深入理解Iterable迭代器

本周精读的文章是 Iterables 与 Iteration protocols，按照为什么需要迭代器、迭代器是如何设计的，我们还能怎么利用迭代器展开来讲。

概述

为什么需要迭代器

因为用 for ... of 循环数组非常方便，但如果仅数组才支持这个语法就太过于麻烦了，比如我们自然会希望 for ... of 可以遍历字符串的每个字符，希望 new Set([1, 2, 3]) 可以快速初始化一个新的 Set。

以上提到的能力 JS 都支持，那么为什么 JS 引擎知道字符串该如何遍历？如何知道数组 [1, 2, 3] 与 Set 类型每一个 Key 之间的对应关系？实现这些功能背后的原理就是迭代器（Iterables）。

因为 Array、Set 都是可迭代的，所以他们都可以被 for ... of 遍历，JS 引擎也自然知道他们之间相互转换的关系。

迭代器是如何设计的

有两种定义迭代器的方法，分别是独立定义与合并在对象里定义。

独立定义

为对象拓展 [Symbol.iterator] 属性即可。之所以规范采用 [Symbol.iterator] 是为了防止普通的字面量 Key 与对象自身的 OwnProperties 冲突：

const obj = {}
obj[Symbol.iterator] = function() {
  return {
    someValue: 1,

    next() {
      // 可通过 this.someValue 访问与修改该值，可定义任意数量的变量作为迭代过程中的辅助变量
      if (...) {
        return { done: false, value: this.current++ } // 表示迭代还没完，当前值为 value
      }
      return { done: true } // 表示迭代完毕
    }
  };
};

在 for ... of 时，只要没有读到 done: true 就会一直循环。

合并在对象里定义

简化一点可以将迭代定义在对象里：

let range = {
  from: 1,
  to: 5,

  [Symbol.iterator]() {
    this.current = this.from;
    return this;
  },

  next() {
    if (this.current <= this.to) {
      return { done: false, value: this.current++ };
    } else {
      return { done: true };
    }
  },
};

这么定义的缺点是并行迭代对象时可能触发 BUG，因为每个迭代间共享了同一份状态变量。

手动控制迭代

迭代器也可以自定义触发，方法如下：

const myObj = iterable[Symbol.iterator]();
myObj.next(); // { value: 1, done: false }
myObj.next(); // { value: 2, done: false }
myObj.next(); // { value: 3, done: false }
myObj.next(); // { done: true }

当 done 为 true 时你就知道迭代停止了。手动控制迭代的好处是，你可以自由控制 next() 触发的时机与频率，甚至提前终止，带来了更大的自由度。

可迭代与 ArrayLike 的区别

如果不了解迭代器，可能会以为 for of 是通过下标访问的，也就会把一个对象能否用 obj[index] 访问与是否可迭代弄混。

读过上面的介绍，你应该理解到可迭代的原因是实现了 [Symbol.iterator]，而与对象是否是数组，或者 ArrayLike 没有关系。

// 该对象可迭代，不是 ArrayLike
const range = {
  from: 1,
  to: 5,
};

range[Symbol.iterator] = function () {
  // ...
};

// 该对象不可迭代，是 ArrayLike
const range = {
  "0": "a",
  "1": "b",
  length: 2,
};

// 该对象可迭代，是 ArrayLike
const range = {
  "0": "a",
  "1": "b",
  length: 2,
};

range[Symbol.iterator] = function () {
  // ...
};

顺带一提，js 的数组类型就是典型既可迭代，又属于 ArrayLike 的类型。

精读

可迭代的内置类型

String、Array、TypedArray、Map、Set 都支持迭代，其表现为：

const myString = "abc";
for (let val of myString) {
  console.log(val);
} // 'a', 'b', 'c'

const myArr = ["a", "b", "c"];
for (let val of myArr) {
  console.log(val);
} // 'a', 'b', 'c'

const myMap = [
  ["1", "a"],
  ["2", "b"],
  ["3", "c"],
];
for (let val of myMap) {
  console.log(val);
} // ['1', 'a'], ['2', 'b'], ['3', 'c']

const mySet = new Set(["a", "b", "c"]);
for (let val of mySet) {
  console.log(val);
} // 'a', 'b', 'c'

可迭代对象可以适用哪些 API

可迭代对象首先支持上文提到的 for ... of 与 for ... in 语法。

另外就是许多内置函数的入参支持传入可迭代对象：Map()``WeakMap()``Set()``WeakSet()``Promise.all()``Promise.allSettled()``Promise.race()``Promise.any()``Array.from()。

如 Array.from 语法，可以将可迭代对象变成真正的数组，该数组的下标就是执行 next() 的次数，值就是 next().value：

Array.from(new Set(["1", "2", "3"])); // ['1', '2', '3']

generator 也是迭代器的一种，属于异步迭代器，所以你甚至可以将 yield 一个 generator 函数作为上面这些内置函数的参数：

new Set(
  (function* () {
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
  })()
);

最后一种就是上周精读提到的 精读《Rest vs Spread 语法》，解构本质也是用迭代器进行运算的：

const range = {
  from: 1,
  to: 5,

  [Symbol.iterator]() {
    this.current = this.from;
    return this;
  },

  next() {
    if (this.current <= this.to) {
      return { done: false, value: this.current++ };
    } else {
      return { done: true };
    }
  },
};

[...range]; // [1, 2, 3, 4, 5]

总结

生活中，我们可以数苹果的数量，数大楼的窗户，数杂乱的衣物有多少个，其实不同的场景这些对象的排列形式都不同，甚至老师在黑板写的 0~10，我们按照这 4 个字符也能从 1 数到 10，这背后的原理抽象到程序里就是迭代器。

一个对象黑盒，不论内部怎么实现，如果我们能按照顺序数出内部结构，那么这个对象就是可迭代的，这就是 [Symbol.iterator] 定义要解决的问题。

生活中与程序中都有一些默认的迭代器，可以仔细领悟一下它们之间的关系。