JavaScript 设计模式（五）：迭代器模式

文章内容分两部分：

1. 前半部分为 “迭代器模式” 概念；
2. 后半部分为 ES6 中 Iterator (迭代器）

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上半部分开始...

迭代器模式：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。

简单理解（白话理解）：统一 “集合” 型数据结构的遍历接口，实现可循环遍历获取集合中各数据项（不关心数据项中的数据结构）。

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模式特点

1. 为遍历不同数据结构的 “集合” 提供统一的接口；
2. 能遍历访问 “集合” 数据中的项，不关心项的数据结构

模式实现

// 统一遍历接口实现
var each = function(arr, callBack) {
  for (let i = 0, len = arr.length; i < len; i++) {
    // 将值，索引返回给回调函数callBack处理
    if (callBack(i, arr[i]) === false) {
      break;  // 中止迭代器，跳出循环
    }
  }
}

// 外部调用
each([1, 2, 3, 4, 5], function(index, value) {
    if (value > 3) {
      return false; // 返回false中止each
    }
    console.log([index, value]);
})

// 输出：[0, 1]  [1, 2]  [2, 3]

“迭代器模式的核心，就是实现统一遍历接口。”

模式细分

1. 内部迭代器 （jQuery 的 $.each / for...of)
2. 外部迭代器 （ES6 的 yield)

内部迭代器

内部迭代器: 内部定义迭代规则，控制整个迭代过程，外部只需一次初始调用

// jQuery 的 $.each（跟上文each函数实现原理类似）
$.each(['Angular', 'React', 'Vue'], function(index, value) {
    console.log([index, value]);
});

// 输出：[0, Angular]  [1, React]  [2, Vue]

优点：调用方式简单，外部仅需一次调用
缺点：迭代规则预先设置，欠缺灵活性。无法实现复杂遍历需求（如: 同时迭代比对两个数组）

外部迭代器

外部迭代器： 外部显示（手动）地控制迭代下一个数据项

借助 ES6 新增的 Generator 函数中的 yield* 表达式来实现外部迭代器。

// ES6 的 yield 实现外部迭代器
function* generatorEach(arr) {
  for (let [index, value] of arr.entries()) {
    yield console.log([index, value]);
  }
}

let each = generatorEach(['Angular', 'React', 'Vue']);
each.next();
each.next();
each.next();

// 输出：[0, 'Angular']  [1, 'React']  [2, 'Vue']

优点：灵活性更佳，适用面广，能应对更加复杂的迭代需求
缺点：需显示调用迭代进行（手动控制迭代过程），外部调用方式较复杂

适用场景

不同数据结构类型的 “数据集合”，需要对外提供统一的遍历接口，而又不暴露或修改内部结构时，可应用迭代器模式实现。

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ES6 的 Iterator 迭代器

“迭代器等同于遍历器。在某些文章中，可能会出现遍历器的字眼，其实两者的意思一致。”

JavaScript 中 原有表示 “集合” 的数据结构主要是 “数组(Array)” 和 “对象(Object)”，ES6又新增了 Map 和 Set，共四种数据集合，浏览器端还有 NodeList 类数组结构。为 “集合” 型数据寻求统一的遍历接口，正是 ES6 的 Iterator 诞生的背景。

ES6 中迭代器 Iterator 作为一个接口，作用就是为各种不同数据结构提供统一的访问机制。任何数据结构只要部署了 Iterator 接口，就可以完成遍历操作。

Iterator 作用：

1. 为各种数据结构，提供一个统一的、简便的访问接口；
2. 使得数据结构的成员能够按某种次序排列；
3. 为新的遍历语法 for...of 实现循环遍历

Iterator只是一种接口，与遍历的数据结构是分开的。 重温迭代器模式特点：我只要统一遍历数据项的接口，不关心其数据结构。

ES6 默认的 Iterator 接口部署在数据结构的 Symbol.iterator 属性上，该属性本身是一个函数，代表当前数据结构默认的遍历器生成函数。执行该函数 [Symbol.iterator]()，会返回一个遍历器对象。只要数据结构拥有 Symbol.iterator 属性，那么它就是 “可遍历的” 。

遍历器对象的特征：

1. 拥有 next 属性方法；

2. 执行 next()，会返回一个包含 value 和 done 属性的对象

   • value: 当前数据结构成员的值
   • done: 布尔值，表示遍历是否结束

原生具备 Iterator 接口的数据结构：

1. Array
2. Map
3. Set
4. String
5. TypedArray
6. 函数的 arguments 对象
7. NodeList 对象

let arr = ['a', 'b', 'c'];
let iterator = arr[Symbol.iterator]();

iterator.next();  // { value: 'a', done: false }
iterator.next();  // { value: 'b', done: false }
iterator.next();  // { value: 'c', done: false }
iterator.next();  // { value: undefined, done: false }

原生部署 Iterator 接口的数据结构，无需手动执行遍历器生成函数，可使用 for...of 自动循环遍历。

for...of 运行原理：

1. 首先调用遍历对象 [Symobo.iterator]() 方法，拿到遍历器对象;
2. 每次循环，调用遍历器对象 next() 方法，得到 {value: ..., done: ... } 对象

// for...of 自动遍历拥有 Iterator 接口的数据结构
let arr = ['a', 'b', 'c'];
for (let item of arr) {
  console.log(item);
}

// 输出：a  b  c

类数组对象：存在数值键名和 length 属性的对象

类数组对象部署 Iterator 方法：

// 方法一：
NodeList.prototype[Symbol.iterator] = Array.prototype[Sybmol.iterator];

// 方法二：
NodeList.prototype[Symbol.iterator] = [][Symbol.iterator];

// for...of 遍历类数组对象
let arrLike = {
  0: 'a',
  1: 'b',
  2: 'c',
  length: 3,
  [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator]
};

for (let item of arrLike) {
  console.log(item);
}

// 输出：a  b  c

对象(Object)没有默认 Iterator 接口，因为对象属性遍历顺序不确定，需开发者手动指定。

注意：

1. 普通对象部署数组的 Symbol.iterator 方法，并无效果；
2. 普通对象若 Symbol.iterator 方法对应的部署遍历器生成函数（即返回一个遍历器对象），解释引擎会报错。

var obj = {};
obj[Symbol.iterator] = () => 1;
[...obj]; // TypeError: [] is not a function

for...of 遍历普通对象的解决方法：

1. 使用 Objet.keys 将对象键名生成一个数组，然后遍历该数组；
2. Generator 函数重新包装对象

let person = {
  name: 'Ken',
  sex: 'Male'
}

// Object.keys
for (let key of Object.keys(person)) {
  console.log(`${key}: ${person[key]}`);
}

// Generator 包装对象
function* entries(obj) {
  for (let key of Object.keys(obj)) {
    yield [key, obj[key]];
  }
}
for (let [key, value] of entries(person)) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}

// 输出：
// name: Ken 
// sex: Male

ES6 的 Iterator 应用场景

1. 解构赋值
2. 扩展运算符
3. yield*

4. 任何以数组为参数的遍历的场景：

   • for...of
   • Array.from()
   • Map()/Set()/WeakMap()/WeakSet()
   • Promise.all()/Promise.race()

for...of 对比 for / for...in / forEach

for 循环 ：需定义索引变量，指定循环终结条件。

for (let i = 0, len = arr.length; i < len; i++) {
  console.log(arr[i]);
}

forEach: 无法中途跳出循环，break/return。

forEach(arr, function(item, index) {
  console.log(item, index);
})

for...in:

1. 只能获取键名，不能获取键值
2. 以字符串为键名（但数组的键名为数值类型索引）
3. 任意顺序遍历键名（？？？）
4. 会遍历手动添加的其它键（原型链上的键）
5. 为遍历对象设计，不适用数组

let triangle = {a: 1, b: 2, c: 3};

function ColoredTriangle() {
  this.color = 'red';
}

ColoredTriangle.prototype = triangle;

let obj = new ColoredTriangle();

for (let prop in obj) {
  // 需手动判断是否属于自身属性，而不是原型链属性
  if (obj.hasOwnProperty(prop)) {
    console.log(`obj.${prop} = ${obj[prop]}`);
  } 
}

// 输出：obj.color = red

for...of 较其它三者优点：

1. 和 for...in 一样简洁，但没有 for...in 的缺点；
2. 不同于 forEach, 可使用 break/return/continue 退出循环；
3. 提供了遍历所有数据的统一接口

缺点：遍历普通对象时，不能直接使用。

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参考文章

• 《JavaScript 设计模式与开发实践》
• 《阮一峰ES6入门：Iterator 和 for...of 循环》

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作者：以乐之名
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