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11.Generator 函数的语法

oorzc2022年9月29日大约 6 分钟

11.Generator 函数的语法

Generator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案。

Generator 函数有多种理解角度。从语法上，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语句，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语句“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语句（或return语句）为止。换言之，Generator函数是分段执行的，yield语句是暂停执行的标记，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 }

Generator与状态机

Generator是实现状态机的最佳结构。

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。

（1）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。

（2）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ECMAScript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ECMAScript 6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语句交换控制权。

{
  // genertaor基本定义
  let tell=function* (){
    yield 'a';
    yield 'b';
    return 'c'
  };

  let k=tell();

  console.log(k.next());// { value: 'a', done: false }
  console.log(k.next());// { value: 'b', done: false }
  console.log(k.next());// { value: 'c', done: false }
  console.log(k.next());// { value: undefind, done: true }
}

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

  for(let value of obj){
    console.log('value',value); // 1 2 3
  }
}

{
  let state=function* (){
    //一直循环
    while(1){
      yield 'A';
      yield 'B';
      yield 'C';
    }
  }
  let status=state();
  console.log(status.next()); // A
  console.log(status.next()); // B
  console.log(status.next()); // C
  console.log(status.next()); // A
  console.log(status.next()); // B
}

11.Generator与异步应用

在Generator出来之前，异步编程的方法，大概有下面四种：

  1. 回调函数
  2. Promise
  3. 事件监听
  4. 发布/订阅

Generator函数实现异步

协程

传统的编程语言，早有异步编程的解决方案（其实是多任务的解决方案）。其中有一种叫做"协程"（coroutine），意思是多个线程互相协作，完成异步任务。

协程有点像函数，又有点像线程。它的运行流程大致如下。

  • 第一步，协程A开始执行。
  • 第二步，协程A执行到一半，进入暂停，执行权转移到协程B。
  • 第三步，（一段时间后）协程B交还执行权。
  • 第四步，协程A恢复执行。

上面流程的协程A，就是异步任务，因为它分成两段（或多段）执行。

协程的 Generator 函数实现

Generator 函数是协程在 ES6 的实现，最大特点就是可以交出函数的执行权（即暂停执行）。

整个 Generator 函数就是一个封装的异步任务，或者说是异步任务的容器。异步操作需要暂停的地方，都用yield语句注明。Generator 函数的执行方法如下。

function* gen(x) {
  var y = yield x + 2;
  return y;
}

var g = gen(1);
g.next() // { value: 3, done: false }
g.next() // { value: undefined, done: true }

异步任务的封装

下面看看如何使用 Generator 函数，执行一个真实的异步任务。

var fetch = require('node-fetch');

function* gen(){
  var url = 'https://api.github.com/users/github';
  var result = yield fetch(url);
  console.log(result.bio);
}
贡献者: oorzc