Generator函数的理解和使用

Generator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案。

一、异步编程

1、所谓“异步”，简单说就是一个任务分成两段，先执行第一段，然后转而执行其他任务，等做好了准备，再回过头执行第二段。

2、异步编程方式：

（1）回调函数

（2）事件监听

（3）发布/订阅者

（4）Promise对象

 

3、所谓回调函数，就是把第二段单独写在一个函数里面，等到重新执行这个任务的时候，就直接调用这个函数。

回调函数的异步方式容易形成多重嵌套，多个异步操作形成了强耦合，只要有一个操作需要修改，它的上层回调函数和下层回调函数，可能都要跟着修改。这种情况就称为”回调函数地狱”（callback hell）。

Promise可以解决callback hell问题，Promise对象允许回调函数的嵌套，改成链式调用。

二、什么是Generator？

语法上，可以把理解成，Generator 函数是一个状态机，封装了多个内部状态。

形式上，Generator 函数是一个普通函数。

整个Generator函数就是一个封装的异步任务，或者说是异步任务的容器，异步操作需要暂停的地方，都用yield语句。

Generator函数特征：

（1）function 关键字和函数之间有一个星号(*),且内部使用yield表达式，定义不同的内部状态。

（2）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。

 

但是，调用Generator函数后，函数并不执行，返回的也不是函数执行后的结果，而是一个指向内部状态的指针对象。

下一步，必须调用遍历器对象的next方法，使得指针移向下一个状态。即：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。

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。

Generator函数的暂停执行的效果，意味着可以把异步操作写在yield语句里面，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语句下面，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。

四、yield表达式和next()方法

Generator 函数返回的遍历器对象，只有调用next方法才会遍历下一个内部状态，所以其实提供了一种可以暂停执行的函数。

yield表达式就是暂停标志。

yield表达式后面的表达式，只有当调用next方法、内部指针指向该语句时才会执行。

使用yield需注意：

（1）yield语句只能用于function* 的作用域，如果function* 的内部还定义了其他的普通函数，则函数内部不允许使用yield语句。

（2）yield语句如果参与运算，必须用括号括起来。

return方法跟next方法的区别:

1)return终结遍历，之后的yield语句都失效；next返回本次yield语句的返回值。

2)return没有参数的时候，返回{ value: undefined, done: true }；next没有参数的时候返回本次yield语句的返回值。

3)return有参数的时候，覆盖本次yield语句的返回值，也就是说，返回{ value: 参数, done: true }；next有参数的时候，覆盖上次yield语句的返回值，返回值可能跟参数有关（参数参与计算的话），也可能跟参数无关（参数不参与计算）。

 

遍历器对象的next方法的运行逻辑：

（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。

 

next()方法参数 
表示上一个yield表达式的返回值，所以在第一次使用next方法时，传递参数是无效的。V8 引擎直接忽略第一次使用next方法时的参数，只有从第二次使用next方法开始，参数才是有效的。从语义上讲，第一个next方法用来启动遍历器对象，所以不用带有参数。

for…of循环 
可以自动遍历 Generator 函数时生成的Iterator对象，且此时不再需要调用next方法。一旦next方法的返回对象的done属性为true，for…of循环就会中止，且不包含该返回对象。

示例理解 Generator：

// 定义一个Generator函数
function* foo(x) {
  var y = 2 * (yield (x + 1));
  var z = yield (y / 3);
  return (x + y + z);
}

var a = foo(5);
console.log(a.next()); // Object{value:6, done:false} 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
console.log(a.next()); // Object{value:NaN, done:false} 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。
console.log(a.next()); // Object{value:NaN, done:true}

var b = foo(5);
console.log(b.next());   // {value:6, done:false } 第一次调用b的next方法时，返回x+1的值6
console.log(b.next(12)); // {value:8, done:false } 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；
console.log(b.next(13)); // {value:42, done:true } 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。

五、Genarator函数使用示例

1、输出斐波那契数列

function *fibonacci(){
    let [pre, cur] = [0,1];
    for(;;){
        [pre, cur] = [cur, pre+cur];
        yield cur;
    }
}
for(let n of fibonacci()){
    if( n>1000 )
        break;
    console.log(n);
}

2、遍历完全二叉树

function* preOrder(root){ // 前序遍历
    if(root){
        yield  root.mid;
        yield* preOrder(root.left);
        yield* preOrder(root.right);
    }
}
function* inOrder(root){  // 中序遍历
    if(root){
        yield* inOrder(root.left);
        yield  root.mid;
        yield* inOrder(root.right);
    }
}
function* postOrder(root){ // 后序遍历
    if(root){
        yield* postOrder(root.left);
        yield* postOrder(root.right);
        yield  root.mid;
    }
}
function Node(left, mid, right){  // 二叉树构造函数
    this.left = left;
    this.mid = mid;
    this.right = right;
}
function binaryTree(arr){         // 生成二叉树
    if(arr.length == 1){
        return new Node(null, arr[0], null);
    }
    return new Node(binaryTree(arr[0]), arr[1], binaryTree(arr[2]));
}

// 完全二叉树节点
let bTree = binaryTree([[['d'], 'b', ['e']], 'a', [['f'], 'c', ['g']]]);

// 遍历结果
var preResult = [];
for(let node of preOrder(bTree)){  // 前序遍历结果
    preResult.push(node);
}
console.log(preResult);            // (7) ["a", "b", "d", "e", "c", "f", "g"]

var inResult = [];
for(let node of inOrder(bTree)){   // 中序遍历结果
    inResult.push(node);
}
console.log(inResult);              // (7) ["d", "b", "e", "a", "f", "c", "g"]

var postResult = [];
for(let node of postOrder(bTree)){  // 后序遍历结果
    postResult.push(node);
}
console.log(postResult);            // (7) ["d", "e", "b", "f", "g", "c", "a"]

3、 Genarator 逐行读取文本文件

function* readFileByLine(){
    let file = new FileReader("a.txt");
    try{
        while(!file.eof){
            yield parseInt(file.readLine(), 10); // 使用yield表达式可以手动逐行读取文件
        }
    }finally{
        file.close();
    }
}

var r = readFileByLine();
r.next();

4、Genarator 部署Ajax操作

function* main(){ // 通过 Ajax 操作获取数据
    var result = yield request("http://some.url");
    var res = JSON.parse(result);
    console.log(res.value);
}
function request(url){
    makeAjaxCall(url, function(res){
        it.next(res);
    })
}
var it = main();
console.log(it.next());

 

5、 Genarator 对任意对象部署Iterator接口

function* deployObjectInterface(obj){
    let keys = Object.keys(obj);
    for(let i=0; i<keys.length; i++){
        let key = keys[i];
        yield [key, obj[key]];
    }
}
let obj = {name:"Cynthia", age:21 };
for(let[key, value] of deployObjectInterface(obj)){
    console.log(key, value); 
}
// name Cynthia
// age 21

6、Genarator 对数组部署Iterator接口

function* deployArrayInterface(arr){
    var nextIndex = 0;
    while(nextIndex < arr.length){
        yield arr[nextIndex++];
    }
}
var arr = deployArrayInterface(['name', 'age']);

console.log(arr.next());       // {value: "name", done: false}
console.log(arr.next().value); // name
console.log(arr.next().done);  // false

console.log(arr.next().value); // age
console.log(arr.next().done);  // true

console.log(arr.next().value); // undefined
console.log(arr.next().done);  // true