ES6 – Generator函数

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一、什么是 Generator 函数
Generator 函数是 ES6 标准中提出的一种异步编程的解决方案。这种函数与普通函数最大的区别在于它可以暂停执行,又可以从暂停的位置恢复继续执行。
从语法上看,Generator 函数就是一个状态机,封装了许多内部状态。
从实质上看,Generator 函数就是一个遍历器对象生成器。(关于遍历器对象,可以参考阮一峰老师的这篇文章)Generator 函数返回一个遍历器对象,遍历这个对象,就可以依次得到函数内部的每一个状态。
二、基本语法
1、定义 Generator 函数
定义一个 Generator 函数和定义一个普通函数的区别在于:

function 关键字和函数名之间有一个 *(星号)。
函数内部使用 yield 来定义每一个函数内部的状态。
如果函数内部有 return 语句,那么他就是函数内部的最后一个状态。

来看一个简单的例子:
// 定义
function* sayHello() {
yield ‘hello’;
yield ‘world’;
return ‘ending’;
}
// 调用
// 注意,hw 获取到的值是一个遍历器对象
let g = sayHello();
上面的例子,定义了一个名为 sayHello 的 Generator 函数,它内部有两个 yield 表达式和一个 return 表达式。所以,该函数内部有三个状态:hello,world 和 return 语句(结束执行)。最后,调用这个函数,得到一个遍历器对象并赋值给变量 g。
Generator 函数的调用方法与普通函数完全一样,函数名 ()。不同的是:

函数调用后,内部代码(从第一行开始)都不会立即执行。
函数调用后会有一个返回值,这个值是一个指向内部状态的指针对象,实质就是一个包含函数内部状态的遍历器对象。

Generator 函数调用后不会立即执行,那么,我们如何让它开始执行内部的代码呢?又如何获取它内部的每一个状态呢?此时,我们必须调用返回的生成器对象的.next() 方法,才能开始代码的执行,并且使得指针移向下一个状态。
以上面的例子为例:
g.next();
// {value: ‘hello’, done: false}
g.next();
// {value: ‘world’, done: false}
g.next();
// {value: ‘ending’, done: true}
g.next();
// {value: undefined, done: true}
上面的代码中,一共调用了四次 g 这个遍历器对象的.next() 方法。第一次调用,sayHello 这个 Generator 函数开始执行,直到遇到第一个 yield 表达式就会暂停执行。.next() 方法会返回一个对象,它的 value 属性就是当前 yield 表达式的值 hello,done 属性的值 false,表示遍历还没有结束。
第二次再调用.next(),就会执行到第二个 yield 表达式处,并暂停执行,返回对应的对象。
第三次调用.next(),函数执行到最后的 return 语句,此时标志着遍历器对象 g 遍历结束,所以返回的对象中 value 属性值就是 return 后面所跟的值 ending,done 属性值为 true,表示遍历已经结束。
第四次以及后面在调用.next() 方法,返回的都会是 {value: undefined, done: true}。
2、yield 表达式
由 Generator 函数返回的遍历器对象,只有调用.next() 方法才会遍历到下一个内部状态,所以这其实是提供了一种可以暂停执行的函数,yield 表达式就是暂停标志。
遍历器对象的.next() 方法的运行逻辑如下。

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

值得注意的是:
yield 关键字只能出现在 Generator 函数中,出现在别的函数中会报错。
// 出现在普通函数中,报错
(function () {
yield ‘hello’;
})()

// forEach 不是 Generator 函数,报错
[1, 2, 3, 4, 5].forEach(val => {
yield val
});

yield 关键字后面跟的表达式,是惰性求值的。只有当调用.next() 方法、内部状态暂停到当前 yield 时,才会计算其后面跟的表达式的值。这等于为 JavaScript 提供了手动的“惰性求值”的语法功能。
function* step() {
yield ‘step1’;

// 下面的 yield 后面的表达式不会立即求值,
// 只有暂停到这一行时,才会计算表达式的值。
yield ‘step’ + 2;

yield ‘setp3’;
return ‘end’;
}

yield 表达式本身是没有返回值的,或者说它的返回值为 undefined。使用.next() 传参可以为其设置返回值。(后面会讲到)
function* gen() {
for (let i = 0; i < 5; i++) {
let res = yield; // yield 表达式本身没有返回值
console.log(res); // undefined
}
}
let g = gen();
g.next(); // {value: 0, done: false}
g.next(); // {value: 1, done: false}
g.next(); // {value: 2, done: false}
yield 与 return 的异同:
相同点:
两者都能返回跟在其后面的表达式的值。
不同点:

yield 表达式只是暂停函数向后执行,return 是直接结束函数执行。
yield 表达式可以出现多次,后面还可以有代码。return 只能出现一次,后面的代码不会执行,在一些情况下还会报错。
正常函数只能返回一个值,因为只能执行一次 return。Generator 函数可以返回一系列的值,因为可以有任意多个 yield。

3、.next() 方法传参
前面我们说到过,yield 表达式自身没有返回值,或者说返回值永远是 undefined。但是,我们可以通过给.next() 方法传入一个参数,来设置上一个(是上一个)yield 表达式返回值。
来看一个例子:
function* conoleNum() {
console.log(‘Started’);
console.log(`data: ${yield}`);
console.log(`data: ${yield}`);
return ‘Ending’;
}
let g = conoleNum();

g.next(); // 控制台输出:’Started’

g.next(‘a’); // 控制台输出:’data: a’
// 不传入参数 ’a’,就会输出 ’data: undefined’

g.next(‘b’); // 控制台输出:’data: b’
// 不传入参数 ’a’,就会输出 ’data: undefined’
上面的例子,需要强调一个不易理解的地方。
第一次调用.next(),此时函数暂停在代码第三行的 yield 表达式处。记得吗?yield 会暂停函数执行,此时打印它的 console.log(),也就是代码第三行的 console,由于暂停并没有被执行,所以不会打印出结果,只输出了代码第二行的 ’Started’。
当第二次调用.next() 方法时,传入参数 ’a’,函数暂停在代码第四行的 yield 语句处。此时参数 ’a’ 会被当做上一个 yield 表达式的返回值,也就是代码第三行的 yiled 表达式的返回值,所以此时控制台输出 ’data: a’。而代码第四行的 console.log() 由于暂停,没有被输出。
第三次调用,同理。所以输出 ’data: b’。
4、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。
function* gen() {
try {
yield;
} catch (e) {
console.log(‘ 内部捕获 ’, e);
}
};

var g = gen();
// 下面执行一次.next()
// 是为了让 gen 函数体执行进入 try 语句中的 yield 处
// 这样抛出错误,gen 函数内部的 catch 语句才能捕获错误
g.next();

try {
g.throw(‘a’);
g.throw(‘b’);
} catch (e) {
console.log(‘ 外部捕获 ’, e);
}
上面例子中,遍历器对象 g 在 gen 函数体外连续抛出两个错误。第一个错误被 gen 函数体内的 catch 语句捕获。g 第二次抛出错误,由于 gen 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,所以这个错误就会被抛出 gen 函数体,被函数体外的 catch 语句捕获。
值得注意的是:

如果 Generator 函数内部没有部署 try…catch 代码块,那么遍历器对象的 throw 方法抛出的错误,将被外部 try…catch 代码块捕获。
如果 Generator 函数内部和外部都没有部署 try…catch 代码块,那么程序将报错,直接中断执行。

遍历器对象的 throw 方法被捕获以后,会附带执行一次.next() 方法,代码执行会暂停到下一条 yield 表达式处。看下面这个例子:
function* gen(){
try {
yield console.log(‘a’);
} catch (e) {
console.log(e); // ‘Error’
}
yield console.log(‘b’);
yield console.log(‘c’);
}
var g = gen();

g.next(); // 控制台输出:’a’

g.throw(‘Error’); // 控制台输出:’b’
// throw 的错误被内部 catch 语句捕获,
// 会自动在执行一次 g.next()

g.next(); // 控制台输出:’c’
5、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,并且直接结束对遍历器对象的遍历。
function* gen() {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
}
var g = gen();

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

// 提前结束对 g 的遍历。尽管 yield 还没有执行完
// 此时 done 属性值为 true,说明遍历结束
g.return(‘foo’); // {value: “foo”, done: true}

g.next(); // { value: undefined, done: true}
如果.return() 方法调用时,不提供参数,则返回值的 value 属性为 undefined。
6、yield* 表达式
yield* 用来在一个 Generator 函数里面执行另一个 Generator 函数。
如果在一个 Generator 函数内部,直接调用另一个 Generator 函数,默认情况下是没有效果的。
function* gen1() {
yield ‘a’;
yield ‘b’;
}
function* gen2() {
yield ‘x’;
// 直接调用 gen1()
gen1();
yield ‘y’;
}
// 遍历器对象可以使用 for…of 遍历所有状态
for (let v of gen2()){
只输出了 gen1 的状态
console.log(v); // ‘x’ ‘y’
}
上面的例子中,gen1 和 gen2 都是 Generator 函数,在 gen2 里面直接调用 gen1,是不会有效果的。
这个就需要用到 yield* 表达式。
function* gen1() {
yield ‘a’;
yield ‘b’;
}
function* gen2() {
yield ‘x’;
// 用 yield* 调用 gen1()
yield* gen1();
yield ‘y’;
}

for (let v of gen2()){
输出了 gen1、gen2 的状态
console.log(v); // ‘x’ ‘a’ ‘b’ ‘y’
}
小节
本文主要讲解 Generator 函数的基本语法和一些细节,Generator 函数的定义、yield 表达式、.next() 方法及传参、.throw() 方法、.return() 方法以及 yield* 表达式。
文章开头讲到,Generator 函数时 ES6 提出的异步编程的一种解决方案。在实际应用中,一般在 yield 关键字后面会跟随一个异步操作,当异步操作成功返回后调用.next() 方法,将异步流程交给下一个 yield 表达式。具体关于 Generator 函数的异步应用,大家可以参考阮一峰老师的这篇文章,或参考其他网上资料,继续深入学习。

正文完
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