Generator

简介

基本概念

Generator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案，语法行为与传统函数完全不同。本章详细介绍 Generator 函数的语法和 API，它的异步编程应用请看 Generator 函数的异步应用 一章。

Generator 函数有多种理解角度。语法上，首先可以把它理解成，Generator 函数是一个状态机，封装了多个内部状态。

执行 Generator 函数会返回一个遍历器对象，也就是说，Generator 函数除了状态机，还是一个遍历器对象生成函数。返回的遍历器对象，可以依次遍历 Generator 函数内部的每一个状态。

形式上，Generator 函数是一个普通函数，但是有两个特征。一是，function 关键字与函数名之间有一个星号；二是，函数体内部使用 yield 表达式，定义不同的内部状态(yield 在英语里的意思就是“产出”)。

function* helloWorldGenerator() {
  yield "hello";
  yield "world";
  return "ending";
}

var hw = helloWorldGenerator();

上面代码定义了一个 Generator 函数 helloWorldGenerator，它内部有两个 yield 表达式(hello 和 world)，即该函数有三个状态: hello，world 和 return 语句(结束执行)。

然后，Generator 函数的调用方法与普通函数一样，也是在函数名后面加上一对圆括号。不同的是，调用 Generator 函数后，该函数并不执行，返回的也不是函数运行结果，而是一个指向内部状态的指针对象，也就是上一章介绍的遍历器对象(Iterator Object)。

下一步，必须调用遍历器对象的 next 方法，使得指针移向下一个状态。也就是说，每次调用 next 方法，内部指针就从函数头部或上一次停下来的地方开始执行，直到遇到下一个 yield 表达式(或 return 语句)为止。换言之，Generator 函数是分段执行的，yield 表达式是暂停执行的标记，而 next 方法可以恢复执行。

hw.next();
// { value: 'hello', done: false }

hw.next();
// { value: 'world', done: false }

hw.next();
// { value: 'ending', done: true }

hw.next();
// { value: undefined, done: true }

上面代码一共调用了四次 next 方法。

第一次调用，Generator 函数开始执行，直到遇到第一个 yield 表达式为止。next 方法返回一个对象，它的 value 属性就是当前 yield 表达式的值 hello，done 属性的值 false，表示遍历还没有结束。

第二次调用，Generator 函数从上次 yield 表达式停下的地方，一直执行到下一个 yield 表达式。next 方法返回的对象的 value 属性就是当前 yield 表达式的值 world，done 属性的值 false，表示遍历还没有结束。

第三次调用，Generator 函数从上次 yield 表达式停下的地方，一直执行到 return 语句(如果没有 return 语句，就执行到函数结束)。next 方法返回的对象的 value 属性，就是紧跟在 return 语句后面的表达式的值(如果没有 return 语句，则 value 属性的值为 undefined)，done 属性的值 true，表示遍历已经结束。

第四次调用，此时 Generator 函数已经运行完毕，next 方法返回对象的 value 属性为 undefined，done 属性为 true。以后再调用 next 方法，返回的都是这个值。

总结一下，调用 Generator 函数，返回一个遍历器对象，代表 Generator 函数的内部指针。以后，每次调用遍历器对象的 next 方法，就会返回一个有着 value 和 done 两个属性的对象。value 属性表示当前的内部状态的值，是 yield 表达式后面那个表达式的值；done 属性是一个布尔值，表示是否遍历结束。

ES6 没有规定，function 关键字与函数名之间的星号，写在哪个位置。这导致下面的写法都能通过。

function * foo(x, y) { ··· }
function *foo(x, y) { ··· }
function* foo(x, y) { ··· }
function*foo(x, y) { ··· }

由于 Generator 函数仍然是普通函数，所以一般的写法是上面的第三种，即星号紧跟在 function 关键字后面。本书也采用这种写法。

yield 表达式

由于 Generator 函数返回的遍历器对象，只有调用 next 方法才会遍历下一个内部状态，所以其实提供了一种可以暂停执行的函数。yield 表达式就是暂停标志。

遍历器对象的 next 方法的运行逻辑如下。

(1)遇到 yield 表达式，就暂停执行后面的操作，并将紧跟在 yield 后面的那个表达式的值，作为返回的对象的 value 属性值。

(2)下一次调用 next 方法时，再继续往下执行，直到遇到下一个 yield 表达式。

(3)如果没有再遇到新的 yield 表达式，就一直运行到函数结束，直到 return 语句为止，并将 return 语句后面的表达式的值，作为返回的对象的 value 属性值。

(4)如果该函数没有 return 语句，则返回的对象的 value 属性值为 undefined。

需要注意的是，yield 表达式后面的表达式，只有当调用 next 方法、内部指针指向该语句时才会执行，因此等于为 JavaScript 提供了手动的“惰性求值”(Lazy Evaluation)的语法功能。

function* gen() {
  yield 123 + 456;
}

上面代码中，yield 后面的表达式 123 + 456，不会立即求值，只会在 next 方法将指针移到这一句时，才会求值。

yield 表达式与 return 语句既有相似之处，也有区别。相似之处在于，都能返回紧跟在语句后面的那个表达式的值。区别在于每次遇到 yield，函数暂停执行，下一次再从该位置继续向后执行，而 return 语句不具备位置记忆的功能。一个函数里面，只能执行一次(或者说一个)return 语句，但是可以执行多次(或者说多个)yield 表达式。正常函数只能返回一个值，因为只能执行一次 return；Generator 函数可以返回一系列的值，因为可以有任意多个 yield。从另一个角度看，也可以说 Generator 生成了一系列的值，这也就是它的名称的来历(英语中，generator 这个词是“生成器”的意思)。

Generator 函数可以不用 yield 表达式，这时就变成了一个单纯的暂缓执行函数。

function* f() {
  console.log("执行了!");
}

var generator = f();

setTimeout(function () {
  generator.next();
}, 2000);

上面代码中，函数 f 如果是普通函数，在为变量 generator 赋值时就会执行。但是，函数 f 是一个 Generator 函数，就变成只有调用 next 方法时，函数 f 才会执行。

另外需要注意，yield 表达式只能用在 Generator 函数里面，用在其他地方都会报错。

(function (){
  yield 1;
})()
// SyntaxError: Unexpected number

上面代码在一个普通函数中使用 yield 表达式，结果产生一个句法错误。

下面是另外一个例子。

var arr = [1, [[2, 3], 4], [5, 6]];

var flat = function* (a) {
  a.forEach(function (item) {
    if (typeof item !== 'number') {
      yield* flat(item);
    } else {
      yield item;
    }
  });
};

for (var f of flat(arr)){
  console.log(f);
}

上面代码也会产生句法错误，因为 forEach 方法的参数是一个普通函数，但是在里面使用了 yield 表达式(这个函数里面还使用了 yield* 表达式，详细介绍见后文)。一种修改方法是改用 for 循环。

var arr = [1, [[2, 3], 4], [5, 6]];

var flat = function* (a) {
  var length = a.length;
  for (var i = 0; i < length; i++) {
    var item = a[i];
    if (typeof item !== "number") {
      yield* flat(item);
    } else {
      yield item;
    }
  }
};

for (var f of flat(arr)) {
  console.log(f);
}
// 1, 2, 3, 4, 5, 6

另外，yield 表达式如果用在另一个表达式之中，必须放在圆括号里面。

function* demo() {
  console.log('Hello' + yield); // SyntaxError
  console.log('Hello' + yield 123); // SyntaxError

  console.log('Hello' + (yield)); // OK
  console.log('Hello' + (yield 123)); // OK
}

yield 表达式用作函数参数或放在赋值表达式的右边，可以不加括号。

function* demo() {
  foo(yield "a", yield "b"); // OK
  let input = yield; // OK
}

与 Iterator 接口的关系

上一章说过，任意一个对象的 Symbol.iterator 方法，等于该对象的遍历器生成函数，调用该函数会返回该对象的一个遍历器对象。

由于 Generator 函数就是遍历器生成函数，因此可以把 Generator 赋值给对象的 Symbol.iterator 属性，从而使得该对象具有 Iterator 接口。

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

[...myIterable]; // [1, 2, 3]

上面代码中，Generator 函数赋值给 Symbol.iterator 属性，从而使得 myIterable 对象具有了 Iterator 接口，可以被 ... 运算符遍历了。

Generator 函数执行后，返回一个遍历器对象。该对象本身也具有 Symbol.iterator 属性，执行后返回自身。

function* gen() {
  // some code
}

var g = gen();

g[Symbol.iterator]() === g;
// true

上面代码中，gen 是一个 Generator 函数，调用它会生成一个遍历器对象 g。它的 Symbol.iterator 属性，也是一个遍历器对象生成函数，执行后返回它自己。

next 方法的参数

yield 表达式本身没有返回值，或者说总是返回 undefined。next 方法可以带一个参数，该参数就会被当作上一个 yield 表达式的返回值。

function* f() {
  for (var i = 0; true; i++) {
    var reset = yield i;
    if (reset) {
      i = -1;
    }
  }
}

var g = f();

g.next(); // { value: 0, done: false }
g.next(); // { value: 1, done: false }
g.next(true); // { value: 0, done: false }

上面代码先定义了一个可以无限运行的 Generator 函数 f，如果 next 方法没有参数，每次运行到 yield 表达式，变量 reset 的值总是 undefined。当 next 方法带一个参数 true 时，变量 reset 就被重置为这个参数(即 true)，因此 i 会等于 -1，下一轮循环就会从 -1 开始递增。

这个功能有很重要的语法意义。Generator 函数从暂停状态到恢复运行，它的上下文状态(context)是不变的。通过 next 方法的参数，就有办法在 Generator 函数开始运行之后，继续向函数体内部注入值。也就是说，可以在 Generator 函数运行的不同阶段，从外部向内部注入不同的值，从而调整函数行为。

再看一个例子。

function* foo(x) {
  var y = 2 * (yield x + 1);
  var z = yield y / 3;
  return x + y + z;
}

var a = foo(5);
a.next(); // Object{value:6, done:false}
a.next(); // Object{value:NaN, done:false}
a.next(); // Object{value:NaN, done:true}

var b = foo(5);
b.next(); // { value:6, done:false }
b.next(12); // { value:8, done:false }
b.next(13); // { value:42, done:true }

上面代码中，第二次运行 next 方法的时候不带参数，导致 y 的值等于 2 * undefined(即 NaN)，除以 3 以后还是 NaN，因此返回对象的 value 属性也等于 NaN。第三次运行 Next 方法的时候不带参数，所以 z 等于 undefined，返回对象的 value 属性等于 5 + NaN + undefined，即 NaN。

如果向 next 方法提供参数，返回结果就完全不一样了。上面代码第一次调用 b 的 next 方法时，返回 x+1 的值 6；第二次调用 next 方法，将上一次 yield 表达式的值设为 12，因此 y 等于 24，返回 y / 3 的值 8；第三次调用 next 方法，将上一次 yield 表达式的值设为 13，因此 z 等于 13，这时 x 等于 5，y 等于 24，所以 return 语句的值等于 42。

注意，由于 next 方法的参数表示上一个 yield 表达式的返回值，所以在第一次使用 next 方法时，传递参数是无效的。V8 引擎直接忽略第一次使用 next 方法时的参数，只有从第二次使用 next 方法开始，参数才是有效的。从语义上讲，第一个 next 方法用来启动遍历器对象，所以不用带有参数。

再看一个通过 next 方法的参数，向 Generator 函数内部输入值的例子。

function* dataConsumer() {
  console.log("Started");
  console.log(`1. ${yield}`);
  console.log(`2. ${yield}`);
  return "result";
}

let genObj = dataConsumer();
genObj.next();
// Started
genObj.next("a");
// 1. a
genObj.next("b");
// 2. b

上面代码是一个很直观的例子，每次通过 next 方法向 Generator 函数输入值，然后打印出来。

如果想要第一次调用 next 方法时，就能够输入值，可以在 Generator 函数外面再包一层。

function wrapper(generatorFunction) {
  return function (...args) {
    let generatorObject = generatorFunction(...args);
    generatorObject.next();
    return generatorObject;
  };
}

const wrapped = wrapper(function* () {
  console.log(`First input: ${yield}`);
  return "DONE";
});

wrapped().next("hello!");
// First input: hello!

上面代码中，Generator 函数如果不用 wrapper 先包一层，是无法第一次调用 next 方法，就输入参数的。

for...of 循环

for...of 循环可以自动遍历 Generator 函数时生成的 Iterator 对象，且此时不再需要调用 next 方法。

function* foo() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
  return 6;
}

for (let v of foo()) {
  console.log(v);
}
// 1 2 3 4 5

上面代码使用 for...of 循环，依次显示 5 个 yield 表达式的值。这里需要注意，一旦 next 方法的返回对象的 done 属性为 true，for...of 循环就会中止，且不包含该返回对象，所以上面代码的 return 语句返回的 6，不包括在 for...of 循环之中。

下面是一个利用 Generator 函数和 for...of 循环，实现斐波那契数列的例子。

function* fibonacci() {
  let [prev, curr] = [0, 1];
  for (;;) {
    yield curr;
    [prev, curr] = [curr, prev + curr];
  }
}

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

从上面代码可见，使用 for...of 语句时不需要使用 next 方法。

利用 for...of 循环，可以写出遍历任意对象(object)的方法。原生的 JavaScript 对象没有遍历接口，无法使用 for...of 循环，通过 Generator 函数为它加上这个接口，就可以用了。

function* objectEntries(obj) {
  let propKeys = Reflect.ownKeys(obj);

  for (let propKey of propKeys) {
    yield [propKey, obj[propKey]];
  }
}

let jane = { first: "Jane", last: "Doe" };

for (let [key, value] of objectEntries(jane)) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe

上面代码中，对象 jane 原生不具备 Iterator 接口，无法用 for...of 遍历。这时，我们通过 Generator 函数 objectEntries 为它加上遍历器接口，就可以用 for...of 遍历了。加上遍历器接口的另一种写法是，将 Generator 函数加到对象的 Symbol.iterator 属性上面。

function* objectEntries() {
  let propKeys = Object.keys(this);

  for (let propKey of propKeys) {
    yield [propKey, this[propKey]];
  }
}

let jane = { first: "Jane", last: "Doe" };

jane[Symbol.iterator] = objectEntries;

for (let [key, value] of jane) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe

除了 for...of 循环以外，扩展运算符(...)、解构赋值和 Array.from 方法内部调用的，都是遍历器接口。这意味着，它们都可以将 Generator 函数返回的 Iterator 对象，作为参数。

function* numbers() {
  yield 1;
  yield 2;
  return 3;
  yield 4;
}

// 扩展运算符
[...numbers()]; // [1, 2]

// Array.from 方法
Array.from(numbers()); // [1, 2]

// 解构赋值
let [x, y] = numbers();
x; // 1
y; // 2

// for...of 循环
for (let n of numbers()) {
  console.log(n);
}
// 1
// 2

Generator.prototype.throw()

Generator 函数返回的遍历器对象，都有一个 throw 方法，可以在函数体外抛出错误，然后在 Generator 函数体内捕获。

var g = function* () {
  try {
    yield;
  } catch (e) {
    console.log("内部捕获", e);
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  i.throw("a");
  i.throw("b");
} catch (e) {
  console.log("外部捕获", e);
}
// 内部捕获 a
// 外部捕获 b

上面代码中，遍历器对象 i 连续抛出两个错误。第一个错误被 Generator 函数体内的 catch 语句捕获。i 第二次抛出错误，由于 Generator 函数内部的 catch 语句已经执行过了，不会再捕捉到这个错误了，所以这个错误就被抛出了 Generator 函数体，被函数体外的 catch 语句捕获。

throw 方法可以接受一个参数，该参数会被 catch 语句接收，建议抛出 Error 对象的实例。

var g = function* () {
  try {
    yield;
  } catch (e) {
    console.log(e);
  }
};

var i = g();
i.next();
i.throw(new Error("出错了!"));
// Error: 出错了!(…)

注意，不要混淆遍历器对象的 throw 方法和全局的 throw 命令。上面代码的错误，是用遍历器对象的 throw 方法抛出的，而不是用 throw 命令抛出的。后者只能被函数体外的 catch 语句捕获。

var g = function* () {
  while (true) {
    try {
      yield;
    } catch (e) {
      if (e != "a") throw e;
      console.log("内部捕获", e);
    }
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  throw new Error("a");
  throw new Error("b");
} catch (e) {
  console.log("外部捕获", e);
}
// 外部捕获 [Error: a]

上面代码之所以只捕获了 a，是因为函数体外的 catch 语句块，捕获了抛出的 a 错误以后，就不会再继续 try 代码块里面剩余的语句了。

如果 Generator 函数内部没有部署 try...catch 代码块，那么 throw 方法抛出的错误，将被外部 try...catch 代码块捕获。

var g = function* () {
  while (true) {
    yield;
    console.log("内部捕获", e);
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  i.throw("a");
  i.throw("b");
} catch (e) {
  console.log("外部捕获", e);
}
// 外部捕获 a

上面代码中，Generator 函数 g 内部没有部署 try...catch 代码块，所以抛出的错误直接被外部 catch 代码块捕获。

如果 Generator 函数内部和外部，都没有部署 try...catch 代码块，那么程序将报错，直接中断执行。

var gen = function* gen() {
  yield console.log("hello");
  yield console.log("world");
};

var g = gen();
g.next();
g.throw();
// hello
// Uncaught undefined

上面代码中，g.throw 抛出错误以后，没有任何 try...catch 代码块可以捕获这个错误，导致程序报错，中断执行。

throw 方法抛出的错误要被内部捕获，前提是必须至少执行过一次 next 方法。

function* gen() {
  try {
    yield 1;
  } catch (e) {
    console.log("内部捕获");
  }
}

var g = gen();
g.throw(1);
// Uncaught 1

上面代码中，g.throw(1) 执行时，next 方法一次都没有执行过。这时，抛出的错误不会被内部捕获，而是直接在外部抛出，导致程序出错。这种行为其实很好理解，因为第一次执行 next 方法，等同于启动执行 Generator 函数的内部代码，否则 Generator 函数还没有开始执行，这时 throw 方法抛错只可能抛出在函数外部。

throw 方法被捕获以后，会附带执行下一条 yield 表达式。也就是说，会附带执行一次 next 方法。

var gen = function* gen() {
  try {
    yield console.log("a");
  } catch (e) {
    // ...
  }
  yield console.log("b");
  yield console.log("c");
};

var g = gen();
g.next(); // a
g.throw(); // b
g.next(); // c

上面代码中，g.throw 方法被捕获以后，自动执行了一次 next 方法，所以会打印 b。另外，也可以看到，只要 Generator 函数内部部署了 try...catch 代码块，那么遍历器的 throw 方法抛出的错误，不影响下一次遍历。

另外，throw 命令与 g.throw 方法是无关的，两者互不影响。

var gen = function* gen() {
  yield console.log("hello");
  yield console.log("world");
};

var g = gen();
g.next();

try {
  throw new Error();
} catch (e) {
  g.next();
}
// hello
// world

上面代码中，throw 命令抛出的错误不会影响到遍历器的状态，所以两次执行 next 方法，都进行了正确的操作。

这种函数体内捕获错误的机制，大大方便了对错误的处理。多个 yield 表达式，可以只用一个 try...catch 代码块来捕获错误。如果使用回调函数的写法，想要捕获多个错误，就不得不为每个函数内部写一个错误处理语句，现在只在 Generator 函数内部写一次 catch 语句就可以了。

Generator 函数体外抛出的错误，可以在函数体内捕获；反过来，Generator 函数体内抛出的错误，也可以被函数体外的 catch 捕获。

function* foo() {
  var x = yield 3;
  var y = x.toUpperCase();
  yield y;
}

var it = foo();

it.next(); // { value:3, done:false }

try {
  it.next(42);
} catch (err) {
  console.log(err);
}

上面代码中，第二个 next 方法向函数体内传入一个参数 42，数值是没有 toUpperCase 方法的，所以会抛出一个 TypeError 错误，被函数体外的 catch 捕获。

一旦 Generator 执行过程中抛出错误，且没有被内部捕获，就不会再执行下去了。如果此后还调用 next 方法，将返回一个 value 属性等于 undefined、done 属性等于 true 的对象，即 JavaScript 引擎认为这个 Generator 已经运行结束了。

function* g() {
  yield 1;
  console.log("throwing an exception");
  throw new Error("generator broke!");
  yield 2;
  yield 3;
}

function log(generator) {
  var v;
  console.log("starting generator");
  try {
    v = generator.next();
    console.log("第一次运行next方法", v);
  } catch (err) {
    console.log("捕捉错误", v);
  }
  try {
    v = generator.next();
    console.log("第二次运行next方法", v);
  } catch (err) {
    console.log("捕捉错误", v);
  }
  try {
    v = generator.next();
    console.log("第三次运行next方法", v);
  } catch (err) {
    console.log("捕捉错误", v);
  }
  console.log("caller done");
}

log(g());
// starting generator
// 第一次运行next方法 { value: 1, done: false }
// throwing an exception
// 捕捉错误 { value: 1, done: false }
// 第三次运行next方法 { value: undefined, done: true }
// caller done

上面代码一共三次运行 next 方法，第二次运行的时候会抛出错误，然后第三次运行的时候，Generator 函数就已经结束了，不再执行下去了。

Generator.prototype.return()

Generator 函数返回的遍历器对象，还有一个 return 方法，可以返回给定的值，并且终结遍历 Generator 函数。

function* gen() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

var g = gen();

g.next(); // { value: 1, done: false }
g.return("foo"); // { value: "foo", done: true }
g.next(); // { value: undefined, done: true }

上面代码中，遍历器对象 g 调用 return 方法后，返回值的 value 属性就是 return 方法的参数 foo。并且，Generator 函数的遍历就终止了，返回值的 done 属性为 true，以后再调用 next 方法，done 属性总是返回 true。

如果 return 方法调用时，不提供参数，则返回值的 value 属性为 undefined。

function* gen() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

var g = gen();

g.next(); // { value: 1, done: false }
g.return(); // { value: undefined, done: true }

如果 Generator 函数内部有 try...finally 代码块，那么 return 方法会推迟到 finally 代码块执行完再执行。

function* numbers() {
  yield 1;
  try {
    yield 2;
    yield 3;
  } finally {
    yield 4;
    yield 5;
  }
  yield 6;
}
var g = numbers();
g.next(); // { value: 1, done: false }
g.next(); // { value: 2, done: false }
g.return(7); // { value: 4, done: false }
g.next(); // { value: 5, done: false }
g.next(); // { value: 7, done: true }

上面代码中，调用 return 方法后，就开始执行 finally 代码块，然后等到 finally 代码块执行完，再执行 return 方法。

next()、throw()、return() 的共同点

next()、throw()、return() 这三个方法本质上是同一件事，可以放在一起理解。它们的作用都是让 Generator 函数恢复执行，并且使用不同的语句替换 yield 表达式。

next() 是将 yield 表达式替换成一个值。

const g = function* (x, y) {
  let result = yield x + y;
  return result;
};

const gen = g(1, 2);
gen.next(); // Object {value: 3, done: false}

gen.next(1); // Object {value: 1, done: true}
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = 1;

上面代码中，第二个 next(1) 方法就相当于将 yield 表达式替换成一个值 1。如果 next 方法没有参数，就相当于替换成 undefined。

throw() 是将 yield 表达式替换成一个 throw 语句。

gen.throw(new Error("出错了")); // Uncaught Error: 出错了
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = throw(new Error('出错了'));

return() 是将 yield 表达式替换成一个 return 语句。

gen.return(2); // Object {value: 2, done: true}
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = return 2;

yield* 表达式

如果在 Generator 函数内部，调用另一个 Generator 函数，默认情况下是没有效果的。

function* foo() {
  yield "a";
  yield "b";
}

function* bar() {
  yield "x";
  foo();
  yield "y";
}

for (let v of bar()) {
  console.log(v);
}
// "x"
// "y"

上面代码中，foo 和 bar 都是 Generator 函数，在 bar 里面调用 foo，是不会有效果的。

这个就需要用到 yield* 表达式，用来在一个 Generator 函数里面执行另一个 Generator 函数。

function* bar() {
  yield "x";
  yield* foo();
  yield "y";
}

// 等同于
function* bar() {
  yield "x";
  yield "a";
  yield "b";
  yield "y";
}

// 等同于
function* bar() {
  yield "x";
  for (let v of foo()) {
    yield v;
  }
  yield "y";
}

for (let v of bar()) {
  console.log(v);
}
// "x"
// "a"
// "b"
// "y"

再来看一个对比的例子。

function* inner() {
  yield "hello!";
}

function* outer1() {
  yield "open";
  yield inner();
  yield "close";
}

var gen = outer1();
gen.next().value; // "open"
gen.next().value; // 返回一个遍历器对象
gen.next().value; // "close"

function* outer2() {
  yield "open";
  yield* inner();
  yield "close";
}

var gen = outer2();
gen.next().value; // "open"
gen.next().value; // "hello!"
gen.next().value; // "close"

上面例子中，outer2 使用了 yield*，outer1 没使用。结果就是，outer1 返回一个遍历器对象，outer2 返回该遍历器对象的内部值。

从语法角度看，如果 yield 表达式后面跟的是一个遍历器对象，需要在 yield 表达式后面加上星号，表明它返回的是一个遍历器对象。这被称为 yield* 表达式。

let delegatedIterator = (function* () {
  yield "Hello!";
  yield "Bye!";
})();

let delegatingIterator = (function* () {
  yield "Greetings!";
  yield* delegatedIterator;
  yield "Ok, bye.";
})();

for (let value of delegatingIterator) {
  console.log(value);
}
// "Greetings!
// "Hello!"
// "Bye!"
// "Ok, bye."

上面代码中，delegatingIterator 是代理者，delegatedIterator 是被代理者。由于 yield* delegatedIterator 语句得到的值，是一个遍历器，所以要用星号表示。运行结果就是使用一个遍历器，遍历了多个 Generator 函数，有递归的效果。

yield* 后面的 Generator 函数(没有 return 语句时)，等同于在 Generator 函数内部，部署一个 for...of 循环。

function* concat(iter1, iter2) {
  yield* iter1;
  yield* iter2;
}

// 等同于

function* concat(iter1, iter2) {
  for (var value of iter1) {
    yield value;
  }
  for (var value of iter2) {
    yield value;
  }
}

上面代码说明，yield* 后面的 Generator 函数(没有 return 语句时)，不过是 for...of 的一种简写形式，完全可以用后者替代前者。反之，在有 return 语句时，则需要用 var value = yield* iterator 的形式获取 return 语句的值。

如果 yield* 后面跟着一个数组，由于数组原生支持遍历器，因此就会遍历数组成员。

function* gen() {
  yield* ["a", "b", "c"];
}

gen().next(); // { value:"a", done:false }

上面代码中，yield 命令后面如果不加星号，返回的是整个数组，加了星号就表示返回的是数组的遍历器对象。

实际上，任何数据结构只要有 Iterator 接口，就可以被 yield* 遍历。

let read = (function* () {
  yield "hello";
  yield* "hello";
})();

read.next().value; // "hello"
read.next().value; // "h"

上面代码中，yield 表达式返回整个字符串，yield* 语句返回单个字符。因为字符串具有 Iterator 接口，所以被 yield* 遍历。

如果被代理的 Generator 函数有 return 语句，那么就可以向代理它的 Generator 函数返回数据。

function* foo() {
  yield 2;
  yield 3;
  return "foo";
}

function* bar() {
  yield 1;
  var v = yield* foo();
  console.log("v: " + v);
  yield 4;
}

var it = bar();

it.next();
// {value: 1, done: false}
it.next();
// {value: 2, done: false}
it.next();
// {value: 3, done: false}
it.next();
// "v: foo"
// {value: 4, done: false}
it.next();
// {value: undefined, done: true}

上面代码在第四次调用 next 方法的时候，屏幕上会有输出，这是因为函数 foo 的 return 语句，向函数 bar 提供了返回值。

再看一个例子。

function* genFuncWithReturn() {
  yield "a";
  yield "b";
  return "The result";
}
function* logReturned(genObj) {
  let result = yield* genObj;
  console.log(result);
}

[...logReturned(genFuncWithReturn())];
// The result
// 值为 [ 'a', 'b' ]

上面代码中，存在两次遍历。第一次是扩展运算符遍历函数 logReturned 返回的遍历器对象，第二次是 yield* 语句遍历函数 genFuncWithReturn 返回的遍历器对象。这两次遍历的效果是叠加的，最终表现为扩展运算符遍历函数 genFuncWithReturn 返回的遍历器对象。所以，最后的数据表达式得到的值等于 [ 'a', 'b' ]。但是，函数 genFuncWithReturn 的 return 语句的返回值 The result，会返回给函数 logReturned 内部的 result 变量，因此会有终端输出。

yield* 命令可以很方便地取出嵌套数组的所有成员。

function* iterTree(tree) {
  if (Array.isArray(tree)) {
    for (let i = 0; i < tree.length; i++) {
      yield* iterTree(tree[i]);
    }
  } else {
    yield tree;
  }
}

const tree = ["a", ["b", "c"], ["d", "e"]];

for (let x of iterTree(tree)) {
  console.log(x);
}
// a
// b
// c
// d
// e

下面是一个稍微复杂的例子，使用 yield* 语句遍历完全二叉树。

// 下面是二叉树的构造函数，
// 三个参数分别是左树、当前节点和右树
function Tree(left, label, right) {
  this.left = left;
  this.label = label;
  this.right = right;
}

// 下面是中序(inorder)遍历函数。
// 由于返回的是一个遍历器，所以要用generator函数。
// 函数体内采用递归算法，所以左树和右树要用yield*遍历
function* inorder(t) {
  if (t) {
    yield* inorder(t.left);
    yield t.label;
    yield* inorder(t.right);
  }
}

// 下面生成二叉树
function make(array) {
  // 判断是否为叶节点
  if (array.length == 1) return new Tree(null, array[0], null);
  return new Tree(make(array[0]), array[1], make(array[2]));
}
let tree = make([[["a"], "b", ["c"]], "d", [["e"], "f", ["g"]]]);

// 遍历二叉树
var result = [];
for (let node of inorder(tree)) {
  result.push(node);
}

result;
// ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']

作为对象属性的 Generator 函数

如果一个对象的属性是 Generator 函数，可以简写成下面的形式。

let obj = {
  * myGeneratorMethod() {
    ···
  }
};

上面代码中，myGeneratorMethod 属性前面有一个星号，表示这个属性是一个 Generator 函数。

它的完整形式如下，与上面的写法是等价的。

let obj = {
  myGeneratorMethod: function* () {
    // ···
  },
};

Generator 函数的 this

Generator 函数总是返回一个遍历器，ES6 规定这个遍历器是 Generator 函数的实例，也继承了 Generator 函数的 prototype 对象上的方法。

function* g() {}

g.prototype.hello = function () {
  return "hi!";
};

let obj = g();

obj instanceof g; // true
obj.hello(); // 'hi!'

上面代码表明，Generator 函数 g 返回的遍历器 obj，是 g 的实例，而且继承了 g.prototype。但是，如果把 g 当作普通的构造函数，并不会生效，因为 g 返回的总是遍历器对象，而不是 this 对象。

function* g() {
  this.a = 11;
}

let obj = g();
obj.next();
obj.a; // undefined

上面代码中，Generator 函数 g 在 this 对象上面添加了一个属性 a，但是 obj 对象拿不到这个属性。

Generator 函数也不能跟 new 命令一起用，会报错。

function* F() {
  yield (this.x = 2);
  yield (this.y = 3);
}

new F();
// TypeError: F is not a constructor

上面代码中，new 命令跟构造函数 F 一起使用，结果报错，因为 F 不是构造函数。

那么，有没有办法让 Generator 函数返回一个正常的对象实例，既可以用 next 方法，又可以获得正常的 this?

下面是一个变通方法。首先，生成一个空对象，使用 call 方法绑定 Generator 函数内部的 this。这样，构造函数调用以后，这个空对象就是 Generator 函数的实例对象了。

function* F() {
  this.a = 1;
  yield (this.b = 2);
  yield (this.c = 3);
}
var obj = {};
var f = F.call(obj);

f.next(); // Object {value: 2, done: false}
f.next(); // Object {value: 3, done: false}
f.next(); // Object {value: undefined, done: true}

obj.a; // 1
obj.b; // 2
obj.c; // 3

上面代码中，首先是 F 内部的 this 对象绑定 obj 对象，然后调用它，返回一个 Iterator 对象。这个对象执行三次 next 方法(因为 F 内部有两个 yield 表达式)，完成 F 内部所有代码的运行。这时，所有内部属性都绑定在 obj 对象上了，因此 obj 对象也就成了 F 的实例。

上面代码中，执行的是遍历器对象 f，但是生成的对象实例是 obj，有没有办法将这两个对象统一呢?

一个办法就是将 obj 换成 F.prototype。

function* F() {
  this.a = 1;
  yield (this.b = 2);
  yield (this.c = 3);
}
var f = F.call(F.prototype);

f.next(); // Object {value: 2, done: false}
f.next(); // Object {value: 3, done: false}
f.next(); // Object {value: undefined, done: true}

f.a; // 1
f.b; // 2
f.c; // 3

再将 F 改成构造函数，就可以对它执行 new 命令了。

function* gen() {
  this.a = 1;
  yield (this.b = 2);
  yield (this.c = 3);
}

function F() {
  return gen.call(gen.prototype);
}

var f = new F();

f.next(); // Object {value: 2, done: false}
f.next(); // Object {value: 3, done: false}
f.next(); // Object {value: undefined, done: true}

f.a; // 1
f.b; // 2
f.c; // 3

含义

Generator 与状态机

Generator 是实现状态机的最佳结构。比如，下面的 clock 函数就是一个状态机。

var ticking = true;
var clock = function () {
  if (ticking) console.log("Tick!");
  else console.log("Tock!");
  ticking = !ticking;
};

上面代码的 clock 函数一共有两种状态(Tick 和 Tock)，每运行一次，就改变一次状态。这个函数如果用 Generator 实现，就是下面这样。

var clock = function* () {
  while (true) {
    console.log("Tick!");
    yield;
    console.log("Tock!");
    yield;
  }
};

上面的 Generator 实现与 ES5 实现对比，可以看到少了用来保存状态的外部变量 ticking，这样就更简洁，更安全(状态不会被非法篡改)、更符合函数式编程的思想，在写法上也更优雅。Generator 之所以可以不用外部变量保存状态，是因为它本身就包含了一个状态信息，即目前是否处于暂停态。

Generator 与协程

协程(coroutine)是一种程序运行的方式，可以理解成“协作的线程”或“协作的函数”。协程既可以用单线程实现，也可以用多线程实现。前者是一种特殊的子例程，后者是一种特殊的线程。

协程与子例程的差异

传统的“子例程”(subroutine)采用堆栈式“后进先出”的执行方式，只有当调用的子函数完全执行完毕，才会结束执行父函数。协程与其不同，多个线程(单线程情况下，即多个函数)可以并行执行，但是只有一个线程(或函数)处于正在运行的状态，其他线程(或函数)都处于暂停态(suspended)，线程(或函数)之间可以交换执行权。也就是说，一个线程(或函数)执行到一半，可以暂停执行，将执行权交给另一个线程(或函数)，等到稍后收回执行权的时候，再恢复执行。这种可以并行执行、交换执行权的线程(或函数)，就称为协程。

从实现上看，在内存中，子例程只使用一个栈(stack)，而协程是同时存在多个栈，但只有一个栈是在运行状态，也就是说，协程是以多占用内存为代价，实现多任务的并行。

协程与普通线程的差异

不难看出，协程适合用于多任务运行的环境。在这个意义上，它与普通的线程很相似，都有自己的执行上下文、可以分享全局变量。它们的不同之处在于，同一时间可以有多个线程处于运行状态，但是运行的协程只能有一个，其他协程都处于暂停状态。此外，普通的线程是抢先式的，到底哪个线程优先得到资源，必须由运行环境决定，但是协程是合作式的，执行权由协程自己分配。

由于 JavaScript 是单线程语言，只能保持一个调用栈。引入协程以后，每个任务可以保持自己的调用栈。这样做的最大好处，就是抛出错误的时候，可以找到原始的调用栈。不至于像异步操作的回调函数那样，一旦出错，原始的调用栈早就结束。

Generator 函数是 ES6 对协程的实现，但属于不完全实现。Generator 函数被称为“半协程”(semi-coroutine)，意思是只有 Generator 函数的调用者，才能将程序的执行权还给 Generator 函数。如果是完全执行的协程，任何函数都可以让暂停的协程继续执行。

如果将 Generator 函数当作协程，完全可以将多个需要互相协作的任务写成 Generator 函数，它们之间使用 yield 表达式交换控制权。

Generator 与上下文

JavaScript 代码运行时，会产生一个全局的上下文环境(context，又称运行环境)，包含了当前所有的变量和对象。然后，执行函数(或块级代码)的时候，又会在当前上下文环境的上层，产生一个函数运行的上下文，变成当前(active)的上下文，由此形成一个上下文环境的堆栈(context stack)。

这个堆栈是“后进先出”的数据结构，最后产生的上下文环境首先执行完成，退出堆栈，然后再执行完成它下层的上下文，直至所有代码执行完成，堆栈清空。

Generator 函数不是这样，它执行产生的上下文环境，一旦遇到 yield 命令，就会暂时退出堆栈，但是并不消失，里面的所有变量和对象会冻结在当前状态。等到对它执行 next 命令时，这个上下文环境又会重新加入调用栈，冻结的变量和对象恢复执行。

function* gen() {
  yield 1;
  return 2;
}

let g = gen();

console.log(g.next().value, g.next().value);

上面代码中，第一次执行 g.next() 时，Generator 函数 gen 的上下文会加入堆栈，即开始运行 gen 内部的代码。等遇到 yield 1 时，gen 上下文退出堆栈，内部状态冻结。第二次执行 g.next() 时，gen 上下文重新加入堆栈，变成当前的上下文，重新恢复执行。

应用

Generator 可以暂停函数执行，返回任意表达式的值。这种特点使得 Generator 有多种应用场景。

(1)异步操作的同步化表达

Generator 函数的暂停执行的效果，意味着可以把异步操作写在 yield 表达式里面，等到调用 next 方法时再往后执行。这实际上等同于不需要写回调函数了，因为异步操作的后续操作可以放在 yield 表达式下面，反正要等到调用 next 方法时再执行。所以，Generator 函数的一个重要实际意义就是用来处理异步操作，改写回调函数。

function* loadUI() {
  showLoadingScreen();
  yield loadUIDataAsynchronously();
  hideLoadingScreen();
}
var loader = loadUI();
// 加载UI
loader.next();

// 卸载UI
loader.next();

上面代码中，第一次调用 loadUI 函数时，该函数不会执行，仅返回一个遍历器。下一次对该遍历器调用 next 方法，则会显示 Loading 界面(showLoadingScreen)，并且异步加载数据(loadUIDataAsynchronously)。等到数据加载完成，再一次使用 next 方法，则会隐藏 Loading 界面。可以看到，这种写法的好处是所有 Loading 界面的逻辑，都被封装在一个函数，按部就班非常清晰。

Ajax 是典型的异步操作，通过 Generator 函数部署 Ajax 操作，可以用同步的方式表达。

function* main() {
  var result = yield request("https://some.url");
  var resp = JSON.parse(result);
  console.log(resp.value);
}

function request(url) {
  makeAjaxCall(url, function (response) {
    it.next(response);
  });
}

var it = main();
it.next();

上面代码的 main 函数，就是通过 Ajax 操作获取数据。可以看到，除了多了一个 yield，它几乎与同步操作的写法完全一样。注意，makeAjaxCall 函数中的 next 方法，必须加上 response 参数，因为 yield 表达式，本身是没有值的，总是等于 undefined。

下面是另一个例子，通过 Generator 函数逐行读取文本文件。

function* numbers() {
  let file = new FileReader("numbers.txt");
  try {
    while (!file.eof) {
      yield parseInt(file.readLine(), 10);
    }
  } finally {
    file.close();
  }
}

上面代码打开文本文件，使用 yield 表达式可以手动逐行读取文件。

(2)控制流管理

如果有一个多步操作非常耗时，采用回调函数，可能会写成下面这样。

step1(function (value1) {
  step2(value1, function (value2) {
    step3(value2, function (value3) {
      step4(value3, function (value4) {
        // Do something with value4
      });
    });
  });
});

采用 Promise 改写上面的代码。

Promise.resolve(step1)
  .then(step2)
  .then(step3)
  .then(step4)
  .then(
    function (value4) {
      // Do something with value4
    },
    function (error) {
      // Handle any error from step1 through step4
    }
  )
  .done();

上面代码已经把回调函数，改成了直线执行的形式，但是加入了大量 Promise 的语法。Generator 函数可以进一步改善代码运行流程。

function* longRunningTask(value1) {
  try {
    var value2 = yield step1(value1);
    var value3 = yield step2(value2);
    var value4 = yield step3(value3);
    var value5 = yield step4(value4);
    // Do something with value4
  } catch (e) {
    // Handle any error from step1 through step4
  }
}

然后，使用一个函数，按次序自动执行所有步骤。

scheduler(longRunningTask(initialValue));

function scheduler(task) {
  var taskObj = task.next(task.value);
  // 如果Generator函数未结束，就继续调用
  if (!taskObj.done) {
    task.value = taskObj.value;
    scheduler(task);
  }
}

注意，上面这种做法，只适合同步操作，即所有的 task 都必须是同步的，不能有异步操作。因为这里的代码一得到返回值，就继续往下执行，没有判断异步操作何时完成。如果要控制异步的操作流程，详见后面的《异步操作》一章。

下面，利用 for...of 循环会自动依次执行 yield 命令的特性，提供一种更一般的控制流管理的方法。

let steps = [step1Func, step2Func, step3Func];

function* iterateSteps(steps) {
  for (var i = 0; i < steps.length; i++) {
    var step = steps[i];
    yield step();
  }
}

上面代码中，数组 steps 封装了一个任务的多个步骤，Generator 函数 iterateSteps 则是依次为这些步骤加上 yield 命令。

将任务分解成步骤之后，还可以将项目分解成多个依次执行的任务。

let jobs = [job1, job2, job3];

function* iterateJobs(jobs) {
  for (var i = 0; i < jobs.length; i++) {
    var job = jobs[i];
    yield* iterateSteps(job.steps);
  }
}

上面代码中，数组 jobs 封装了一个项目的多个任务，Generator 函数 iterateJobs 则是依次为这些任务加上 yield* 命令。

最后，就可以用 for...of 循环一次性依次执行所有任务的所有步骤。

for (var step of iterateJobs(jobs)) {
  console.log(step.id);
}

再次提醒，上面的做法只能用于所有步骤都是同步操作的情况，不能有异步操作的步骤。如果想要依次执行异步的步骤，必须使用后面的《异步操作》一章介绍的方法。

for...of 的本质是一个 while 循环，所以上面的代码实质上执行的是下面的逻辑。

var it = iterateJobs(jobs);
var res = it.next();

while (!res.done) {
  var result = res.value;
  // ...
  res = it.next();
}

(3)部署 Iterator 接口

利用 Generator 函数，可以在任意对象上部署 Iterator 接口。

function* iterEntries(obj) {
  let keys = Object.keys(obj);
  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    let key = keys[i];
    yield [key, obj[key]];
  }
}

let myObj = { foo: 3, bar: 7 };

for (let [key, value] of iterEntries(myObj)) {
  console.log(key, value);
}

// foo 3
// bar 7

上述代码中，myObj 是一个普通对象，通过 iterEntries 函数，就有了 Iterator 接口。也就是说，可以在任意对象上部署 next 方法。

下面是一个对数组部署 Iterator 接口的例子，尽管数组原生具有这个接口。

function* makeSimpleGenerator(array) {
  var nextIndex = 0;

  while (nextIndex < array.length) {
    yield array[nextIndex++];
  }
}

var gen = makeSimpleGenerator(["yo", "ya"]);

gen.next().value; // 'yo'
gen.next().value; // 'ya'
gen.next().done; // true

(4)作为数据结构

Generator 可以看作是数据结构，更确切地说，可以看作是一个数组结构，因为 Generator 函数可以返回一系列的值，这意味着它可以对任意表达式，提供类似数组的接口。

function* doStuff() {
  yield fs.readFile.bind(null, "hello.txt");
  yield fs.readFile.bind(null, "world.txt");
  yield fs.readFile.bind(null, "and-such.txt");
}

上面代码就是依次返回三个函数，但是由于使用了 Generator 函数，导致可以像处理数组那样，处理这三个返回的函数。

for (task of doStuff()) {
  // task是一个函数，可以像回调函数那样使用它
}

实际上，如果用 ES5 表达，完全可以用数组模拟 Generator 的这种用法。

function doStuff() {
  return [
    fs.readFile.bind(null, "hello.txt"),
    fs.readFile.bind(null, "world.txt"),
    fs.readFile.bind(null, "and-such.txt"),
  ];
}

上面的函数，可以用一模一样的 for...of 循环处理!两相一比较，就不难看出 Generator 使得数据或者操作，具备了类似数组的接口。