迭代協議

為 ECMAScript 2015 中的一些補充內容，並非新的內建物件或語法，而是協議。這些協議可被任何遵守特定協定的物件所實作。

本文介紹兩種協議：可迭代協議以及迭代器協議。

可迭代協議

可迭代（iterable）協議允許 JavaScript 物件定義或客制他們的迭代行為，例如哪些值可在 for..of 語法結構中被迭代出來。部分內建型別為擁有預設迭代行為的可迭代內建物件，如 Array 或 Map，而其他型別（如 Object）則否。

為了成為可迭代的，一個物件必須實作 [Symbol.iterator]() 方法，意思是這個物件（或其原型鏈中的其中一個原型物件）必須擁有一個鍵（key）值為 [Symbol.iterator]（即 Symbol.iterator 常數）的屬性：

[Symbol.iterator]

回傳符合迭代器協議之物件的無引數函式。

每當物件需要被迭代時（比如在一個開始的 for..of 迴圈中），物件的 [Symbol.iterator]() 方法會被以不傳入引數的方式呼叫，並會使用其回傳的迭代器來獲得被迭代出來的值。

迭代器協議

迭代器（iterator）協議定義了一個標準方式來產出一連串（有限或無限）的值，並且可能於所有值都被產出後回傳一個值。

當物件以下列語義實作了 next() 方法即為一個迭代器：

屬性 值
next

回傳一個至少擁有以下兩個屬性之物件的無引數函式：

  • done（布林值）
    • 若迭代器已迭代完畢整個可迭代序列，則值為 true。在這個情況下 value 可以是代表迭代器的回傳值。
    • 若迭代器能夠產出序列中的下一個值，則值為 false。相當於完全不指定 done 屬性。
  • value - 任何由迭代器所回傳的 JavaScript 值。可於 done 為 true 時省略。

next 方法必須總是回傳一個包含符合 done 及 value 屬性的物件。假如回傳了一個非物件值（如 false 或 undefined），則將會拋出一個 TypeError 錯誤。

备注： 我們無法反射性的一眼看出一個特定的物件是否實作了迭代器協議，然而要建立一個同時滿足迭代器及可迭代協議的物件卻是相當容易（如下例所示）。範例的做法允許一個迭代器被各個預期其可迭代行為的語法所消費。因此很少有需要實作迭代器協議而沒有實作可迭代協議的情況。

js
var myIterator = {
  next: function () {
    // ...
  },
  [Symbol.iterator]: function () {
    return this;
  },
};

迭代協議使用範例

String 為一個可迭代內建物件（built-in iterable object）的範例：

js
var someString = "hi";
typeof someString[Symbol.iterator]; // "function"

String 的預設迭代器會回傳字串中的一個一個字元：

js
var iterator = someString[Symbol.iterator]();
iterator + ""; // "[object String Iterator]"

iterator.next(); // { value: "h", done: false }
iterator.next(); // { value: "i", done: false }
iterator.next(); // { value: undefined, done: true }

部分內建語法結構（built-in constructs），如 spread syntax，其內部也使用了相同的迭代協議：

js
[...someString]; // ["h", "i"]

我們可以藉由提供我們自己的 [Symbol.iterator]() 來重新定義迭代行為：

js
var someString = new String("hi"); // need to construct a String object explicitly to avoid auto-boxing

someString[Symbol.iterator] = function () {
  return {
    // this is the iterator object, returning a single element, the string "bye"
    next: function () {
      if (this._first) {
        this._first = false;
        return { value: "bye", done: false };
      } else {
        return { done: true };
      }
    },
    _first: true,
  };
};

請注意，重新定義 [Symbol.iterator]() 會影響使用迭代協議之內建語法結構的行為：

js
[...someString]; // ["bye"]
someString + ""; // "hi"

可迭代範例

可迭代內建物件

String、Array、TypedArray、Map 以及 Set 全都是可迭代內建物件，因為他們每一個的原型物件皆實作了 [Symbol.iterator]() 方法。

自定義可迭代物件

我們可以建立自己的可迭代物件，像是：

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

接受可迭代物件的內建 API

有許多 APIs 接受可迭代物件，如：Map([iterable])、WeakMap([iterable])、Set([iterable]) 及 WeakSet([iterable])：

js
var myObj = {};
new Map([
  [1, "a"],
  [2, "b"],
  [3, "c"],
]).get(2); // "b"
new WeakMap([
  [{}, "a"],
  [myObj, "b"],
  [{}, "c"],
]).get(myObj); // "b"
new Set([1, 2, 3]).has(3); // true
new Set("123").has("2"); // true
new WeakSet(
  (function* () {
    yield {};
    yield myObj;
    yield {};
  })(),
).has(myObj); // true

另外可參考 Promise.all(iterable)、Promise.race(iterable) 以及 Array.from()。

用於可迭代物件的語法

部分陳述式（statements）及運算式（expressions）為預期用於可迭代物件，例如 for-of 迴圈、spread syntax、yield*，及解構賦值：

js
for (let value of ["a", "b", "c"]) {
  console.log(value);
}
// "a"
// "b"
// "c"

[..."abc"]; // ["a", "b", "c"]

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

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

[a, b, c] = new Set(["a", "b", "c"]);
a; // "a"

非良好的可迭代物件

假如可迭件物件的 [Symbol.iterator]() 方法不是回傳一個迭代器物件，即是非良好的（non-well-formed）可迭代物件。如以下方式使用可能會導致執行時期異常或錯誤行為：

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

迭代器範例

簡單的迭代器

js
function makeIterator(array) {
  var nextIndex = 0;

  return {
    next: function () {
      return nextIndex < array.length
        ? { value: array[nextIndex++], done: false }
        : { done: true };
    },
  };
}

var it = makeIterator(["yo", "ya"]);

console.log(it.next().value); // 'yo'
console.log(it.next().value); // 'ya'
console.log(it.next().done); // true

無限迭代器

js
function idMaker() {
  var index = 0;

  return {
    next: function () {
      return { value: index++, done: false };
    },
  };
}

var it = idMaker();

console.log(it.next().value); // '0'
console.log(it.next().value); // '1'
console.log(it.next().value); // '2'
// ...

搭配生成器（generator）

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

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

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

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

function* idMaker() {
  var index = 0;
  while (true) yield index++;
}

var gen = idMaker();

console.log(gen.next().value); // '0'
console.log(gen.next().value); // '1'
console.log(gen.next().value); // '2'
// ...

搭配 ES2015 類別

js
class SimpleClass {
  constructor(data) {
    this.index = 0;
    this.data = data;
  }

  [Symbol.iterator]() {
    return {
      next: () => {
        if (this.index < this.data.length) {
          return { value: this.data[this.index++], done: false };
        } else {
          this.index = 0; //If we would like to iterate over this again without forcing manual update of the index
          return { done: true };
        }
      },
    };
  }
}

const simple = new SimpleClass([1, 2, 3, 4, 5]);

for (const val of simple) {
  console.log(val); //'0' '1' '2' '3' '4' '5'
}

生成器物件是迭代器還是可迭代物件？

生成器物件同時為迭代器及可迭代物件：

js
var aGeneratorObject = (function* () {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
})();
typeof aGeneratorObject.next;
// "function", because it has a next method, so it's an iterator
typeof aGeneratorObject[Symbol.iterator];
// "function", because it has an [Symbol.iterator]() method, so it's an iterable
aGeneratorObject[Symbol.iterator]() === aGeneratorObject;
// true, because its [Symbol.iterator]() method returns itself (an iterator), so it's an well-formed iterable
[...aGeneratorObject];
// [1, 2, 3]

參見