（十一）：生成器 Generators，续篇

> 原文出处：http://www.infoq.com/cn/articles/es6-in-depth-generators-continued 欢迎回到深入浅出ES6专栏，望你在ES6探索之旅中收获知识与快乐！程序员们在工作之余应当补充些额外的知识，现在我们继续深入浅出生成器，我已经为你们准备好非常棒的讨论话题。 在之前的文章《[深入浅出ES6（三）：生成器 Generators](http://www.infoq.com/cn/articles/es6-in-depth-generators)》中，我为大家介绍了ES6中引入的新特性——生成器（Generators），我认为它是ES6中最具魔力的特性，很可能是异步编程下一步的发展方向。后来我这样写道： > 生成器还有更多未提及的特性，例如：.throw()和.return()方法、可选参数.next()、yield*表达式语法。由于行文过长，估计观众老爷们已然疲乏，我们应该学习一下生成器，暂时yield在这里，剩下的干货择机为大家献上。 此时此刻，我们再续前缘。 阅读本文前，你最好先阅读一下[文章的第1部分](http://www.infoq.com/cn/articles/es6-in-depth-generators)，文章比较长，你可能看得云里雾里，但那儿有一只会说话的猫陪伴你，非常有趣！ ## 快速回顾 在第三篇文章中，我们着重讲解了生成器的基本行为。你可能对此感到陌生，但是并不难理解。生成器函数与普通函数有很多相似之处，它们之间最大的不同是，普通函数一次执行完毕，而生成器函数体每次执行一部分，每当执行到一个yield表达式的时候就会暂停。 尽管在[那篇文章](http://www.infoq.com/cn/articles/es6-in-depth-generators)中我们进行过详细解释，但我们始终未把所有特性结合起来给大家讲解示例。现在就让我们出发吧！ ~~~ function* somewords() { yield "hello"; yield "world"; } for (var word of somewords()) { alert(word); } ~~~ 这段脚本简单易懂，但是如果你把代码中不同的比特位当做戏剧中的任务，你会发现它变得如此与众不同。穿上新衣的代码看起来是这样的： * * * > （译者注：下面这是原作者创作的一个剧本，他将ES6中的各种函数和语法拟人化，以讲解生成器（Generator）的实现原理） 场景 - 另一个世界的计算机，白天 for loop女士独自站在舞台上，戴着一顶安全帽，手里拿着一个笔记板，上面记载着所有的事情。 ~~~ for loop： （电话响起） somewords()！ ~~~ generator出现：这是一位高大的、有着一丝不苟绅士外表的黄铜机器人。 它看起来足够友善，但给人的感觉仍然是冷冰冰的金属。 ~~~ for loop： （潇洒地拍了拍她的手） 好吧！我们去找些事儿做吧。 （对generator说） .next()！ ~~~ generator动了起来，就像突然拥有了生命。 ~~~ generator： {value: "hello", done: false} ~~~ 然而猝不及防的，它以一个滑稽的姿势停止了动作。 ~~~ for loop： alert！ ~~~ alert小子飞快冲进舞台，眼睛大睁，上气不接下气。我们感觉的到他一向如此。 ~~~ for loop： 对user说“hello”。 ~~~ alert小子转身冲下舞台。 ~~~ alert： （舞台下，大声尖叫） 一切都静止了！ 你正在访问的页面说， “hello”！ ~~~ 停留了几秒钟后，alert小子跑回舞台，穿过所有人滑停在for loop女士身边。 ~~~ alert： user说ok。 for loop： （潇洒地拍了拍她的手） 好吧！我们去找些事儿做吧。 （回到generator身边） .next()！ ~~~ generator又一次焕发生机。 ~~~ generator： {value: "world", done: false} ~~~ 它换了个姿势又一次冻结。 ~~~ for loop： alert！ alert： （已经跑起来） 正在搞定！ （舞台下，大声尖叫） 一切都静止了！ 你正在访问的页面说， “world”！ ~~~ 又一次暂停，然后alert突然跋涉回到舞台，垂头丧气的。 ~~~ alert： user再一次说ok，但是… 但是请阻止这个页面 创建额外的对话。 ~~~ 他噘着嘴离开了。 ~~~ for loop： （潇洒地拍了拍她的手） 好吧！我们去找些事儿做吧。 （回到generator身边） .next()！ ~~~ generator第三次焕发生机。 ~~~ generator： （庄严的） {value: undefined, done: true} ~~~ 它的头低下了，光芒从它的眼里消失。它不再移动。 ~~~ for loop 我的午餐时间到了。 ~~~ 她离开了。 一会儿，garbage collector（垃圾收集器）老头进入，捡起了奄奄一息的generator，将它带下舞台。 好吧，这一出戏不太像哈姆雷特，但你应该可以想象得出来。 * * * 好吧，这一出戏不太像哈姆雷特，但你应该可以想象得出来。 正如你在戏剧中看到的，当生成器对象第一次出现时，它立即暂停了。每当调用它的`.next()`方法，它都会苏醒并向前执行一部分。 所有动作都是单线程同步的。请注意，无论何时永远只有一个真正活动的角色，角色们不会互相打断，亦不会互相讨论，他们轮流讲话，只要他们的话没有说完都可以继续说下去。（就像莎士比亚一样！） 每当`for-of`循环遍历生成器时，这出戏的某个版本就展开了。这些`.next()`方法调用序列永远不会在你的代码的任何角落出现，在剧本里我把它们都放在舞台上了，但是对于你和你的程序而言，所有这一切都应该在幕后完成，因为生成器和`for-of`循环就是被设计成通过[迭代器接口](http://www.ecma-international.org/ecma-262/6.0/index.html#sec-iterator-interface)联结工作的。 所以，总结一下到目前为止所有的一切： * 生成器对象是可以产生值的优雅的黄铜机器人。 * 每个生成器函数体构成的单一代码块就是一个机器人。 ## 如何关停生成器 我在第1部分没有提到这些繁琐的生成器特性： * generator.return() * generator.next()的可选参数 * generator.throw(error) * yield* 如果你不理解这些特性存在得意义，就很难对它们提起兴趣，更不用说理解它们的实现细节，所以我选择直接跳过。但是当我们深入学习生成器时，势必要仔细了解这些特性的方方面面。 你或许曾使用过这样的模式： ~~~ function dothings() { setup(); try { // ... 做一些事情 } finally { cleanup(); } } dothings(); ~~~ 清理（cleanup）过程包括关闭连接或文件，释放系统资源，或者只是更新dom来关闭“运行中”的加载动画。我们希望无论任务成功完成与否都触发清理操作，所以执行流入到`finally`代码块。 那么生成器中的清理操作看起来是什么样的呢？ ~~~ function* producevalues() { setup(); try { // ... 生成一些值 } finally { cleanup(); } } for (var value of producevalues()) { work(value); } ~~~ 这段代码看起来很好，但是这里有一个问题：我们没在`try`代码块中调用`work(value)`，如果它抛出异常，我们的清理步骤会如何执行呢？ 或者假设`for-of`循环包含一条`break`语句或`return`语句。清理步骤又会如何执行呢？ 放心，清理步骤无论如何都会执行，ES6已经为你做好了一切。 我们第一次讨论[迭代器和for-of循环](http://www.infoq.com/cn/articles/es6-in-depth-iterators-and-the-for-of-loop)时曾说过，迭代器接口支持一个可选的`.return()`方法，每当迭代在迭代器返回`{done:true}`之前退出都会自动调用这个方法。生成器支持这个方法，`mygenerator.return()`会触发生成器执行任一`finally`代码块然后退出，就好像当前的生成暂停点已经被秘密转换为一条`return`语句一样。 注意，`.return()`方法并不是在所有的上下文中都会被自动调用，只有当使用了迭代协议的情况下才会触发该机制。所以也有可能生成器没执行`finally`代码块就直接被垃圾回收了。 如何在舞台上模拟这些特性？生成器被冻结在一个需要一些配置的任务（例如，建造一幢摩天大楼）中间。突然有人抛出一个错误！`for`循环捕捉到这个错误并将它放置在一遍，她告诉生成器执行`.return()`方法。生成器冷静地拆除了所有脚手架并停工。然后`for`循环取回错误，继续执行正常的异常处理过程。 ## 生成器主导模式 到目前为止，我们在剧本中看到的生成器（generator）和使用者（user）之间的对话非常有限，现在换一种方式继续解释：  在这里使用者主导一切流程，生成器根据需要完成它的任务，但这不是使用生成器进行编程的唯一方式。 在第1部分中我曾经说过，生成器可以用来实现异步编程，完成你用异步回调或promise链所做的一切。我知道你一定想知道它是如何实现的，为什么yield的能力（这可是生成器专属的特殊能力）足够应对这些任务。毕竟，异步代码不仅产生（yield）数据，还会触发事件，比如从文件或数据库中调用数据，向服务器发起请求并返回事件循环来等待异步过程结束。生成器如何实现这一切？它又是如何不借助回调力量从文件、数据库或服务器中接受数据？ 为了开始找出答案，考虑一下如果`.next()`的调用者只有一种方法可以传值返回给生成器会发生什么？仅仅是这一点改变，我们就可能创造一种全新的会话形式：  事实上，生成器的`.next()`方法接受一个可选参数，参数稍后会作为`yield`表达式的返回值出现在生成器中。那就是说，`yield`语句与`return`语句不同，它是一个只有当生成器恢复时才会有值的表达式。 ~~~ var results = yield getdataandlatte(request.areacode); ~~~ 这一行代码完成了许多功能： * 调用`getdataandlatte()`，假设函数返回我们在截图中看到的字符串“`get me the database records for area code...`”。 * 暂停生成器，生成字符串值。 * 此时可以暂停任意长的时间。 * 最终，直到有人调用`.next({data: ..., coffee: ...})`，我们将这个对象存储在本地变量`results`中并继续执行下一行代码。 下面这段代码完整地展示了这一行代码完整的上下文会话： ~~~ function* handle(request) { var results = yield getdataandlatte(request.areacode); results.coffee.drink(); var target = mosturgentrecord(results.data); yield updatestatus(target.id, "ready"); } ~~~ `yield`仍然保持着它的原始含义：暂停生成器，返回值给调用者。但是确实也发生了变化！这里的生成器期待来自调用者的非常具体的支持行为，就好像调用者是它的行政助理一样。 普通函数则与之不同，通常更倾向于满足调用者的需求。但是你可以借助生成器创造一段对话，拓展生成器与其调用者之间可能存在的关系。 这个行政助理生成器运行器可能是什么样的？它大可不必很复杂，就像这样： ~~~ function rungeneratoronce(g, result) { var status = g.next(result); if (status.done) { return; // phew! } // 生成器请我们去获取一些东西并且 // 当我们搞定的时候再回调它 doasynchronousworkincludingespressomachineoperations( status.value, (error, nextresult) => rungeneratoronce(g, nextresult)); } ~~~ 为了让这段代码运行起来，我们必须创建一个生成器并且运行一次，像这样： ~~~ rungeneratoronce(handle(request), undefined); ~~~ 在之前的文章中，我一个库的示例中提到`Q.async()`，在那个库中，生成器是可以根据需要自动运行的异步过程。`rungeneratoronce`正式这样的一个具体实现。事实上，生成器一般会生成Promise对象来告诉调用者要做的事情，而不是生成字符串来大声告诉他们。 如果你已经理解了Promise的概念，现在又理解了生成器的概念，你可以尝试修改`rungeneratoronce`的代码来支持Promise。这个任务不简单，但是一旦成功，你将能够用Promise线性书写复杂的异步算法，而不仅仅通过`.then()`方法或回调函数来实现异步功能。 # 如何销毁生成器 你是否有看到`rungeneratoronce`的错误处理过程？答案一定是没有，因为上面的示例中直接忽略了错误！ 是的，那样做不好，但是如果我们想要以某种方法给生成器报告错误，可以尝试一下这个方法：当有错误产生时，不要继续调用`generator.next(result)`方法，而应该调用`generator.throw(error)`方法来抛出`yield`表达式，进而像`.return()`方法一样终止生成器的执行。但是如果当前的生成暂停点在一个`try`代码块中，那么会`catch`到错误并执行`finally`代码块，生成器就恢复执行了。 另一项艰巨的任务来啦，你需要修改`rungeneratoronce`来确保`.throw()`方法能够被恰当地调用。请记住，生成器内部抛出的异常总是会传播到调用者。所以无论生成器是否捕获错误，`generator.throw(error)`都会抛出`error`并立即返回给你。 当生成器执行到一个`yield`表达式并暂停后可以实现以下功能： * 调用`generator.next(value)`，生成器从离开的地方恢复执行。 * 调用`generator.return()`，传递一个可选值，生成器只执行`finally`代码块并不再恢复执行。 * 调用`generator.throw(error)`，生成器表现得像是`yield`表达式调用一个函数并抛出错误。 * 或者，什么也不做，生成器永远保持冻结状态。（是的，对于一个生成器来说，很可能执行到一个`try`代码块，永不执行`finally`代码块。这种状态下的生成器可以被垃圾收集器回收。） 看起来生成器函数与普通函数的复杂度相当，只有`.return()`方法显得不太一样。 事实上，`yield`与函数调用有许多共通的地方。当你调用一个函数，你就暂时停止了，对不对？你调用的函数取得主导权，它可能返回值，可能抛出错误，或者永远循环下去。 # 结合生成器实现更多功能 我再展示一个特性。假设我们写一个简单的生成器函数联结两个可迭代对象： ~~~ function* concat(iter1, iter2) { for (var value of iter1) { yield value; } for (var value of iter2) { yield value; } } ~~~ es6支持这样的简写方式： ~~~ function* concat(iter1, iter2) { yield* iter1; yield* iter2; } ~~~ 普通`yield`表达式只生成一个值，而`yield*`表达式可以通过迭代器进行迭代生成所有的值。 这个语法也可以用来解决另一个有趣的问题：在生成器中调用生成器。在普通函数中，我们可以从将一个函数重构为另一个函数并保留所有行为。很显然我们也想重构生成器，但我们需要一种调用提取出来的子例程的方法，我们还需要确保，子例程能够生成之前生成的每一个值。`yield*`可以帮助我们实现这一目标。 ~~~ function* factoredoutchunkofcode() { ... } function* refactoredfunction() { ... yield* factoredoutchunkofcode(); ... } ~~~ 考虑一下这样一个场景：一个黄铜机器人将子任务委托给另一个机器人，函数对组织同步代码来说至关重要，所以这种思想可以使基于生成器特性的大型项目保持简洁有序。 ## 退场 好啦，这就是有关生成器的全部内容！我希望你如我般享受，很高兴回来。 下一篇文章，我们会讨论另一种令人兴奋的特性，它是在es6中加入的一种全新的对象，它很微妙，又很复杂，你可能到最后都不知道自己一直在使用这一特性。下一次请记得回来，我们一起深入浅出es6代理（proxy）。