03.06 for of 的原理解析

前言

for...of 是ES6引入用来遍历所有数据结构的统一方法。

这里的所有数据结构只指具有 iterator接口 的数据。一个数据只要部署了 Symbol.iterator ，就具有了 iterator 接口，就可以使用 for...of 循环遍历它的成员。也就是说，for...of循环内部调用的数据结构为 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）、 Generator 对象，以及字符串。也就是说上面提到的这些数据类型原生就具备了 iterator 接口。

所以千万不要错误地认为 for...of 只是用来遍历数组的。

Iterator

为什么引入 Iterator

为什么会有 会引入 Iterator 呢，是因为 ES6添加了 Map , Set ，再加上原有的数组，对象，一共就是4种表示 “集合”的数据结构。没有 Map 和 Set 之前，我们都知道 for...in 一般是常用来遍历对象， for 循环

常用来遍历数据，现在引入的 Map , Set ，难道还要单独为他们引入适合用来遍历各自的方法么。聪明的你肯定能想到，我们能不能提供一个方法来遍历所有的数据结构呢，这个方法能遍历所有的数据结构，一定是这些数据结构要有一些通用的一些特征，然后这个公共的方法会根据这些通用的特征去进行遍历。

Iterator 就可以理解为是上面我们所说的通用的特征。

我们来看看官方对 Iterator 是怎么解释的：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（即依次处理该数据结构的所有成员）。通俗点理解就是为了解决不同数据结构遍历的问题，引入了 Iterator .

Iterator 是什么样子的呢

我们来模拟实现以下：

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

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

简单解释一下上面 array[nextIndex++] 是什么意思，

假如 nextIndex 当前为0，则 nextIndex++ 的意思为1.返回0 2. 值自增（ nextIndex 现在为1）。之前遇到一道面试题就是考察 i++ 和 ++i

<code>let number = 0
console.log(number++)
console.log(++number)
console.log(number)/<code>

输出什么？

答案是： 0, 2, 2;

一元后自增运算符 ++：

1. 返回值（返回 0）
2. 值自增（number 现在是 1）

一元前自增运算符 ++：

1. 自增（number 现在是 2）
2. 返回值（返回 2）

结果是 0 2 2.

好了，接着来看 Iterator 的整个的遍历过程：

1. 创建一个指针对象（上面代码中的 it ），指向当前数据的起始位置
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（上面代码中的 a ）。
3. 第二次调用指针对象的 next 方法，可以将指针指向数据结构的第二个成员（上面代码中的 b ）。
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,即是否要有必要再一次调用。

Iterator 的特点

• 各种数据结构，提供一个统一的、简便的访问接口
• 使得数据结构的成员能够按某种次序排列
• ES6 创造了一种新的遍历命令 for...of 循环， Iterator 接口主要供 for...of 消费

默认 Iterator 接口

部署在 Symbol.iterator 属性，或者说，一个数据结构只要具有 Symbol.iterator 属性，就认为是"可遍历的"。

原生具备 Iterator 接口的数据结构如下。

• Array
• Map
• Set
• String ：字符串是一个类似数组的对象，也原生具有 Iterator 接口。
• TypedArray ：通俗理解：ArrayBuffer是一片内存空间，不能直接引用里面的数据，可以通过TypedArray类型引用，用户只能通过TypedArray使用这片内存，不能直接通过ArrayBuffer使用这片内存
• 函数的 arguments 对象
• NodeList 对象

除了原生具备 Iterator 接口的数据之外，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。

对象（ Object ）之所以没有默认部署 Iterator 接口，是因为对象的哪个属性先遍历，哪个属性后遍历是不确定的，需要开发者手动指定。本质上，遍历器是一种线性处理，对于任何非线性的数据结构，部署遍历器接口，就等于部署一种线性转换。不过，严格地说，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。

一个对象如果要具备可被 for...of 循环调用的 Iterator 接口，就必须在 Symbol.iterator 的属性上部署遍历器生成方法（原型链上的对象具有该方法也可）。

<code>class RangeIterator {
  constructor(start, stop) {
    this.value = start;
    this.stop = stop;
  }

  [Symbol.iterator]() { return this; }

  next() {
    let value = this.value;
    if (value < this.stop) {
      this.value++;
      return {
        done: false, 
        value: value
      };
    }
    return {
      done: true,
      value: undefined
    };
  }
}

function range(start, stop) {
  return new RangeIterator(start, stop);
}

for (let value of range(0, 3)) {
  console.log(value); // 0, 1, 2
}/<code>

如果 Symbol.iterator 方法对应的不是遍历器生成函数（即会返回一个遍历器对象），解释引擎将会报错。

<code>const obj = {};

obj[Symbol.iterator] = () => 1;
 

// TypeError: Result of the Symbol.iterator method is not an object
console.log([...obj] )/<code>

字符串是一个类似数组的对象，也原生具有 Iterator 接口。

<code>const someString = "hi";
typeof someString[Symbol.iterator]
// "function"/<code>

调用Iterator的场景

除了 for...of ，还有下面几个场景

• 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。
• 扩展运算符：扩展运算符内部就调用 Iterator 接口。
• 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。
• 接受数组作为参数的场合Array.from() Map(), Set(), WeakMap(), WeakSet()（比如new Map([['a',1],['b',2]])） Promise.all() Promise.race()

Iterator的实现思想

看到 next 这个你有没有感到很熟悉，链表中 每个元素由一个存储元素本身的节点和一个指向下一个元素的引用（即next属性）组成。是不是很类似，不错， Iterator 的实现思想就是来源于单向链表。

下面来简单介绍一下单向链表。

单向链表

链表存储有序的元素集合，但不同于数组，链表中每个元素在内存中并不是连续放置的。每个元素由一个存储元素本身的节点和一个指向下一个元素的节点（也称为指针或链接）组成，下图展示了一个链表的结构。

和数组相比较，链表的一个好处已在于，添加或移除元素的时候不需要移动其他元素。然而，链表需要指针，因此实现链表时需要额外注意。数组的另一个细节是可以直接访问任何位置的任何元素，而 想要访问链表中间的一个元素，需要从起点（表头）开始迭代列表知道找到所有元素 。

现实生活中也有一些链表的例子，比如说寻宝游戏。你有一条线索，这条线索是指向寻找下一条线索的地点的指针。你顺着这条链接去到下一个地点，得到另一条指向再下一处的线索，得到列表中间的线索的唯一办法，就是从起点（第一条线索）顺着列表寻找。

具体怎么实现一个单向链表，这里就不展开讲了，推荐看 《学习JavaScript数据结构与算法》（第二版） 。

for...of 循环

关于 for...of 的原理，相信你看完上面的内容已经掌握的差不多了，现在我们以数组为例，说一下， for...of 和之前我们经常使用的其他循环方式有什么不同。

最原始的写法就是 for 循环。

<code>for (let i = 0; i < myArray.length; index++) { 

  console.log(myArray[i]);
}/<code>

这种写法比较麻烦，因此数组提供内置的 forEach 方法。

<code>myArray.forEach((value) => {
  console.log(value);
});/<code>

这种写法的问题在于，无法中途跳出 forEach 循环， break 命令或 return 命令都不能奏效。

for...in 循环可以遍历数组的键名。

<code>const arr = ['red', 'green', 'blue'];
for(let v in arr) {
    console.log(v); // '0', '1', '2
}/<code>

for...in 循环有几个缺点:

<code>for...in
for...in
for...in
/<code>

for...in 循环主要是为遍历对象而设计的，不适用于遍历数组。

for...of 和上面几种做法（ for 循环， forEach , for...in ）相比，有一些显著的优点

• 有着同 for...in 一样的简洁语法，但是没有 for...in 那些缺点。
• 不同于 forEach 方法，它可以与 break 、 continue 和 return 配合使用。
• 提供了遍历所有数据结构的统一操作接口。

总结

• for...of 可以用来遍历所有具有 iterator 接口的数据结构。（一个数据结构只要部署了 Symbol.iterator 属性，就被视为具有 iterator 接口）。也就是说 for...of 循环内部调用是数据结构的 Symbol.iterator
• iterator 的实现思想来源于 单向链表
• forEach 循环中无法用 break 命令或 return 命令终止。而 for...of 可以。
• for...in 遍历数组遍历的是键名，所有适合遍历对象， for...of 遍历数组遍历的是键值。

閱讀更多 sandag 的文章

關鍵字: 数据结构 为什么 解析