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Iterator 和 for...of 循环

Iterator 和 for...of 循环

作者: magic_pill | 来源:发表于2019-06-10 20:24 被阅读0次

    一、Iterator（遍历器）的概念

    • 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（即依次处理该数据结构的所有成员）。
    • 表示“集合”的数据结构：数组（Array）、对象（Object）、Map 和 Set。开发者还可以组合使用它们，定义自己的数据结构，比如数组的成员是 Map，Map 的成员是对象。
    Iterator 的作用：
    • 为各种数据结构提供一个统一的、简便的访问接口；
    • 使得数据结构的成员能够按某种次序排序；
    • 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。
    Iterator 的遍历过程：
    • 创建一个指针对象，指向当前数据结构的起始位置。遍历器对象本质上，就是一个指针对象。
    • 第一次调用指针对象的next方法，可以将指针指向数据结构的第一个成员。
    • 第二次调用指针对象的next方法，指针就指向数据结构的第二个成员。
    • 不断调用指针对象的next方法，直到它指向数据结构的结束位置。
    function makeIterator(array) {
  var nextIndex = 0;
  return {
    next: function() {
      return nextIndex < array.length ?
        {value: array[nextIndex++], done: false} :
        {value: undefined, done: true};
    }
  };
}
var it = makeIterator(['a', 'b']);
console.log(it.next())  // { value: "a", done: false }
console.log(it.next())  // { value: "b", done: false }
console.log(it.next())  // { value: undefined, done: true }

    说明：定义了一个 makeIterator 遍历器生成函数，它返回一个遍历器对象。对数组执行这个函数，返回数组的遍历器对象 it。

    • 其中，done：false 和 value：undefined 可以省略，上面的 makeIterator 方法可以改写如下：
    function makeIterator(array) {
  var nextIndex = 0;
  return {
    next: function() {
      return nextIndex < array.length ?
        {value: array[nextIndex++]} :
        {done: true};
    }
  };
}

    注：Iterator 只是把接口规格加到数据结构之上，遍历器与它所遍历的那个数据结构，实际上是分开的；完全可以写出没有对应数据结构的遍历器对象，或者说用遍历器对象模拟出数据结构。

    var it = sqrMaker();

console.log(it.next().value) // 0
console.log(it.next().value) // 1
console.log(it.next().value) // 4
console.log(it.next().value) // 9
// ...

function sqrMaker() {
  var index = 0;

  return {
    next: function() {
      return {value: index++ ** 2, done: false};
    }
  };
}

    二、默认 Iterator 接口

    • ES6 规定，默认的 Iterator 接口部署在数据结构的Symbol.iterator属性，或者说，一个数据结构只要具有Symbol.iterator属性，就可以认为是“可遍历的”（iterable）。
    • 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，就会返回一个遍历器。至于属性名Symbol.iterator，它是一个表达式，返回Symbol对象的iterator属性，这是一个预定义好的、类型为 Symbol 的特殊值。
    • 有些数据结构原生具备 Iterator 接口（比如数组），即不用任何处理，就可以被 for...of 循环遍历，因为这些数据结构原生部署了 Symbol.iterator 属性。
      • 原生具备 Iterator 接口的数据结构如下：

        1、Array
        2、Map
        3、Set
        4、String
        5、TypedArray
        6、函数的 arguments 对象
        7、NodeList 对象

      • 举例，数组的 Symbol.iterator 属性： 
            var arr = ['a','b','c','d'];
    var arrayIt = arr[Symbol.iterator]();
    console.log(arrayIt.next());  //{value: "a", done: false}
    console.log(arrayIt.next());  //{value: "b", done: false}
    console.log(arrayIt.next());  //{value: "c", done: false}
    console.log(arrayIt.next());  //{value: "d", done: false}
    console.log(arrayIt.next());  //{value: undefined, done: true}
      • 说明：

        1、变量 array 是一个数组，原生就具有遍历器接口，部署在 array 的 Symbol.iterator 属性上面。所以，调用这个属性，就得到遍历器对象。
        2、对于原生部署 Iterator 接口的数据结构，不用自己写遍历器生成函数，for...of循环会自动遍历它们。除此之外，其他数据结构（主要是对象）的 Iterator 接口，都需要自己在Symbol.iterator属性上面部署，这样才会被for...of循环遍历。

    一个对象如果要具备可被for...of循环调用的 Iterator 接口，就必须在Symbol.iterator的属性上部署遍历器生成方法（原型链上的对象具有该方法也可）：
      class RangeIterator {
    constructor(start, stop) {
      this.value = start;
      this.stop = stop;
    }

    [Symbol.iterator]() { return this; }

    next() {
      var value = this.value;
      if (value < this.stop) {
        this.value++;
        return {done: false, value: value};
      }
      return {done: true, value: undefined};
    }
  }

  function range(start, stop) {
    return new RangeIterator(start, stop);
  }

  for (var value of range(0, 3)) {
    console.log(value); // 0, 1, 2
  }
    • 说明：上面代码是一个类部署 Iterator 接口的写法。Symbol.iterator
      属性对应一个函数，执行后返回当前对象的遍历器对象。
    为对象添加 Iterator 接口的例子：
        var objt = {
      data: [ 'hello', 'world' ],
      [Symbol.iterator]() {
        const self = this;
        let index = 0;
        return {
          next() {
            if (index < self.data.length) {
              return {
                value: self.data[index++],
                done: false
              };
            } else {
              return { value: undefined, done: true };
            }
          }
        };
      }
    };
    var o = objt[Symbol.iterator]()
    console.log(o.next())   // {value: "hello", done: false}
    console.log(o.next())   // {value: "world", done: false}
    console.log(o.next())   // {value: undefined, done: true}
    类数组对象：
    • 存在数值键名和 length 属性；
    • 部署 Iterator 接口，有一个简便方法，就是Symbol.iterator方法直接引用数组的 Iterator 接口。 
        NodeList.prototype[Symbol.iterator] = Array.prototype[Symbol.iterator];
  // 或者
  NodeList.prototype[Symbol.iterator] = [][Symbol.iterator];

  [...document.querySelectorAll('div')] // 可以执行了
      • 说明：NodeList 对象是类似数组的对象，本来就具有遍历接口，可以直接遍历。上面代码中，我们将它的遍历接口改成数组的Symbol.iterator属性，可以看到没有任何影响。
    类似数组的对象调用数组的 Symbol.iterator 方法的例子：
        let iterable = {
      0: 'a',
      1: 'b',
      2: 'c',
      length: 3,
      [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator]
    };
    for (let item of iterable) {
      console.log(item); // 'a', 'b', 'c'
    }
    • 普通对象部署数组的Symbol.iterator方法，并无效果： 
        let iterable2 = {
    a: 'a',
    b: 'b',
    c: 'c',
    length: 3,
    [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator]
  };
  for (let item of iterable2) {
    console.log(item); // undefined, undefined, undefined
  }
    • 如果 Symbol.iterator 方法对应的不是遍历器生成函数（即会返回一个遍历器对象），解释引擎将会报错： 
        var obj2 = {};
  obj2[Symbol.iterator] = () => 1;
  [...obj2] 
  // 编辑器 ----> TypeError: obj2[Symbol.iterator] is not a function
  // 浏览器 ----> TypeError: Result of the Symbol.iterator method is not an object
    • 有了遍历器接口，数据结构就可以用 for...of 循环遍历，也可以使用 while 循环遍历： 
        var $iterator = ['x', 'y', 'z'][Symbol.iterator]();
  var $result = $iterator.next();
  while (!$result.done) {
    var x = $result.value;
    console.log('yjw ------- ', x);
    $result = $iterator.next();
  }

    三、调用 Iterator 接口的场景

    解构赋值：
    • 对数组和 Set 结构进行解构赋值时，会默认调用 Symbol.iterator 方法: 
      var set = new Set().add('a').add('b').add('c');
var [x,y] = set;
console.log('x = ', x, ' ; y = ', y);   
// x =  a  ; y =  b
var [first, ...rest] = set;
console.log('first = ', first, ' ; rest = ', rest);   
// first =  a  ; rest =  [ 'b', 'c' ]

      var arr = ['b', 'd', 'e'];
Array.prototype[Symbol.iterator] = function(){
    const self = this;
    let index = 0;
    return {
      next() {
        if (index < self.length) {
            console.log('yjw ----------> ', index)
          return {
            value: self[index++],
            done: false
          };
        } else {
          return { value: undefined, done: true };
        }
      }
    };
}
var [n1,n2] = arr
// yjw ---------->  0
// yjw ---------->  1
    扩展运算符：
      // 例一
  var str = 'hello';
  [...str] //  ['h','e','l','l','o']

  // 例二
  let arr = ['b', 'c'];
  ['a', ...arr, 'd']
  // ['a', 'b', 'c', 'd']

    补充：只要某个数据结构部署了 Iterator 接口，就可以对它使用扩展运算符，将其转为数组。

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

  var iterator = generator();

  console.log(iterator.next()) // { value: 1, done: false }
  console.log(iterator.next()) // { value: 2, done: false }
  console.log(iterator.next()) // { value: 3, done: false }
  console.log(iterator.next()) // { value: 4, done: false }
  console.log(iterator.next()) // { value: 5, done: false }
  console.log(iterator.next()) // { value: undefined, done: true }
    • 其它场合：
      • 由于数组的遍历会调用遍历器接口，所以任何接受数组作为参数的场合，其实都调用了遍历器接口：

      for...of
      Array.from()
      Map(), Set(), WeakMap(), WeakSet()（比如new Map([['a',1],['b',2]])）
      Promise.all()
      Promise.race()

    四、字符串的 Iterator 接口

    • 字符串是一个类似数组的对象，原生具有 Iterator 接口 
        var someString = "hi";
  console.log(typeof someString[Symbol.iterator])
  // "function"

  var iterator = someString[Symbol.iterator]();
  console.log(iterator.next())  // { value: "h", done: false }
  console.log(iterator.next())  // { value: "i", done: false }
  console.log(iterator.next())  // { value: undefined, done: true }
    • 覆盖字符串原生的 Symbol.iterator 方法，修改遍历器行为 
        var str = new String("hi");

  console.log([...str]) // ["h", "i"]

  str[Symbol.iterator] = function() {
    return {
      next: function() {
        if (this._first) {
          this._first = false;
          console.log('============= yjw ============')
          return { value: "bye", done: false };
        } else {
          return { done: true };
        }
      },
      _first: true
    };
  };

  console.log([...str]) // ["bye"]
  console.log(str) // "hi"

    五、Iterator 接口与 Generator 函数

    • Symbol.iterator方法的最简单实现： 
        var myIterable2 = {
    [Symbol.iterator]: function* () {
      yield 1;
      yield 2;
      yield 3;
    }
  };
  console.log([...myIterable2]) // [1, 2, 3]

  // 或者采用下面的简洁写法

  var obj2 = {
    * [Symbol.iterator]() {
      yield 'hello';
      yield 'world';
    }
  };

  for (let x of obj2) {
    console.log(x);
  }
  // "hello"
  // "world"
    遍历器对象构成条件：
    • next：必须要部署该方法；
    • return：可选的部署方法；
    • throw：主要配合 generator（下一章） 函数使用，一般的遍历对象用不到这个方法。

    六、for...of 循环

    • 一个数据结构只要部署了 Symbol.iterator 属性，就被视为具有 iterator 接口，就可以用 for...of 循环遍历它的成员；

    • 使用范围：数组、Set 和 Map 结构、某些类似数组的对象（比如arguments对象、DOM NodeList 对象）、后文的 Generator 对象，以及字符串。

        var testArr = ['x', 'y', 'z'];
  for (let v of testArr){
      console.log(v)  // x  y   z
  }

  var obj3 = {};
  obj3[Symbol.iterator] = testArr[Symbol.iterator].bind(testArr);

  for(let v of obj3) {
    console.log(v); // x  y   z
  }

    • 可以替代 forEach 方法；

    • for...in 缺点：

      • 只能获取键名，不能获取键值；
      • 数组的键名是数字，但是这里的键名是字符串；
      • 可以返回非数值键名；
      • 优点：可以遍历普通对象。
      • 结论：for...in 主要是为遍历对象设计的，不适用于遍历数组。
        var testArr = ['x', 'y', 'z'];
  testArr.foo = 'abc'

  for (let v of testArr){
      console.log('of ---> ', v)
  }
  
  for (let v in testArr){
      console.log('in ---> ', v)
  }

    • 能正确识别 32 为 UTF-16 字符：

        for (let x of 'a\uD83D\uDC0A') {
    console.log(x);
  }
  // 'a'
  // '\uD83D\uDC0A'

    • 有些类数组的对象没有 Iterator 接口，可以使用 Array.from 方法将其转为数组：

        var arrayLike = { 0: 'a', 1: 'b', length: 2};

  // 报错
  for (let x of arrayLike) {
    console.log(x);
  }

  // 正确
  for (let x of Array.from(arrayLike)) {
    console.log(x);
  }
  // a  b

    • 不能遍历普通的对象，必须部署了 Iterator 接口后才能使用。其它的解决方法：

      // 方案一：
var someObject = {a: 'aa', b: 'bb'};
for (var key of Object.keys(someObject)) {
  console.log(key + ': ' + someObject[key]);
}
// a: aa
// b: bb

// 方案二：
function* entries(obj) {
  for (let key of Object.keys(obj)) {
    yield [key, obj[key]];
  }
}

var obj = {name: 'yijiang', age: '18'};
for (let [key, value] of entries(obj)) {
  console.log(key, '->', value);
}
// name -> yijiang
// age -> 18
    和其它遍历语法的比较：
    • 原始的 for 循环：麻烦； 
        var array = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
  for(let i=0; i < array.length; i++){
      console.log(array[i]);
      if(i>5) break;
  }
  // 1 2 3 4 5 6 7
    • forEach 方法：无法中途跳出 
        var array = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
  array.forEach(v => {
    console.log(v)
    if(v > 5) return;  
  })

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