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。

return()是将yield表达式替换成一个return语句。

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;

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'));

gen.return(2); // Object {value: 2, done: true}
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = return 2;

九、Generator 与状态机

//clock状态机
var ticking = true;
var clock = function() {
  if (ticking)
    console.log('Tick!');
  else
    console.log('Tock!');
  ticking = !ticking;
}
//Gnerator实现形式 
var clock = function* () {
  while (true) {
    console.log('Tick!');
    yield;
    console.log('Tock!');
    yield;
  }
};

上面的 Generator 实现与 ES5 实现对比，可以看到少了用来保存状态的外部变量ticking，这样就更简洁，更安全（状态不会被非法篡改）、更符合函数式编程的思想，在写法上也更优雅。Generator 之所以可以不用外部变量保存状态，是因为它本身就包含了一个状态信息，即目前是否处于暂停态。

十、应用

（1）异步操作的同步化表达

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。

（2）控制流管理 

function* longRunningTask(value1) {
  try {
    var value2 = yield step1(value1);
    var value3 = yield step2(value2);
    var value4 = yield step3(value3);
    var value5 = yield step4(value4);
    // Do something with value4
  } catch (e) {
    // Handle any error from step1 through step4
  }
}

这种做法，只适合同步操作，即所有的task都必须是同步的，不能有异步操作。因为这里的代码一得到返回值，就继续往下执行，没有判断异步操作何时完成。

（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。