Iterator和for...of循环

Iterator(遍历器)的概念

JavaScript原有的表示“集合”的数据结构,主要是数组(Array)和对象(Object),ES6又添加了Map和Set。

遍历器(Iterator)就是这样一种机制。它是一种接口,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)。

Iterator的作用有三个:一是为各种数据结构,提供一个统一的、简便的访问接口;二是使得数据结构的成员能够按某种次序排列;三是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的遍历过程是这样的。

(1)创建一个指针对象,指向当前数据结构的起始位置。也就是说,遍历器对象本质上,就是一个指针对象。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

每一次调用next方法,都会返回数据结构的当前成员的信息。具体来说,就是返回一个包含value和done两个属性的对象。其中,value属性是当前成员的值,done属性是一个布尔值,表示遍历是否结束。

数据结构的默认Iterator接口

一种数据结构只要部署了Iterator接口,我们就称这种数据结构是”可遍历的“(iterable)。

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)。

在ES6中,有三类数据结构原生具备Iterator接口:数组、某些类似数组的对象、Set和Map结构。

let arr = ['a', 'b', 'c'];
let iter = arr[Symbol.iterator]();

iter.next() // { value: 'a', done: false }
iter.next() // { value: 'b', done: false }
iter.next() // { value: 'c', done: false }
iter.next() // { value: undefined, done: true }

上面提到,原生就部署Iterator接口的数据结构有三类,对于这三类数据结构,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。

对象(Object)之所以没有默认部署Iterator接口,是因为对象的哪个属性先遍历,哪个属性后遍历是不确定的,需要开发者手动指定。本质上,遍历器是一种线性处理,对于任何非线性的数据结构,部署遍历器接口,就等于部署一种线性转换。不过,严格地说,对象部署遍历器接口并不是很必要,因为这时对象实际上被当作Map结构使用,ES5没有Map结构,而ES6原生提供了。

对于类似数组的对象(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。

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'
}

注意,普通对象部署数组的Symbol.iterator方法,并无效果。

let iterable = {
  a: 'a',
  b: 'b',
  c: 'c',
  length: 3,
  [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator]
};
for (let item of iterable) {
  console.log(item); // undefined, undefined, undefined
}

调用Iterator接口的场合

有一些场合会默认调用Iterator接口(即Symbol.iterator方法),除了下文会介绍的for...of循环,还有几个别的场合。

(1)解构赋值

let set = new Set().add('a').add('b').add('c');

let [x,y] = set;
// x='a'; y='b'

let [first, ...rest] = set;
// first='a'; rest=['b','c'];

(2)扩展运算符

扩展运算符(...)也会调用默认的iterator接口。

// 例一
var str = 'hello';
[...str] //  ['h','e','l','l','o']

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

实际上,这提供了一种简便机制,可以将任何部署了Iterator接口的数据结构,转为数组。也就是说,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。

let arr = [...iterable];

(3)yield*

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

var iterator = generator();

iterator.next() // { value: 1, done: false }
iterator.next() // { value: 2, done: false }
iterator.next() // { value: 3, done: false }
iterator.next() // { value: 4, done: false }
iterator.next() // { value: 5, done: false }
iterator.next() // { value: undefined, done: true }

(4)其他场合

for...of

Array.from()

Map(), Set(), WeakMap(), WeakSet()(比如new Map([['a',1],['b',2]]))

Promise.all()

Promise.race()

字符串的Iterator接口

var someString = "hi";
typeof someString[Symbol.iterator]
// "function"

var iterator = someString[Symbol.iterator]();

iterator.next()  // { value: "h", done: false }
iterator.next()  // { value: "i", done: false }
iterator.next()  // { value: undefined, done: true }
var someString = "hi";
typeof someString[Symbol.iterator]
// "function"

var iterator = someString[Symbol.iterator]();

iterator.next()  // { value: "h", done: false }
iterator.next()  // { value: "i", done: false }
iterator.next()  // { value: undefined, done: true }

Iterator接口与Generator函数

var myIterable = {};

myIterable[Symbol.iterator] = function* () {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
};
[...myIterable] // [1, 2, 3]

// 或者采用下面的简洁写法

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

for (let x of obj) {
  console.log(x);
}
// hello
// world

遍历器对象的return(),throw()

return方法的使用场合是,如果for...of循环提前退出(通常是因为出错,或者有break语句或continue语句),就会调用return方法。如果一个对象在完成遍历前,需要清理或释放资源,就可以部署return方法。

数组

const arr = ['red', 'green', 'blue'];

for(let v of arr) {
  console.log(v); // red green blue
}

const obj = {};
obj[Symbol.iterator] = arr[Symbol.iterator].bind(arr);

for(let v of obj) {
  console.log(v); // red green blue
}

上面代码中,空对象obj部署了数组arr的Symbol.iterator属性,结果obj的for...of循环,产生了与arr完全一样的结果

for...of循环可以代替数组实例的forEach方法。

const arr = ['red', 'green', 'blue'];

arr.forEach(function (element, index) {
  console.log(element); // red green blue
  console.log(index);   // 0 1 2
});

JavaScript原有的for...in循环,只能获得对象的键名,不能直接获取键值。ES6提供for...of循环,允许遍历获得键值。

var arr = ['a', 'b', 'c', 'd'];

for (let a in arr) {
  console.log(a); // 0 1 2 3
}

for (let a of arr) {
  console.log(a); // a b c d
}

上面代码表明,for...in循环读取键名,for...of循环读取键值。如果要通过for...of循环,获取数组的索引,可以借助数组实例的entries方法和keys方法

for...of循环调用遍历器接口,数组的遍历器接口只返回具有数字索引的属性。这一点跟for...in循环也不一样。


let arr = [3, 5, 7];
arr.foo = 'hello';

for (let i in arr) {
  console.log(i); // "0", "1", "2", "foo"
}

for (let i of arr) {
  console.log(i); //  "3", "5", "7"
}

上面代码中,for...of循环不会返回数组arr的foo属性。

Set和Map结构

ar engines = new Set(["Gecko", "Trident", "Webkit", "Webkit"]);
for (var e of engines) {
  console.log(e);
}
// Gecko
// Trident
// Webkit

var es6 = new Map();
es6.set("edition", 6);
es6.set("committee", "TC39");
es6.set("standard", "ECMA-262");
for (var [name, value] of es6) {
  console.log(name + ": " + value);
}
// edition: 6
// committee: TC39
// standard: ECMA-262

计算生成的数据结构

entries() 返回一个遍历器对象,用来遍历[键名, 键值]组成的数组。对于数组,键名就是索引值;对于 Set,键名与键值相同。Map 结构的 Iterator 接口,默认就是调用entries方法。

keys() 返回一个遍历器对象,用来遍历所有的键名。

values() 返回一个遍历器对象,用来遍历所有的键值。

类似数组的对象

类似数组的对象包括好几类:字符串、DOM NodeList 对象、arguments对象

并不是所有类似数组的对象都具有 Iterator 接口,一个简便的解决方法,就是使用Array.from方法将其转为数组。

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

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

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

对象

对于普通的对象,for...of结构不能直接使用,会报错,必须部署了 Iterator 接口后才能使用。但是,这样情况下,for...in循环依然可以用来遍历键名。

一种解决方法是,使用Object.keys方法将对象的键名生成一个数组,然后遍历这个数组。

for (var key of Object.keys(someObject)) {
  console.log(key + ': ' + someObject[key]);
}

与其他遍历语法的比较

以数组为例,JavaScript 提供多种遍历语法。最原始的写法就是for循环。

这种写法比较麻烦,因此数组提供内置的forEach方法。

myArray.forEach(function (value) {
  console.log(value);
});

这种写法的问题在于,无法中途跳出forEach循环,break命令或return命令都不能奏效。

for...in循环可以遍历数组的键名。

for...in循环有几个缺点。

数组的键名是数字,但是for...in循环是以字符串作为键名“0”、“1”、“2”等等。

for...in循环不仅遍历数字键名,还会遍历手动添加的其他键,甚至包括原型链上的键。

某些情况下,for...in循环会以任意顺序遍历键名。

总之,for...in循环主要是为遍历对象而设计的,不适用于遍历数组。

for...of循环相比上面几种做法,有一些显著的优点。

有着同for...in一样的简洁语法,但是没有for...in那些缺点。

不同用于forEach方法,它可以与break、continue和return配合使用。

提供了遍历所有数据结构的统一操作接口。

for (var n of fibonacci) {
  if (n > 1000)
    break;
  console.log(n);
}
JSRUN notes