深究JavaScript 中的迭代器

深究JavaScript 中的迭代器

在 ES6 中提出迭代器模式之前,传统迭代存在着怎样的问题?为什么要新增迭代器概念呢?

先来看几个例子:

let arr = ['码', '云', '笔', '记']

这是一个简单的数组,如果要获取它的每一项数据,我们可以采用 for 循环,当然也可以采用 forEach 循环。

for (let i = 0; i < arr.length; i++){
  console.log(arr[i]); // 码 云 笔 记
}

arr.forEach(item => console.log(item)); // 码 云 笔 记

单纯这样还没什么问题。

我们再看下面的例子,将给定字符串单个字符输出:

let str = 'mybj123.com';
for (let i = 0; i < str.length; i++){
  console.log(str[i]);
}

for(let item in str){
  console.log(str[item]);
}

可以采用 for 循环和 for...in 循环

问题就这样出现了

上面两个例子中我们的目的都只是遍历,但是却需要去考虑采用不同的遍历方式

在第一段代码中我们遍历的是一个数组,第二段遍历的是一个字符串,我们采用了不同的方法,也就是说我们在面对不同数据结构时往往会采取不同的遍历方式。

在 JavaScript 中原有的表示“集合”的数据结构,主要是 ArrayObject ,而在 ES6中又新增了 MapSet 两种,同时我们还可以组合使用这些数据结构。面对如此众多的数据结构,我们却不能使用一个统一的遍历方法来获取数据,这就是所存在的问题!

当然在 ES6 中提供了一个全新的遍历方法 for...of 循环,但是 for...of 有一个非常重要的地方:

“只能对实现了 iterator 接口的对象进行遍历取值”

所以说 for...of 就只是 iterator 雇佣的打工仔,也叫语法糖。

了解了先前遍历方式存在的问题,下面主角登场,带着问题,for...of循环是如何实现统一遍历的?继续往下看~

Iterator 迭代器

Iterator 是一种接口,为各种不同的数据结构提供统一的访问机制。任何数据结构只要部署 Iterator 接口,就可以完成遍历操作。

1. Iterator 的作用

  1. 为各种数据结构,提供一个统一的、简便的访问接口;
  2. 使得数据结构的成员能够按某种次序排列;
  3. ES6 创造了一种新的遍历命令 for...of 循环,Iterator 接口主要供 for...of 消费。

2. Iterator 的工作原理

  1. 创建一个指针对象,指向当前数据结构的起始位置;
  2. 第一次调用next方法时,指针指向数据结构的第一个成员;
  3. 接下来调用next方法,指针后移,直到指向最后一个成员。

每次调用 next 方法都会返回一个值,这个值是一个 object,包含两个属性,value 和 donevalue表示具体的返回值,done 是布尔类型的,表示集合是否遍历完成,完成则返回 true,否则返回 false

3. 手写实现 iterator 接口

function myIterator(arr) {
    let nextIndex = 0;
    return {
        next: function () {
            return nextIndex < arr.length ? {
                value: arr[nextIndex++],
                done: false
            } : {
                value: undefined,
                done: true
            }
        }
    }
}
let arr = [1,2,'ljc']
let it = myIterator(arr)
console.log(it.next());
console.log(it.next());
console.log(it.next());
console.log(it.next());
console.log(it.next())

控制台查看:

手写实现 iterator 接口

我们来分析一下上面的代码,myIterator 函数是一个遍历器生成函数,它的作用是返回一个遍历器对象,也是指针对象。

我们通过 next 方法来移动指针,next 方法内部通过闭包来保存指针nextIndex的值,每次调用 next 方法nextIndex都会 +1 ,然后根据nextIndex的值从数组内取出数据作为 value ,通过索引判断得到 done ,当无数据可用时,超过数组最大索引,无可用数据返回,此时 donetrue

可迭代对象

了解过了 iterator,并且我们也已经知道了如何创建一个遍历器对象,但是这和我们先前所说的 for...of 循环有什么关系呢

这里首先我们需要了解一下 for...of 的运行机制。

for...of循环执行时,循环内部会自动调用这个对象上的迭代器方法Symbol.iterator, 依次执行迭代器对象的 next 方法,将 next 方法的返回值赋值给 for...of 内的变量,从而得到具体的值,实现遍历。

1. 手写实现可迭代对象

一个数据结构只要具有 Symbol.iterator 属性,就可以认为是“可遍历的”。

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,就会返回一个迭代器对象。

也就是说要实现可迭代对象只要在对象上部署了Symbol.iterator属性,为它创建一个迭代器方法就可以了。

let iteratorObj = {
    items: [1, 2, 'mybj'],
    // 部署Symbol.iterator属性
    [Symbol.iterator]: function () {
        let self = this
        let i = 0
        return {
            next: function () {
                // 类型转化为Boolean
                let done = (i >= self.items.length)
                // 数据确认
                let value = !done ? self.items[i++] : undefined
                // 数据返回
                return {
                    done,
                    value
                }
            }
        }
    }
}
for (let item of iteratorObj) {
    console.log(item); // 1 2 mybj
}

显然实现了 iterator 接口,可以被 for...of 成功遍历

2. Iterator 原生应用场景

有些对象我们并没有为它们部署 Iterator 接口,但是仍然可以使用 for...of 进行遍历。这是因为在ES6中有些对象已经默认部署了这个接口。

原生具备 Iterator 接口的数据结构:

  • Array
  • set容器
  • map容器
  • String
  • 函数的 arguments 对象
  • NodeList 对象

Array

在数组上成功的找到了 Symbol.iterator 方法,并能够执行返回迭代器对象,同时验证了for...of循环成功执行.

let arr = [1, 2, 3]
let it = arr[Symbol.iterator]()//返回迭代器对象
console.log(it.next());
console.log(it.next());
console.log(it.next());
console.log(it.next());
for (let item of arr) {
    console.log(item);
}

Iterator 原生应用场景

其余几种都一个套路,不多说

Q&A

看到这里你可能会想,为什么这么多数据结构都实现了默认部署,为什么偏偏对象没有呢?

当然是有原因的

对象可能有各种各样的属性,不像数组的值是有序的,所以对对象遍历时根本不知道如何确定先后顺序,所以需要我们手动实现。

提前退出循环

普通的 for 循环是可以随时中断的,for...of 循环作为 for 和 forEach 的升级版同样是可以的。

迭代器对象除了有 next 方法,还有两个可选方法 return 方法和 throw 方法。

return 方法的使用场景是,当 for...of 循环提前退出,就会调用 return 方法。

需要特别注意的是,return 方法必须有一个 object 类型的返回值。

我们在前面代码的基础上添加上 return 方法,并在 for...of 循环中采用 break 语句来中断循环,循环提前退出,自动调用 return 方法输出提前退出。

let iteratorObj = {
    items: [1, 2, 'mybj'],
    // 部署Symbol.iterator属性
    [Symbol.iterator]: function () {
        let self = this
        let i = 0
        return {
            next: function () {
                // 类型转化为Boolean
                let done = (i >= self.items.length)
                // 数据确认
                let value = !done ? self.items[i++] : undefined
                // 数据返回
                return {
                    done,
                    value
                }
            },
            return () {
                console.log('提前退出');
                return {
                    done: true
                }
            }
        }
    }
}
for (let item of iteratorObj) {
    console.log(item); // 1
    break;
}

注意:

如果采用抛出异常的方式退出,会先执行 return 方法再抛出异常。

关于 throw 方法会在下篇生成器文章中提到。

Iterator 接口使用场景

除了 for...of 循环会自动调用 iterator 接口之外,还有几个场景也会自动调用

1. 解构赋值

对可迭代对象进行解构赋值时,会默认调用 Symbol.iterator 方法

let map = new Set().add('a').add('b');
let [x, y] = map
console.log(x, y, map) // a b Set(2) {"a", "b"}

由于解构赋值适用于可迭代对象,那么我们对自己自定义的可迭代对象解构赋值试试。

let iteratorObj = {
    items: [1, 2, 'mybj'],
    // 部署Symbol.iterator属性
    [Symbol.iterator]: function () {
        let self = this
        let i = 0
        return {
            next: function () {
                // 类型转化为Boolean
                let done = (i >= self.items.length)
                // 数据确认
                let value = !done ? self.items[i++] : undefined
                // 数据返回
                return {
                    done,
                    value
                }
            }
        }
    }
}
let [a, b, c] = iteratorObj
console.log(a, b, c)// 1 2 'mybj'

成功的实现了解构赋值

2. 扩展运算符

扩展运算符也会默认调用Symbol.iterator方法,可以将当前数据结构转化为数组

// 阮老师的例子
var str = 'hello';
[...str] //  ['h','e','l','l','o']
let arr = ['b', 'c'];
['a', ...arr, 'd']
// ['a', 'b', 'c', 'd']

3. yield*

yield*后面跟的是一个可遍历的结构,它会调用该结构的遍历器接口。

let generator = function* () {
  yield 1;
  yield* [2,3,4];
  yield 5;
}

这里并不是它的主战场,下节说明~

总结

在 ES6 中新增了新的数据结构,为了提供一种统一的遍历方法,新增了 for...of 方式。而 for...of 执行的时候会自动调用迭代器来取值

只有实现了 Iterator 接口的对象才能采用 for...of

迭代器是一个返回迭代器对象的方法

ES6 中很多场景都采用了 Iterator ,可以多注意一下,新的东西往往是向上的。

下一篇将来讲解生成器Generator,持续关注哦!

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