解释 JavaScript 中的 Generator 函数，以及它在异步编程中的潜在应用 (例如配合 co 库)。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

JavaScript Generator 函数：异步编程的救星？

大家好，我是老码，今天咱们来聊聊 JavaScript 中一个有点神秘，但又超级有用的家伙：Generator 函数。别被“Generator”这个听起来高大上的名字吓到，其实它并不难理解，而且掌握它，能让你的异步代码变得优雅很多，甚至可以让你看起来像个魔法师。

什么是 Generator 函数？

简单来说，Generator 函数是一种特殊的函数，它允许你暂停函数的执行，然后恢复它的执行。这就像你在看一部连续剧，看到一半可以暂停，等你想看的时候再继续。普通函数可做不到这一点，它们要么执行完毕，要么抛出错误，没有“暂停”这种操作。

Generator 函数的声明方式和普通函数有点不一样，需要在 function 关键字后面加一个星号 *：

function* myGenerator() {
  console.log("函数开始执行...");
  yield 1;
  console.log("暂停后恢复执行...");
  yield 2;
  console.log("函数执行完毕...");
}

这个 myGenerator 就是一个 Generator 函数。注意那个 yield 关键字，它是 Generator 函数的核心。 yield 就像一个暂停按钮，它会暂停函数的执行，并且可以返回一个值。

如何使用 Generator 函数？

调用 Generator 函数并不会立即执行函数体内的代码，而是会返回一个 Generator 对象，也叫做迭代器对象。

const generator = myGenerator();
console.log(generator); // 输出: Object [Generator] {}

要让 Generator 函数执行，我们需要调用 Generator 对象的 next() 方法。每次调用 next() 方法，Generator 函数就会从上次暂停的地方继续执行，直到遇到下一个 yield 语句或者函数结束。

console.log(generator.next()); // 输出: { value: 1, done: false }
console.log(generator.next()); // 输出: { value: 2, done: false }
console.log(generator.next()); // 输出: { value: undefined, done: true }

next() 方法会返回一个对象，包含两个属性：

value: yield 语句后面的表达式的值，也就是 Generator 函数返回的值。
done: 一个布尔值，表示 Generator 函数是否执行完毕。 false 表示未执行完毕，true 表示执行完毕。

让我们把上面的代码放到一起，看看完整的运行过程：

function* myGenerator() {
  console.log("函数开始执行...");
  yield 1;
  console.log("暂停后恢复执行...");
  yield 2;
  console.log("函数执行完毕...");
}

const generator = myGenerator();

console.log(generator.next());
// 输出:
// 函数开始执行...
// { value: 1, done: false }

console.log(generator.next());
// 输出:
// 暂停后恢复执行...
// { value: 2, done: false }

console.log(generator.next());
// 输出:
// 函数执行完毕...
// { value: undefined, done: true }

Generator 函数的更多特性

除了 next() 方法，Generator 对象还有两个方法：return() 和 throw()。

return(value): 强制 Generator 函数结束，并返回一个指定的值。

function* myGenerator() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

const generator = myGenerator();
console.log(generator.next()); // { value: 1, done: false }
console.log(generator.return("提前结束")); // { value: "提前结束", done: true }
console.log(generator.next()); // { value: undefined, done: true } (已经结束，不再执行)

throw(error): 在 Generator 函数内部抛出一个错误。如果 Generator 函数内部没有捕获这个错误，程序就会崩溃。

function* myGenerator() {
  try {
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
  } catch (e) {
    console.error("捕获到错误:", e);
  }
}

const generator = myGenerator();
console.log(generator.next()); // { value: 1, done: false }
generator.throw(new Error("发生了错误"));
// 输出: 捕获到错误: Error: 发生了错误
console.log(generator.next()); // { value: undefined, done: true }

Generator 函数在异步编程中的应用

现在，我们来聊聊 Generator 函数在异步编程中的应用。传统的回调函数和 Promise 链式调用，虽然能解决异步问题，但代码往往会变得复杂，难以维护，陷入“回调地狱”或者“Promise 地狱”。 Generator 函数提供了一种更优雅的方式来处理异步操作，让异步代码看起来像同步代码一样。

1. 模拟 `async/await`

在 async/await 出现之前，Generator 函数是实现类似功能的常用方法。我们可以使用一个简单的 run 函数来自动执行 Generator 函数，并且处理异步操作的结果。

function run(generatorFunction) {
  const generator = generatorFunction();

  function next(nextValue) {
    let result;
    try {
      result = generator.next(nextValue);
    } catch (e) {
      return Promise.reject(e);
    }

    if (result.done) {
      return Promise.resolve(result.value);
    }

    Promise.resolve(result.value).then(
      (value) => {
        next(value);
      },
      (err) => {
        generator.throw(err);
      }
    );
  }

  next();
}

这个 run 函数接收一个 Generator 函数作为参数，然后自动调用 next() 方法，直到 Generator 函数执行完毕。它还处理了异步操作的 resolve 和 reject 情况，让我们可以像写同步代码一样处理异步操作。

让我们用一个例子来说明：

function fetchData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      const data = `从 ${url} 获取的数据`;
      resolve(data);
    }, 1000);
  });
}

run(function* () {
  try {
    const data1 = yield fetchData("url1");
    console.log(data1); // 输出: 从 url1 获取的数据

    const data2 = yield fetchData("url2");
    console.log(data2); // 输出: 从 url2 获取的数据

    const data3 = yield fetchData("url3");
    console.log(data3); // 输出: 从 url3 获取的数据

    console.log("所有数据获取完毕");
  } catch (e) {
    console.error("发生错误:", e);
  }
});

在这个例子中，fetchData 函数模拟了一个异步操作，它返回一个 Promise 对象。在 Generator 函数中，我们使用 yield 关键字来等待 Promise 对象 resolve，并将结果赋值给变量。整个过程看起来就像同步代码一样，非常清晰易懂。

2. 配合 co 库

co 库是一个流行的 Generator 函数流程控制工具，它封装了上面 run 函数的逻辑，提供了更简洁的 API。使用 co 库，我们可以更方便地处理异步操作。

首先，你需要安装 co 库：

npm install co

然后，你可以这样使用 co 库：

const co = require('co');

function fetchData(url) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      const data = `从 ${url} 获取的数据`;
      resolve(data);
    }, 1000);
  });
}

co(function* () {
  try {
    const data1 = yield fetchData("url1");
    console.log(data1); // 输出: 从 url1 获取的数据

    const data2 = yield fetchData("url2");
    console.log(data2); // 输出: 从 url2 获取的数据

    const data3 = yield fetchData("url3");
    console.log(data3); // 输出: 从 url3 获取的数据

    console.log("所有数据获取完毕");
  } catch (e) {
    console.error("发生错误:", e);
  }
}).catch(err => {
  console.error(err);
});

可以看到，使用 co 库，代码更加简洁，可读性更高。 co 库会自动处理 Generator 函数的执行和异步操作的结果，我们只需要关注业务逻辑即可。

Generator 函数的适用场景

Generator 函数在以下场景中特别有用：

异步操作流程控制: 像上面例子中那样，可以使用 Generator 函数来编写更清晰、易于维护的异步代码。
迭代器: Generator 函数可以用来创建自定义的迭代器，用于遍历复杂的数据结构。
状态机: Generator 函数可以用来实现状态机，用于管理复杂的状态转换逻辑。
协程: Generator 函数可以用来模拟协程，实现并发编程。

Generator 函数的优缺点

优点	缺点
使异步代码看起来像同步代码，提高可读性和可维护性。	需要额外的库（如 `co`）或者自定义的 `run` 函数来自动执行 Generator 函数。
可以暂停和恢复函数的执行，提供了更灵活的控制能力。	学习曲线相对较陡峭，需要理解 Generator 函数的运行机制。
可以用来创建自定义的迭代器、状态机和协程，扩展了 JavaScript 的功能。	性能方面可能不如原生的 `async/await`。

与 `async/await` 的比较

async/await 是 ES2017 引入的语法糖，它建立在 Promise 和 Generator 函数之上，提供了更简洁的异步编程方式。 async/await 本质上就是 Generator 函数的语法糖，它让异步代码看起来更加像同步代码，同时也避免了手动调用 next() 方法的麻烦。

虽然 async/await 更加简洁易用，但了解 Generator 函数的原理仍然很重要。因为 async/await 的底层就是 Generator 函数，理解 Generator 函数可以帮助你更好地理解 async/await 的工作原理，从而编写更高效、更健壮的代码。

总结

Generator 函数是 JavaScript 中一个强大的特性，它可以用来处理异步操作、创建迭代器、实现状态机和协程。虽然 async/await 已经成为主流的异步编程方式，但了解 Generator 函数的原理仍然很有价值。掌握 Generator 函数，可以让你更好地理解 JavaScript 的底层机制，编写更高效、更健壮的代码。

希望今天的讲解对大家有所帮助，下次有机会再和大家聊聊其他有趣的 JavaScript 技术。谢谢大家！