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本文已經(jīng)過原作者 MelkorNemesis 授權(quán)翻譯。

Lazy evaluation

Lazy evaluation常被譯為“延遲計(jì)算”或“惰性計(jì)算”，指的是僅僅在真正需要執(zhí)行的時(shí)候才計(jì)算表達(dá)式的值。

與惰性求值相反的是及早求值(eager evaluation)及早求值，也被稱為貪婪求值(greedy evaluation)或嚴(yán)格求值，是多數(shù)傳統(tǒng)編程語(yǔ)言的求值策略。

充分利用惰性求值的特性帶來的好處主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

• 避免不必要的計(jì)算，帶來性能上的提升。
• 節(jié)省空間，使得無限循環(huán)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成為可能。

迭代器

ES6 中的迭代器使惰性求值和創(chuàng)建用戶定義的數(shù)據(jù)序列成為可能。迭代是一種遍歷數(shù)據(jù)的機(jī)制。迭代器是用于遍歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)元素(稱為Iterable)的指針，用于產(chǎn)生值序列的指針。

迭代器是一個(gè)可以被迭代的對(duì)象。它抽象了數(shù)據(jù)容器，使其行為類似于可迭代對(duì)象。

迭代器在實(shí)例化時(shí)不計(jì)算每個(gè)項(xiàng)目的值，僅在請(qǐng)求時(shí)才生成下一個(gè)值。這非常有用，特別是對(duì)于大型數(shù)據(jù)集或無限個(gè)元素的序列。

可迭代對(duì)象

可迭代對(duì)象是希望其元素可被公眾訪問的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。JS 中的很多對(duì)象都是可迭代的，它們可能不是很好的察覺，但是如果仔細(xì)檢查，就會(huì)發(fā)現(xiàn)迭代的特征：

• new Map([iterable])
• new WeakMap([iterable])
• new Set([iterable])
• new WeakSet([iterable])
• Promise.all([iterable])
• Promise.race([iterable])
• Array.from([iterable])

還有需要一個(gè)可迭代的對(duì)象，否則，它將拋出一個(gè)類型錯(cuò)誤，例如：

• for ... of
• ... (展開操作符)const [a, b, ..] = iterable (解構(gòu)賦值)
• yield* (生成器)

JavaScript中已有許多內(nèi)置的可迭代項(xiàng)：

String,Array,TypedArray,Map,Set。

迭代協(xié)議

迭代器和可迭對(duì)象遵循迭代協(xié)議。

協(xié)議是一組接口，并規(guī)定了如何使用它們。

迭代器遵循迭代器協(xié)議，可迭代遵循可迭代協(xié)議。

可迭代的協(xié)議

要使對(duì)象變得可迭代，它必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)通過Symbol.iterator的迭代器方法，這個(gè)方法是迭代器的工廠。

使用 TypeScript，可迭代協(xié)議如下所示：

interface Iterable { 
  [Symbol.iterator]() : Iterator; 
} 

Symbol.iterator]()是無參數(shù)函數(shù)。在可迭代對(duì)象上調(diào)用它，這意味著我們可以通過this來訪問可迭代對(duì)象，它可以是常規(guī)函數(shù)或生成器函數(shù)。

迭代器協(xié)議

迭代器協(xié)議定義了產(chǎn)生值序列的標(biāo)準(zhǔn)方法。

為了使對(duì)象成為迭代器，它必須實(shí)現(xiàn)next()方法。迭代器可以實(shí)現(xiàn)return()方法，我們將在本文后面討論這個(gè)問題。

使用 TypeScript，迭代器協(xié)議如下所示：

interface Iterator { 
    next() : IteratorResult; 
    return?(value?: any): IteratorResult; 
} 

IteratorResult 的定義如下：

interface IteratorResult { 
    value?: any; 
    done: boolean; 
} 

• done通知消費(fèi)者迭代器是否已經(jīng)被使用，false表示仍有值需要生成，true表示迭代器已經(jīng)結(jié)束。
• value 可以是任何 JS 值，它是向消費(fèi)者展示的值。

當(dāng)done為true時(shí)，可以省略value。

組合

迭代器和可以可迭代對(duì)象可以用下面這張圖來表示：

事例

基礎(chǔ)知識(shí)介紹完了，接著，我們來配合一些事例來加深我們的映像。

范圍迭代器

我們先從一個(gè)非常基本的迭代器開始，createRangeIterator迭代器。

我們手動(dòng)調(diào)用it.next()以獲得下一個(gè)IteratorResult。最后一次調(diào)用返回{done：true}，這意味著迭代器現(xiàn)在已被使用，不再產(chǎn)生任何值。

function createRangeIterator(from, to) { 
  let i = from; 
 
  return { 
    next() { 
      if (i <= to) { 
        return { value: i++, done: false }; 
      } else { 
        return { done: true }; 
      } 
    } 
  } 
} 
 
const it = createRangeIterator(1, 3); 
 
console.log(it.next()); 
console.log(it.next()); 
console.log(it.next()); 
console.log(it.next()); 

可迭代范圍迭代器

在本文的前面，我已經(jīng)提到 JS 中的某些語(yǔ)句需要一個(gè)可迭代的對(duì)象。因此，我們前面的示例在與for ... of循環(huán)一起使用時(shí)將不起作用。

但是創(chuàng)建符合迭代器和可迭代協(xié)議的對(duì)象非常容易。

function createRangeIterator (from, to) { 
  let i = from 
 
  return { 
    [Symbol.iterator] () { 
      return this 
    }, 
    next() { 
      if (i <= to) { 
        return { value: i++, done: false } 
      } else { 
        return { done: true } 
      } 
    } 
  } 
} 
 
const it = createRangeIterator(1, 3) 
 
for (const i of it) { 
  console.log(i) 
} 

無限序列迭代器

迭代器可以表示無限制大小的序列，因?yàn)樗鼈儍H在需要時(shí)才計(jì)算值。

注意不要在無限迭代器上使用擴(kuò)展運(yùn)算符(...)，JS 將嘗試消費(fèi)迭代器，由于迭代器是無限的，因此它將永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束。所以你的應(yīng)用程序?qū)⒈罎?，因?yàn)閮?nèi)存已被耗盡 ??

同樣，for ... of 循環(huán)也是一樣的情況，所以要確保能退出循環(huán)：

function createEvenNumbersIterator () { 
  let value = 0 
 
  return { 
    [Symbol.iterator] () { 
      return this 
    }, 
    next () { 
      value += 2 
      return { value, done: false} 
    } 
  } 
} 
 
const it = createEvenNumbersIterator() 
 
const [a, b, c] = it 
console.log({a, b, c}) 
 
const [x, y, z] = it 
console.log({ x, y, z }) 
 
for (const even of it) { 
  console.log(even) 
  if (even > 20) { 
    break 
  } 
} 

關(guān)閉迭代器

前面我們提到過，迭代器可以有選擇地使用return()方法。當(dāng)?shù)髦钡阶詈蠖紱]有迭代時(shí)使用此方法，并讓迭代器進(jìn)行清理。

for ... of循環(huán)可以通過以下方式更早地終止迭代：

• break
• continue
• throw
• return

function createCloseableIterator () { 
  let idx = 0 
  const data = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'] 
 
  function cleanup() { 
    console.log('Performing cleanup') 
  } 
  return { 
    [Symbol.iterator]() { return this }, 
    next () { 
      if (idx <= data.length - 1) { 
        return { value: data[idx++], done: false } 
      } else { 
        cleanup() 
        return { done: true } 
      } 
    }, 
    return () { 
      cleanup() 
      return { done: true } 
    } 
  } 
} 
 
const it = createCloseableIterator() 
 
for (const value of it) { 
  console.log(value) 
  if (value === 'c') { 
    break 
  } 
} 
 
console.log('\n----------\n') 
 
const _it = createCloseableIterator(); 
for (const value of _it) { 
  console.log(value); 
} 

• 如果知道迭代器已經(jīng)結(jié)束，則手動(dòng)調(diào)用cleanup()函數(shù)。
• 如果突然完成，則return()起作用并為我們進(jìn)行清理。

額外的內(nèi)容

如果你已經(jīng)做到了這一點(diǎn)，我們來看看一些額外的內(nèi)容。

組合器

組合器是將現(xiàn)有可迭代對(duì)象組合在一起以創(chuàng)建新可迭代對(duì)象的函數(shù)。

因此，我們能夠創(chuàng)建許多實(shí)用函數(shù)。那map或者filter呢?看看下面的代碼，花一分鐘時(shí)間來理解它。

function createEvenNumbersIterator() { 
  let value = 0; 
 
  return { 
    [Symbol.iterator]() { 
      return this; 
    }, 
    next() { 
      value += 2; 
      return { value, done: false }; 
    } 
  } 
} 
 
function map(fn, iterable) { 
  const iter = iterable[Symbol.iterator](); 
 
  return { 
    [Symbol.iterator]() { 
      return this; 
    }, 
    next() { 
      const n = iter.next(); 
      if (!n.done) { 
        return { value: fn(n.value), done: false }; 
      } else { 
        return { done: true }; 
      } 
    } 
  } 
} 
 
function filter(fn, iterable) { 
  const iter = iterable[Symbol.iterator](); 
 
  return { 
    [Symbol.iterator]() { 
      return this; 
    }, 
    next() { 
      const n = iter.next(); 
      if (!n.done) { 
        if (fn(n.value)) { 
          return { value: n.value, done: false }; 
        } else { 
          return this.next(); 
        } 
      } else { 
        return { done: true }; 
      } 
    } 
  } 
} 
 
function take(n, iterable) { 
  const iter = iterable[Symbol.iterator](); 
 
  return { 
    [Symbol.iterator]() { 
      return this; 
    }, 
    next() { 
      if (n > 0) { 
        n--; 
        return iter.next(); 
      } else { 
        return { done: true }; 
      } 
    } 
  } 
} 
 
function cycle(iterable) { 
  const iter = iterable[Symbol.iterator](); 
  const saved = []; 
  let idx = 0; 
   
  return { 
    [Symbol.iterator]() { 
      return this; 
    }, 
    next() { 
      const n = iter.next(); 
      if (!n.done) { 
        saved[idx++] = n.value; 
        return { value: n.value, done: false }; 
      } else { 
        return { value: saved[idx++ % saved.length], done: false }; 
      } 
    } 
  } 
} 
 
function collect(iterable) { 
  // consumes the iterator 
  return Array.from(iterable); 
} 
 
const evenNumbersIterator = createEvenNumbersIterator(); 
const result = collect(                 // 7. and collect the result 
  filter(                               // ⬆️ 6. keep only values higher than 1 
    val => val > 1, map(                // ⬆️ 5. divide obtained values by 2 
      val => val / 2, take(             // ⬆️ 4. take only six of them 
        6, cycle(                       // ⬆️ 3. make an infinite cycling sequence of them 
          take(                         // ⬆️ 2. take just three of them 
            3, evenNumbersIterator      // ⬆️ 1. infinite sequence of even numbers 
          ) 
        ) 
      ) 
    ) 
  ) 
); 
 
console.log(result); 

這是一大堆代碼，很快我們將看到如何使用生成器和函數(shù)式編程概念來重構(gòu)所有這些內(nèi)容。保持關(guān)注，并注意我的后續(xù)文章，我們?nèi)匀挥泻芏鄡?nèi)容要講。

作者：MelkorNemesis 譯者：前端小智 來源：medium

原文：https://medium.com/@MelrNemesis/javascript-lazy-evaluation-iterables-iterators-e0770a5de96f

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