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ES6学习:Iterator和for…of循环

这是我学习ES6的读书笔记,并不是我自己研究出来的知识。写读书笔记也是我的一个爱好。

一、Iterator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。这样就有了4中数据集合,用户还可以组合使用它们,定义自己的数据结构,比如数据的成员Map,Map的成员对象。这样就需要一种统一的接口机制来处理所有不同的数据结构。

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3个:

  1. 为各种数据结构提供一个统一的、简便的访问接口;
  2. 使得数据结构的成员能够按某种次序排列。
  3. 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. 第二次抵用指针对象的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。
下面是一个模拟next方法返回值的列子:

上面的代码定义了一个makeIterator函数,它是一个遍历器生成函数,作用就是返回一个遍历器对象。对数组['a','b']执行这个函数,就会返回该数组的遍历器对象(即指针对象)it。

指针对象的next方法用于移动指针。开始时,指针指向数组的开始位置。然后,每次调用next 方法,指针就会指向数组的下一个成员。第一次调用,指向a;第二次调用。指向b。

next方法返回一个对象,表示当前数据成员的信息。这个对象具有value和done两个属性:

  • value属性返回当前位置的成员;
  • done属性是一个布尔值,表示遍历是否结束,即是否还有必要再一次调用next方法。

总之,调用指针对象的next方法,就可以遍历事先给定的数据结构。

对于遍历器对象来说,done:false和value:undefined属性都是可以省略的,因此上面的makeIterator函数可以间歇成下面的形式。

由于Iterator只有把接口规格加到数据结构上,所以,遍历器与所遍历的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。下面是一个无限运行的遍历器对象的例子。

上面的例子中,遍历器生成函数idMaker返回一个遍历器(即指针对象)。但是并没有对应的数据结构,或者说,遍历器对象自己描述了一个数据结构。

在ES6中,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iterator属性,另外一些数据结构没有。凡是部署了Symbol.iterator属性的数据结构,就称为部署了遍历器接口。调用这个接口,就会返回一个遍历器。

二、数据结构的默认Iterator接口

Iterator接口的目的,就是为所有数据结构提供一种统一的访问机制,即for...of循环。当使用for...of循环遍历某种数据结构时,该循环会自动去寻找Iterator接口。

ES6规定,默认的Iterator接口部署在数据结构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)。调用Symbol.iterator方法,就会得到当前数据结构默认的遍历器生成函数。Symbol.iterator本身是一个表达式,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,所以要放在方括号中。

在ES6中,有3类数据结构原生具备Iterator接口:

  • 数组、某些类似数组的对象
  • Set结构
  • Map结构

上面的代码中,变量arr是一个数组,原生具有遍历器接口,部署在arr的Symbol.iterator属性上。所以调用这个属性就会得到遍历器对象。

上面提到,原生部署Iterator接口的数据结构有3类,对于这3类数据结构,不用自己写遍历器生成函数,for...of循环会自动遍历他们。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。

一个对象如果要有可被for...of循环调用的Iterator接口,就必须在Symbol.iterator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以)。

上面的代码是一个类部署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。

下面是通过遍历器实现指针结构的例子。

上面的代码首先在构造函数的原型链上部署了Symbol.iterator方法,调用该方法会返回遍历器对象iterator,调用该对象的next方法,在返回一个值的同时自动将内部指针移动到下一个实例。

下面是另一个为对象添加Iterator接口的例子。

三、条用Iterator接口的场合

有一些场合会默认调用哪个Iterator接口(即Symbol.iterator方法),除了for...of循环,还有几个别的场合。

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。

扩展运算符

扩展运算符(...)也会调用默认的Iterator接口。

上面的扩展运算符内部就调用了Iterator接口。

其他场合

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。下面是一些例子。

  • for...of
  • Array.from( )
  • Map( )、Set( )、WeakMap( )、WeakSet( )
  • 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,也原生具有Iterator接口。

上面的代码中,调用Symbol.iterator方法返回一个遍历器对象,在其上可以调用next方法实现对于字符串的遍历。

五、for...of循环

ES6借鉴了C++、Java、C#和Python语言,引入了for...of循环作为遍历所有数据结构的统一方法。一个数据结构只要部署了Symbol.iterator属性,就被视为具有Iterator接口,就可以使用for...of循环遍历它的成员。也就是说,for...of循环内部调用的是数据结构的Symbol.iterator方法。

for...of循环可以使用的范围包括数组、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。

数组

数组原生具备Iterator接口,for...of循环本质上就是调用这个接口产生的遍历器,这可以用下面的代码证明。

上面的for...of循环的两种写法是等价的。

for...of循环可以代替数组实例的forEach方法。

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。ES6提供for...of循环,允许遍历获得键值。

上面的代码表明,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。

上面的代码中,for...of循环不会返回数组arr的foo属性。

Set和Map结构

Set和Map结构也原生具有Iterator接口,可以直接使用for...of循环。

上面的代码演示了如何遍历Set结构和Map结构。值得注意的地方有两个:

  • 遍历的顺序是按照各个成员被添加进数据结构的顺序;
  • Set结构遍历时返回的是一个值,而Map结构遍历时返回的是一个数组,该数组的两个成员分别为当前Map成员的键名和键值。

与其他遍历语法的比较

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

这种写法比较麻烦,因此数组提供了内置的forEach方法。

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
  • 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一样的简介语法,但是没有for...in哪些缺点。
  • 不同于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。

下面是一个使用brank语句跳出for...of循环的例子。

 

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