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生成器

ES6 新增的結構，可以在一個函數塊內暫停和恢復代碼執行，可以自定義迭代器和實現協程

相關代碼 →

生成器基礎

生成器的形式是一個函數，函數名稱前加一個星號*
可以定義函數的地方，都可以定義生成器（箭頭函數除外）

function* generatorFn() {} // 生成器函數聲明
let gfn = function* () {} // 生成器函數表達式
let foo = {
  *generatorFn() {}, // 生成器函數作為對象字面量方法
}
class Foo {
  *generatorFn() {} // 生成器函數作為類實例方法
}
class FooStatic {
  static *generatorFn() {} // 生成器函數作為類靜態方法
}

調用生成器函數會產生一個生成器對象，生成器對象實現了 Iterator 接口，具有next()方法

const g = generatorFn() // 調用生成器函數，產生生成器對象
console.log(g) // generatorFn {<suspended>}，生成器對象
console.log(g.next) // 生成器對象具有next()方法

next()方法的返回值類似於迭代器，有done 屬性和value 屬性
函數體為空的生成器調用一次next()就會達到done:true狀態

console.log(g.next()) // { value: undefined, done: true }，函數體為空

可以通過生成器函數的返回值指定value的返回值（默認為 undefined）

function* generatorFn2() {
  return 'foo'
}
const g2 = generatorFn2()
console.log(g2.next()) // { value: 'foo', done: true }
console.log(g2.next()) // { value: undefined, done: true }，耗盡

生成器函數只會在初次調用next()方法後開始執行

function* generatorFn3() {
  console.log('生成器函數開始執行')
}
const g3 = generatorFn3() // 調用生成器函數，產生生成器對象（生成器函數還未執行，不打印日誌）
g3.next() // '生成器函數開始執行'，初次調用next()方法，生成器函數開始執行，打印日誌

生成器對象實現了 Iterable 接口，其默認迭代器是自引用的

function* generatorFn4() {}
console.log(generatorFn4) // ƒ* generatorFn4() {}，生成器函數

const g4 = generatorFn4()
console.log(g4) // generatorFn4 {<suspended>}，生成器對象

console.log(g4[Symbol.iterator]) // ƒ [Symbol.iterator]() { [native code] }，迭代器工廠函數
console.log(g4[Symbol.iterator]()) // generatorFn4 {<suspended>}，迭代器

console.log(g4 === g4[Symbol.iterator]()) // true，生成器對象的默認迭代器是自引用的

通過 yield 中斷執行

yield關鍵字可以讓生成器停止和開始執行：
- 生成器遇到yield關鍵字之前正常執行
- 遇到yield關鍵字後停止執行，函數作用域的狀態被保留
- 停止執行的生成器函數通過生成器對象調用next()方法恢復執行

function* generatorFn5() {
  yield
}
let g5 = generatorFn5()
console.log(g5.next()) // { value: undefined, done: false }，yield生成的值
console.log(g5.next()) // { value: undefined, done: true }，恢復執行生成的值

yield關鍵字與函數的return語句作用相似，其生成的值會出現在next()方法返回的對象裏，但done的狀態不同：
- 通過yield關鍵字退出的生成器函數會處在done:false狀態
- 通過return關鍵字退出的生成器函數會處在done:true狀態

function* generatorFn6() {
  yield 'foo'
  yield 'bar'
  return 'baz'
}
let g6 = generatorFn6()
console.log(g6.next()) // { value: 'foo', done: false }，yield關鍵字退出
console.log(g6.next()) // { value: 'bar', done: false }，yield關鍵字退出
console.log(g6.next()) // { value: 'baz', done: true }，return關鍵字退出

同一個生成器函數的不同生成器對象之間沒有聯繫，一個生成器對象上調用next()方法不影響其他生成器

let g7 = generatorFn6() // 生成器對象g7
let g8 = generatorFn6() // 生成器對象g8

console.log(g7.next()) // { value: 'foo', done: false }
console.log(g8.next()) // { value: 'foo', done: false }
console.log(g8.next()) // { value: 'bar', done: false }
console.log(g7.next()) // { value: 'bar', done: false }

yield關鍵字必須在生成器函數內部，直接位於生成器函數定義中使用，用在其他地方或嵌套的非生成器函數會報錯

function* validGeneratorFn() {
  yield 'result'
}
function* invalidGeneratorFnA() {
  function a() {
    yield 'result' // SyntaxError: Unexpected string
  }
}
function* invalidGeneratorFnB() {
  const b = () => {
    yield 'result' // SyntaxError: Unexpected string
  }
}
function* invalidGeneratorFnC() {
  ;(() => {
    yield 'result' // SyntaxError: Unexpected string
  })()
}

生成器對象作為可迭代對象

把生成對象當成可迭代對象

function* generatorFn7() {
  // 生成器函數
  yield 1
  yield 2
  yield 3
}
for (const x of generatorFn7()) {
  // 調用生成器函數generatorFn7，generatorFn7()是生成器對象
  console.log(x)
  /* 
    1
    2
    3
  */
}

使用生成器控制迭代循環的次數

function* nTimes(n) {
  while (n--) {
    console.log(n)
    yield
  }
}
for (let _ of nTimes(3)) {
  console.log(_)
  /* 
    2，第1次循環n
    undefined，第1次循環yield
    1，第2次循環n
    undefined，第2次循環yield
    0，第3次循環n
    undefined，第3次循環yield
  */
}

使用 yield 實現輸入和輸出

除了作為函數的中間返回語句使用，yield關鍵字還可以作為函數的中間參數使用
- 上一次讓生成器函數暫停的yield關鍵字會接收到傳給next()方法的第一個值
- 第一次調用next()傳入的值不會被使用，因為僅僅是為了開始執行生成器函數

function* generatorFn8() {
  console.log(yield)
  console.log(yield)
  console.log(yield)
}
let g9 = generatorFn8() // 調用生成器函數，產生生成器對象
g9.next('bar') // 第一次調用next()的值不會被使用，僅作為開始執行生成器函數
g9.next('baz') // 'baz'，調用next()傳入baz，參數作為交給同一個yield的值
g9.next('qux') // 'qux'，調用next()傳入qux，參數作為交給同一個yield的值

yield關鍵字同時用於輸入和輸出（與return關鍵字同時使用）
- next()方法沒有參數，生成器函數直到遇到yield關鍵字停止執行
- next()方法有參數，參數作為交給同一個 yield 的值，生成器函數執行return返回本次傳入的值

function* generatorFn9() {
  return yield 'foo'
}
let g10 = generatorFn9()
console.log(g10.next()) // { value: 'foo', done: false }，next()沒有參數，遇到yield關鍵字暫停執行，並計算要產生的值
console.log(g10.next('bar')) // { value: 'bar', done: true }，next()有參數，參數作為交給同一個yield的值，相當於return 'bar'

yield關鍵字多次使用

function* generatorFn10() {
  for (let i = 0; ; i++) {
    yield i
  }
}
let g11 = generatorFn10()
console.log(g11.next()) // { value: 0, done: false }
console.log(g11.next()) // { value: 1, done: false }
console.log(g11.next()) // { value: 2, done: false }
console.log(g11.next()) // { value: 3, done: false }

根據迭代次數產生相應索引

function* nTimes(n) {
  let i = 0
  while (n--) {
    yield i++
  }
}
for (let x of nTimes(3)) {
  console.log(x)
  /* 
    0
    1
    2
  */
}

使用生成器實現範圍

function* range(start, end) {
  while (end > start) {
    yield start++
  }
}
for (const x of range(4, 7)) {
  console.log(x)
  /* 
    4
    5
    6
  */
}

使用生成器填充數組

function* zeros(n) {
  while (n--) {
    yield 0
  }
}
console.log(zeros(8)) // zeros {<suspended>}，生成器對象
console.log(Array.from(zeros(8))) // [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]，生成器對象作為可迭代對象

使用生成器實現斐波那契數列

function* fibonacci() {
  let arr = [0, 1]
  let [prev, curr] = arr
  while (true) {
    ;[prev, curr] = [curr, prev + curr]
    arr.push(curr)
    yield arr
  }
}
function Fibonacci(n) {
  if (n === 1) {
    // 第1項
    return 0
  } else if (n === 2 || n === 3) {
    // 第2、3項
    return 1
  } else {
    // 第4項或之後
    let num = 0
    const fibo = fibonacci()
    for (let i = 3; i <= n; i++) {
      num = fibo.next().value
    }
    return num
  }
}
console.log(Fibonacci(8).join()) // 0,1,1,2,3,5,8,13

產生可迭代對象

用星號*增強yield，讓其能夠迭代一個可迭代對象，yield*將一個可迭代對象序列化為一連串單獨產出的值

function* generatorFn11() {
  yield* [1, 2, 3]
}
let g12 = generatorFn11()
for (const x of generatorFn11()) {
  console.log(x)
  /* 
    1
    2
    3
  */
}

// 等價於
function* generatorFn11() {
  for (const x of [1, 2, 3]) {
    yield x
  }
}

yield*的值是關聯迭代器返回done:true時value的屬性：

對於普通迭代器，done:true代表迭代器耗盡，這個值是 undefined

function* generatorFn12() {
  console.log('iterValue', yield* [1, 2, 3])
}
for (const x of generatorFn12()) {
  console.log('value', x)
  /* 
  value 1
  value 2
  value 3
  iterValue undefined
*/
}

對於生成器函數產生的迭代器，done:true的值是return 返回的值（沒有 return 值則返回 undefined）

function* innerGeneratorFn() {
  yield 'foo'
  return 'bar'
}
function* outerGeneratorFn() {
  console.log('iterValue', yield* innerGeneratorFn())
}
for (const x of outerGeneratorFn()) {
  console.log('value', x)
  /* 
  value foo
  iterValue bar
*/
}

使用 `yield*`實現遞歸算法

用yield*實現遞歸，此時生成器可以產生自身

function* nTimes(n) {
  if (n > 0) {
    yield* nTimes(n - 1) // 生成器對象作為可迭代對象
    yield n
  }
}
for (const x of nTimes(3)) {
  console.log(x)
  /*
    1
    2
    3
  */
}

生成器作為默認迭代器

生成器對象實現了Iterable接口，生成器函數和默認迭代器被調用之後都產生迭代器

class Foo2 {
  // Foo既是迭代器，又是生成器函數
  constructor() {
    this.values = [1, 2, 3]
  }
  *[Symbol.iterator]() {
    yield* this.values
  }
}
const f = new Foo2() // 產生可迭代的生成器對象
for (const x of f) {
  console.log(x)
  /* 
    1
    2
    3
  */
}

提前終止生成器

一個實現Iterator接口的對象一定有next()方法，還有一個可選的return()方法，生成器還有第三個方法throw()
return()和throw()都可以用於強制生成器進入關閉狀態

function* generatorFn13() {}
let g13 = generatorFn13() // 生成器對象

console.log(g13.next) // ƒ next() { [native code] }
console.log(g13.return) // ƒ return() { [native code] }
console.log(g13.throw) // ƒ throw() { [native code] }

return

return()方法返回種種迭代器對象的值（即 return()方法的參數）

function* generatorFn14() {
  yield* [1, 2, 3]
}
let g14 = generatorFn14()

console.log(g14) // generatorFn14 {<suspended>}
console.log(g14.return(5)) // {value: 5, done: true}
console.log(g14) // generatorFn14 {<closed>}

通過return()方法進入關閉狀態的生成器對象，後續調用next()都會顯示done:true狀態，後續提供的任何返回值都不再被存儲或傳播

console.log(g14.next()) // { value: undefined, done: true }，已經調用過return()
console.log(g14.next()) // { value: undefined, done: true }
console.log(g14.next()) // { value: undefined, done: true }

for-of等內置語言結構會忽略狀態為done:true的迭代器對象內部返回的值（忽略 undefined）

let g15 = generatorFn14()
for (const x of g15) {
  x > 1 && g15.return() // x大於1則停止生成器
  console.log(x)
  /* 
    1
    2
    自動忽略done:true返回的value(undefined)
  */
}

throw

throw()方法會在暫停的時候，將一個提供的錯誤注入到生成器對象中

如果錯誤未被處理，則生成器關閉

function* generatorFn15() {
  yield* [1, 2, 3]
}
let g16 = generatorFn15()

console.log(g16) // generatorFn15 {<suspended>}
try {
  g16.throw('foo') // 注入錯誤
} catch (err) {
  console.log(err) // 'foo'
}
console.log(g16) // generatorFn15 {<closed>}，錯誤未被處理，生成器關閉

如果錯誤在生成器函數內部處理，則生成器不會關閉，且可以恢復執行；錯誤處理會跳過對應的yield

function* generatorFn16() {
  for (const x of [1, 2, 3]) {
    // 錯誤在生成器的try/catch塊中拋出 -> （生成器對象已開始執行）在生成器內部被捕獲
    // 若生成器對象未開始執行，則throw()拋出的錯誤不會在生成器內部被捕獲
    try {
      yield x // 在yield關鍵字處暫停執行
    } catch (err) {
      console.log(err) // 'foo'
    }
  }
}
let g17 = generatorFn16()

console.log(g17.next()) // { value: 1, done: false }
g17.throw('foo') // 注入錯誤
console.log(g17.next()) // { value: 3, done: false }，跳過對應的yield

總結 & 問點

什麼是生成器？哪些函數可以定義生成器？
如何獲取生成器對象？如何指定生成器 next()方法的 value 返回值？生成器函數什麼時候開始執行？
如何理解“生成器對象的默認迭代器是自引用”的？
yield 關鍵字在生成器中的作用是什麼？其和 return 關鍵字的返回值有什麼不同
同一個生成器方法生成的不同生成器對象之間有聯繫麼？
請使用生成器函數和 yield 關鍵字，分別用代碼實現以下功能：
- 迭代 5 次，獲取每次迭代值和索引
- 獲取大於 3 小於 9 的整數
- 從 1 開始，填充長度為 6 的自增數組
- 求出斐波那契數列第 20 項數字的值（從 0 算起）
yield*的作用是什麼？在普通迭代器、生成器函數產生的迭代器中，yield*的值分別是什麼？
如何將生成器作為默認迭代器？return()和 throw()方法提前終止生成器的用法分別是什麼？