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：

代码语言：javascript复制

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 }

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

代码语言：javascript复制

let number = 0
console.log(number  )
console.log(  number)
console.log(number)

输出什么？

答案是：0, 2, 2;

一元后自增运算符：

返回值（返回 0）
值自增（number 现在是 1）

一元前自增运算符：

自增（number 现在是 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：

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
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）。
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）。
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）。

代码语言：javascript复制

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
}

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。

代码语言：javascript复制

const obj = {};

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

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

字符串是一个类似数组的对象，也原生具有 Iterator 接口。

代码语言：javascript复制

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

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。

链表

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）开始迭代列表直到找到所有元素。

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。

代码语言：javascript复制

for (let i = 0; i < myArray.length; index  ) {
  console.log(myArray[i]);
}

这种写法比较麻烦，因此数组提供内置的forEach方法。

代码语言：javascript复制

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

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。

代码语言：javascript复制

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

for...in循环有几个缺点:

数组的键名是数字，但是for...in循环是以字符串作为键名“0”、“1”、“2”等等。
for...in循环不仅遍历数字键名，还会遍历手动添加的其他键，甚至包括原型链上的键
某些情况下，for...in循环会以任意顺序遍历键名。

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。

数据结构编程算法 java javascript ecmascript

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