Iterator 和 for...of 循环

Iterator（遍历器）的概念

JavaScript 原有的表示“集合”的数据结构，主要是数组（Array）和对象（Object），ES6 又添加了Map和Set。这样就有了四种数据集合，用户还可以组合使用它们，定义自己的数据结构，比如数组的成员是Map，Map的成员是对象。这样就需要一种统一的接口机制，来处理所有不同的数据结构。

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）。

Iterator 的作用有三个：一是为各种数据结构，提供一个统一的、简便的访问接口；二是使得数据结构的成员能够按某种次序排列；三是 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。

Iterator 的遍历过程是这样的。

（1）创建一个指针对象，指向当前数据结构的起始位置。也就是说，遍历器对象本质上，就是一个指针对象。

（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。

（3）第二次调用指针对象的next方法，指针就指向数据结构的第二个成员。

（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。

下面是一个模拟next方法返回值的例子。

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

上面代码定义了一个makeIterator函数，它是一个遍历器生成函数，作用就是返回一个遍历器对象。对数组['a', 'b']执行这个函数，就会返回该数组的遍历器对象（即指针对象）it。

指针对象的next方法，用来移动指针。开始时，指针指向数组的开始位置。然后，每次调用next方法，指针就会指向数组的下一个成员。第一次调用，指向a；第二次调用，指向b。

next方法返回一个对象，表示当前数据成员的信息。这个对象具有value和done两个属性，value属性返回当前位置的成员，done属性是一个布尔值，表示遍历是否结束，即是否还有必要再一次调用next方法。

总之，调用指针对象的next方法，就可以遍历事先给定的数据结构。

对于遍历器对象来说，done: false和value: undefined属性都是可以省略的，因此上面的makeIterator函数可以简写成下面的形式。

function makeIterator(array) { var nextIndex = 0; return { next: function() { return nextIndex < array.length ? {value: array[nextIndex++]} : {done: true}; } }; }

由于 Iterator 只是把接口规格加到数据结构之上，所以，遍历器与它所遍历的那个数据结构，实际上是分开的，完全可以写出没有对应数据结构的遍历器对象，或者说用遍历器对象模拟出数据结构。下面是一个无限运行的遍历器对象的例子。

var it = idMaker(); it.next().value // 0 it.next().value // 1 it.next().value // 2 // ... function idMaker() { var index = 0; return { next: function() { return {value: index++, done: false}; } }; }

上面的例子中，遍历器生成函数idMaker，返回一个遍历器对象（即指针对象）。但是并没有对应的数据结构，或者说，遍历器对象自己描述了一个数据结构出来。

如果使用 TypeScript 的写法，遍历器接口（Iterable）、指针对象（Iterator）和next方法返回值的规格可以描述如下。

interface Iterable {  [Symbol.iterator]() : Iterator, } interface Iterator { next(value?: any) : IterationResult, } interface IterationResult { value: any, done: boolean, }

默认 Iterator 接口

Iterator 接口的目的，就是为所有数据结构，提供了一种统一的访问机制，即for...of循环（详见下文）。当使用for...of循环遍历某种数据结构时，该循环会自动去寻找 Iterator 接口。

一种数据结构只要部署了 Iterator 接口，我们就称这种数据结构是“可遍历的”（iterable）。

ES6 规定，默认的 Iterator 接口部署在数据结构的Symbol.iterator属性，或者说，一个数据结构只要具有Symbol.iterator属性，就可以认为是“可遍历的”（iterable）。Symbol.iterator属性本身是一个函数，就是当前数据结构默认的遍历器生成函数。执行这个函数，就会返回一个遍历器。至于属性名Symbol.iterator，它是一个表达式，返回Symbol对象的iterator属性，这是一个预定义好的、类型为 Symbol 的特殊值，所以要放在方括号内（参见《Symbol》一章）。

const obj = {  [Symbol.iterator] : function () { return { next: function () { return { value: 1, done: true }; } }; } };

上面代码中，对象obj是可遍历的（iterable），因为具有Symbol.iterator属性。执行这个属性，会返回一个遍历器对象。该对象的根本特征就是具有next方法。每次调用next方法，都会返回一个代表当前成员的信息对象，具有value和done两个属性。

ES6 的有些数据结构原生具备 Iterator 接口（比如数组），即不用任何处理，就可以被for...of循环遍历。原因在于，这些数据结构原生部署了Symbol.iterator属性（详见下文），另外一些数据结构没有（比如对象）。凡是部署了Symbol.iterator属性的数据结构，就称为部署了遍历器接口。调用这个接口，就会返回一个遍历器对象。

原生具备 Iterator 接口的数据结构如下。

• Array
• Map
• Set
• String
• TypedArray
• 函数的 arguments 对象
• NodeList 对象
• 只有对象没有默认部署Symbol.iterator属性

下面的例子是数组的Symbol.iterator属性。

let arr = ['a', 'b', 'c']; let iter = arr[Symbol.iterator](); iter.next() // { value: 'a', done: false } iter.next() // { value: 'b', done: false } iter.next() // { value: 'c', done: false } iter.next() // { value: undefined, done: true }

上面代码中，变量arr是一个数组，原生就具有遍历器接口，部署在arr的Symbol.iterator属性上面。所以，调用这个属性，就得到遍历器对象。

对于原生部署 Iterator 接口的数据结构，不用自己写遍历器生成函数，for...of循环会自动遍历它们。除此之外，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）。

class RangeIterator {  constructor(start, stop) { this.value = start; this.stop = stop; } [Symbol.iterator]() { return this; } next() { var 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 (var value of range(0, 3)) { console.log(value); // 0, 1, 2 }

上面代码是一个类部署 Iterator 接口的写法。Symbol.iterator属性对应一个函数，执行后返回当前对象的遍历器对象。

下面是通过遍历器实现指针结构的例子。

function Obj(value) { this.value = value; this.next = null; } Obj.prototype[Symbol.iterator] = function() { var iterator = { next: next }; var current = this; function next() { if (current) { var value = current.value; current = current.next; return { done: false, value: value }; } else { return { done: true }; } } return iterator; } var one = new Obj(1); var two = new Obj(2); var three = new Obj(3); one.next = two; two.next = three; for (var i of one){ console.log(i); // 1, 2, 3 }

上面代码首先在构造函数的原型链上部署Symbol.iterator方法，调用该方法会返回遍历器对象iterator，调用该对象的next方法，在返回一个值的同时，自动将内部指针移到下一个实例。

下面是另一个为对象添加 Iterator 接口的例子。

let obj = {  data: [ 'hello', 'world' ], [Symbol.iterator]() { const self = this; let index = 0; return { next() { if (index < self.data.length) { return { value: self.data[index++], done: false }; } else { return { value: undefined, done: true }; } } }; } };

对于类似数组的对象（存在数值键名和length属性），部署 Iterator 接口，有一个简便方法，就是Symbol.iterator方法直接引用数组的 Iterator 接口。

NodeList.prototype[Symbol.iterator] = Array.prototype[Symbol.iterator]; // 或者 NodeList.prototype[Symbol.iterator] = [][Symbol.iterator]; [...document.querySelectorAll('div')] // 可以执行了

NodeList 对象是类似数组的对象，本来就具有遍历接口，可以直接遍历。上面代码中，我们将它的遍历接口改成数组的Symbol.iterator属性，可以看到没有任何影响。

下面是另一个类似数组的对象调用数组的Symbol.iterator方法的例子。

let iterable = {  0: 'a', 1: 'b', 2: 'c', length: 3, [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator] }; for (let item of iterable) { console.log(item); // 'a', 'b', 'c' }

注意，普通对象部署数组的Symbol.iterator方法，并无效果。

let iterable = {  a: 'a', b: 'b', c: 'c', length: 3, [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator] }; for (let item of iterable) { console.log(item); // undefined, undefined, undefined }

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。

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

上面代码中，变量obj的Symbol.iterator方法对应的不是遍历器生成函数，因此报错。

有了遍历器接口，数据结构就可以用for...of循环遍历（详见下文），也可以使用while循环遍历。

var $iterator = ITERABLE[Symbol.iterator](); var $result = $iterator.next(); while (!$result.done) { var x = $result.value; // ... $result = $iterator.next(); }

上面代码中，ITERABLE代表某种可遍历的数据结构，$iterator是它的遍历器对象。遍历器对象每次移动指针（next方法），都检查一下返回值的done属性，如果遍历还没结束，就移动遍历器对象的指针到下一步（next方法），不断循环。

调用 Iterator 接口的场合

有一些场合会默认调用 Iterator 接口（即Symbol.iterator方法），除了下文会介绍的for...of循环，还有几个别的场合。

（1）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。

let set = new Set().add('a').add('b').add('c'); let [x,y] = set; // x='a'; y='b' let [first, ...rest] = set; // first='a'; rest=['b','c'];

（2）扩展运算符

扩展运算符（...）也会调用默认的 Iterator 接口。

// 例一var str = 'hello'; [...str] // ['h','e','l','l','o'] // 例二 let arr = ['b', 'c']; ['a', ...arr, 'd'] // ['a', 'b', 'c', 'd']

上面代码的扩展运算符内部就调用 Iterator 接口。

实际上，这提供了一种简便机制，可以将任何部署了 Iterator 接口的数据结构，转为数组。也就是说，只要某个数据结构部署了 Iterator 接口，就可以对它使用扩展运算符，将其转为数组。

let arr = [...iterable];

（3）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。

let generator = function* () { yield 1; yield* [2,3,4]; yield 5; }; var iterator = generator(); iterator.next() // { value: 1, done: false } iterator.next() // { value: 2, done: false } iterator.next() // { value: 3, done: false } iterator.next() // { value: 4, done: false } iterator.next() // { value: 5, done: false } iterator.next() // { value: undefined, done: true }

（4）其他场合

由于数组的遍历会调用遍历器接口，所以任何接受数组作为参数的场合，其实都调用了遍历器接口。下面是一些例子。

• for...of
• Array.from()
• Map(), Set(), WeakMap(), WeakSet()（比如new Map([['a',1],['b',2]])）
• Promise.all()
• Promise.race()

字符串的 Iterator 接口

字符串是一个类似数组的对象，也原生具有 Iterator 接口。

var someString = "hi"; typeof someString[Symbol.iterator] // "function" var iterator = someString[Symbol.iterator](); iterator.next() // { value: "h", done: false } iterator.next() // { value: "i", done: false } iterator.next() // { value: undefined, done: true }

上面代码中，调用Symbol.iterator方法返回一个遍历器对象，在这个遍历器上可以调用 next 方法，实现对于字符串的遍历。

可以覆盖原生的Symbol.iterator方法，达到修改遍历器行为的目的。

var str = new String("hi"); [...str] // ["h", "i"] str[Symbol.iterator] = function() { return { next: function() { if (this._first) { this._first = false; return { value: "bye", done: false }; } else { return { done: true }; } }, _first: true }; }; [...str] // ["bye"] str // "hi"

上面代码中，字符串 str 的Symbol.iterator方法被修改了，所以扩展运算符（...）返回的值变成了bye，而字符串本身还是hi。

Iterator 接口与 Generator 函数

Symbol.iterator方法的最简单实现，还是使用下一章要介绍的 Generator 函数。

let myIterable = {  [Symbol.iterator]: function* () { yield 1; yield 2; yield 3; } } [...myIterable] // [1, 2, 3] // 或者采用下面的简洁写法 let obj = { * [Symbol.iterator]() { yield 'hello'; yield 'world'; } }; for (let x of obj) { console.log(x); } // "hello" // "world"

上面代码中，Symbol.iterator方法几乎不用部署任何代码，只要用 yield 命令给出每一步的返回值即可。

遍历器对象的 return()，throw()

遍历器对象除了具有next方法，还可以具有return方法和throw方法。如果你自己写遍历器对象生成函数，那么next方法是必须部署的，return方法和throw方法是否部署是可选的。

return方法的使用场合是，如果for...of循环提前退出（通常是因为出错，或者有break语句），就会调用return方法。如果一个对象在完成遍历前，需要清理或释放资源，就可以部署return方法。

function readLinesSync(file) { return { [Symbol.iterator]() { return { next() { return { done: false }; }, return() { file.close(); return { done: true }; } }; }, }; }

上面代码中，函数readLinesSync接受一个文件对象作为参数，返回一个遍历器对象，其中除了next方法，还部署了return方法。下面的两种情况，都会触发执行return方法。

// 情况一for (let line of readLinesSync(fileName)) { console.log(line); break; } // 情况二 for (let line of readLinesSync(fileName)) { console.log(line); throw new Error(); }

上面代码中，情况一输出文件的第一行以后，就会执行return方法，关闭这个文件；情况二会在执行return方法关闭文件之后，再抛出错误。

注意，return方法必须返回一个对象，这是 Generator 规格决定的。

throw方法主要是配合 Generator 函数使用，一般的遍历器对象用不到这个方法。请参阅《Generator 函数》一章。

for...of 循环

ES6 借鉴 C++、Java、C# 和 Python 语言，引入了for...of循环，作为遍历所有数据结构的统一的方法。

一个数据结构只要部署了Symbol.iterator属性，就被视为具有 iterator 接口，就可以用for...of循环遍历它的成员。也就是说，for...of循环内部调用的是数据结构的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）、后文的 Generator 对象，以及字符串。

数组

数组原生具备iterator接口（即默认部署了Symbol.iterator属性），for...of循环本质上就是调用这个接口产生的遍历器，可以用下面的代码证明。

const arr = ['red', 'green', 'blue']; for(let v of arr) { console.log(v); // red green blue } const obj = { }; obj[Symbol.iterator] = arr[Symbol.iterator].bind(arr); for(let v of obj) { console.log(v); // red green blue }

上面代码中，空对象obj部署了数组arr的Symbol.iterator属性，结果obj的for...of循环，产生了与arr完全一样的结果。

for...of循环可以代替数组实例的forEach方法。

const arr = ['red', 'green', 'blue']; arr.forEach(function (element, index) { console.log(element); // red green blue console.log(index); // 0 1 2 });

JavaScript 原有的for...in循环，只能获得对象的键名，不能直接获取键值。ES6 提供for...of循环，允许遍历获得键值。

var arr = ['a', 'b', 'c', 'd']; for (let a in arr) { console.log(a); // 0 1 2 3 } for (let a of arr) { console.log(a); // a b c d }

上面代码表明，for...in循环读取键名，for...of循环读取键值。如果要通过for...of循环，获取数组的索引，可以借助数组实例的entries方法和keys方法（参见《数组的扩展》一章）。

for...of循环调用遍历器接口，数组的遍历器接口只返回具有数字索引的属性。这一点跟for...in循环也不一样。

let arr = [3, 5, 7]; arr.foo = 'hello'; for (let i in arr) { console.log(i); // "0", "1", "2", "foo" } for (let i of arr) { console.log(i); // "3", "5", "7" }

上面代码中，for...of循环不会返回数组arr的foo属性。

Set 和 Map 结构

Set 和 Map 结构也原生具有 Iterator 接口，可以直接使用for...of循环。

var engines = new Set(["Gecko", "Trident", "Webkit", "Webkit"]); for (var e of engines) { console.log(e); } // Gecko // Trident // Webkit var es6 = new Map(); es6.set("edition", 6); es6.set("committee", "TC39"); es6.set("standard", "ECMA-262"); for (var [name, value] of es6) { console.log(name + ": " + value); } // edition: 6 // committee: TC39 // standard: ECMA-262

上面代码演示了如何遍历 Set 结构和 Map 结构。值得注意的地方有两个，首先，遍历的顺序是按照各个成员被添加进数据结构的顺序。其次，Set 结构遍历时，返回的是一个值，而 Map 结构遍历时，返回的是一个数组，该数组的两个成员分别为当前 Map 成员的键名和键值。

let map = new Map().set('a', 1).set('b', 2); for (let pair of map) { console.log(pair); } // ['a', 1] // ['b', 2] for (let [key, value] of map) { console.log(key + ' : ' + value); } // a : 1 // b : 2

计算生成的数据结构

有些数据结构是在现有数据结构的基础上，计算生成的。比如，ES6 的数组、Set、Map 都部署了以下三个方法，调用后都返回遍历器对象。

• entries() 返回一个遍历器对象，用来遍历[键名, 键值]组成的数组。对于数组，键名就是索引值；对于 Set，键名与键值相同。Map 结构的 Iterator 接口，默认就是调用entries方法。
• keys() 返回一个遍历器对象，用来遍历所有的键名。
• values() 返回一个遍历器对象，用来遍历所有的键值。

这三个方法调用后生成的遍历器对象，所遍历的都是计算生成的数据结构。

let arr = ['a', 'b', 'c']; for (let pair of arr.entries()) { console.log(pair); } // [0, 'a'] // [1, 'b'] // [2, 'c']

类似数组的对象

类似数组的对象包括好几类。下面是for...of循环用于字符串、DOM NodeList 对象、arguments对象的例子。

// 字符串let str = "hello"; for (let s of str) { console.log(s); // h e l l o } // DOM NodeList对象 let paras = document.querySelectorAll("p"); for (let p of paras) { p.classList.add("test"); } // arguments对象 function printArgs() { for (let x of arguments) { console.log(x); } } printArgs('a', 'b'); // 'a' // 'b'

对于字符串来说，for...of循环还有一个特点，就是会正确识别 32 位 UTF-16 字符。

for (let x of 'a\uD83D\uDC0A') { console.log(x); } // 'a' // '\uD83D\uDC0A'

并不是所有类似数组的对象都具有 Iterator 接口，一个简便的解决方法，就是使用Array.from方法将其转为数组。

let arrayLike = { length: 2, 0: 'a', 1: 'b' }; // 报错 for (let x of arrayLike) { console.log(x); } // 正确 for (let x of Array.from(arrayLike)) { console.log(x); }

对象

对于普通的对象，for...of结构不能直接使用，会报错，必须部署了 Iterator 接口后才能使用。但是，这样情况下，for...in循环依然可以用来遍历键名。

let es6 = {  edition: 6, committee: "TC39", standard: "ECMA-262" }; for (let e in es6) { console.log(e); } // edition // committee // standard for (let e of es6) { console.log(e); } // TypeError: es6[Symbol.iterator] is not a function

上面代码表示，对于普通的对象，for...in循环可以遍历键名，for...of循环会报错。

一种解决方法是，使用Object.keys方法将对象的键名生成一个数组，然后遍历这个数组。

for (var key of Object.keys(someObject)) { console.log(key + ': ' + someObject[key]); }

另一个方法是使用 Generator 函数将对象重新包装一下。

function* entries(obj) { for (let key of Object.keys(obj)) { yield [key, obj[key]]; } } for (let [key, value] of entries(obj)) { console.log(key, '->', value); } // a -> 1 // b -> 2 // c -> 3

与其他遍历语法的比较

以数组为例，JavaScript 提供多种遍历语法。最原始的写法就是for循环。

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

这种写法比较麻烦，因此数组提供内置的forEach方法。

myArray.forEach(function (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。

for (var index in myArray) { console.log(myArray[index]); }

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。

总之，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循环相比上面几种做法，有一些显著的优点。

for (let value of myArray) { console.log(value); }

• 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。

下面是一个使用 break 语句，跳出for...of循环的例子。

for (var n of fibonacci) { if (n > 1000) break; console.log(n); }

上面的例子，会输出斐波纳契数列小于等于 1000 的项。如果当前项大于 1000，就会使用break语句跳出for...of循环。