ES6之Iterator 和 for...of 循环

一、什么是 Iterator（遍历器）

Javascript 有数组Array、Object、Map和Set四种数据集合，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。

Iterator 的作用：

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新增遍历命令for...of循环，Iterator 接口主要供for...of消费。

Iterator 遍历过程：

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。

下面是一个模拟next方法返回值的例子。

var it = makeIterator(['a', 'b']);

it.next() // { value: "a", done: false }
it.next() // { value: "b", done: false }
it.next() // { value: undefined, done: true }

function makeIterator(array) {
  var nextIndex = 0;
  return {
    next: function() {
      return nextIndex < array.length ?
        {value: array[nextIndex++], done: false} :
        {value: undefined, done: true};
    }
  };
}

上面代码定义了一个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。

二、默认 Iterator 接口

Iterator 接口的目的，就是为所有数据结构，提供了一种统一的访问机制，即for...of循环（详见下文）。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。

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）。

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。

原生具备 Iterator 接口的数据结构如下:

• Array
• Map
• Set
• String
• TypedArray
• 函数的 arguments 对象
• NodeList 对象

数组的Symbol.iterator属性示例

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 }

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。

一般来说，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。

三、 调用 Iterator 接口的场合

以下场合会默认调用 Iterator 接口（即Symbol.iterator方法）:

1. 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。

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

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

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

可以看出：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。 3. 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。

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 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()（比如new Map([['a',1],['b',2]])）
• Promise.all()
• Promise.race()

四、Iterator 接口与 Generator 函数

Symbol.iterator()方法的最简单实现，是使用 Generator 函数。

let 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"

五、遍历器对象的 return()，throw()

遍历器对象除了具有next()方法，还可以具有return()方法和throw()方法。如果你自己写遍历器对象生成函数，那么next()方法是必须部署的，return()方法和throw()方法是否部署是可选的。

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），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。

function readLinesSync(file) {
  return {
    [Symbol.iterator]() {
      return {
        next() {
          return { done: false };
        },
        return() {
          file.close();
          return { done: true };
        }
      };
    },
  };
}

上面代码中，函数readLinesSync接受一个文件对象作为参数，返回一个遍历器对象，其中除了next()方法，还部署了return()方法。下面的两种情况，都会触发执行return()方法。

// 情况一
for (let line of readLinesSync(fileName)) {
  console.log(line);
  break;
}

// 情况二
for (let line of readLinesSync(fileName)) {
  console.log(line);
  throw new Error();
}

上面代码中，情况一输出文件的第一行以后，就会执行return()方法，关闭这个文件；情况二会在执行return()方法关闭文件之后，再抛出错误。

注意，return()方法必须返回一个对象，这是 Generator 语法决定的。

throw()方法主要是配合 Generator 函数使用，一般的遍历器对象用不到这个方法。请参阅《ES6 之 Generator 函数》。

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。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
const arr = ['red', 'green', 'blue'];
for(let v of arr) {
  console.log(v); // red green blue
}

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

// Map
let map = new Map().set('a', 1).set('b', 2);
for (let pair of map) {
  console.log(pair); //  ['a', 1] ['b', 2]
}

// 字符串
let str = "hello";

for (let s of str) {
  console.log(s); // h e l l o
}

// DOM NodeList对象
let paras = document.querySelectorAll("p");

for (let p of paras) {
  p.classList.add("test");
}

// arguments对象
function printArgs() {
  for (let x of arguments) {
    console.log(x);
  }
}
printArgs('a', 'b');
// 'a'
// 'b'

注意

• 数组、Set 和 Map 遍历的顺序是按照各个成员被添加进数据结构的顺序。
• 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。
• 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。
• 可以使用break命令或return命令终止循环。

const arr = [1, 2, 3, 4];
for(let v of arr) {
  if(v > 2){
    break;  // 跳出循环
  }
  console.log(v); // 1 2
}

参考资料
MDN (opens new window)
阮一峰 ES6 入门教程 (opens new window)