Symbol.Iterator و پروتکل های تکرار سفارشی

مقدمه

JavaScript ، به عنوان زبانی که برای وب طراحی شده است ، از زمان آغاز به کار ، دستخوش تحولات قابل توجهی شده است. در میان این تحولات ، معرفی Symbol نوع در ECMAScript 2015 (ES6) افزایش محوری به قابلیت های زبان را نشان داد. یکی از تأثیرگذارترین موارد استفاده Symbol تعریف شده توسط Symbol.iterator املاک ، که نقش اساسی در شخصی سازی رفتار تکرار برای اشیاء دارد. این مقاله عمیقاً وارد می شود Symbol.iteratorپروتکل های تکرار سفارشی که آن را تسهیل می کند ، و پیامدهای پیشرفته و استفاده از موارد تکرار شونده در جاوا اسکریپت مدرن.

زمینه تاریخی و فنی

تکامل تکرار در جاوا اسکریپت

قبل از ظهور Symbol.iterator، JavaScript در درجه اول به آرایه ها و اشیاء برای تکرار اعتماد داشت ، و از سازه های حلقه ای مانند استفاده می کند forبا for...inوت for...ofبشر در حالی که مؤثر است ، این رویکردها فاقد انعطاف پذیری بوده و اغلب منجر به کد کلامی می شوند.

با ES6 ، معرفی پروتکل های قابل تکرار و تکرار ساز مکانیسم قوی تری برای تکرار در ساختارهای داده ارائه می دهد. upables هر شیء JavaScript است که پیاده سازی می کند @@iterator روش ، ارجاع شده توسط Symbol.iteratorبشر این به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا ساختارهای داده های سفارشی ایجاد کنند که با استفاده از آن قابل عبور هستند for...of حلقه ، اپراتور گسترش و سایر زمینه های تکرار.

تکرار و پروتکل های قابل تکرار

پروتکل تکرار یک روش استاندارد برای تولید دنباله ای از مقادیر را تعریف می کند ( next() روش) برای استفاده با تکرار. از طرف دیگر ، پروتکل قابل تکرار ، چگونه می توان یک شی را با استفاده از آن تکرار کرد for...of حلقه یا سایر زمینه های تکرار.

عناصر اصلی این پروتکل ها عبارتند از:

• قابل تکرار: یک شیء که در زیر روش Symbol.iterator کلید این روش یک تکرار کننده را برمی گرداند.
• تکرار کننده: شیئی که a را پیاده سازی می کند next() روش این روش یک شی را با دو ویژگی برمی گرداند:
  • value: مقدار فعلی در تکرار.
  • done: یک بولی که نشان می دهد تکرار کامل است یا خیر.

تعریف رسمی

const iterable = {
  [Symbol.iterator]: function() {
    let index = 0;
    const data = ['a', 'b', 'c'];
    return {
      next: () => {
        if (index < data.length) {
          return { value: data[index++], done: false };
        } else {
          return { done: true };
        }
      }
    };
  }
};

for (const item of iterable) {
  console.log(item); // Outputs 'a', 'b', 'c'
}

نمونه های کد عمیق

سفارشی اساسی قابل تکرار

برای ایجاد یک تکرار سفارشی ، شیء خود را با a تعریف کنید Symbol.iterator روش:

class MyRange {
  constructor(start, end) {
    this.start = start;
    this.end = end;
  }

  [Symbol.iterator]() {
    let current = this.start;
    const end = this.end;

    return {
      next() {
        if (current <= end) {
          return { value: current++, done: false };
        } else {
          return { done: true };
        }
      }
    };
  }
}

const range = new MyRange(1, 5);
for (const number of range) {
  console.log(number); // Outputs 1, 2, 3, 4, 5
}

سفارشی پیشرفته با استفاده از خطا

تکرارهای سفارشی همچنین می توانند برای مدیریت موارد لبه خاص مانند ورودی نامعتبر افزایش یابد:

class SafeRange {
  constructor(start, end) {
    if (start > end) throw new Error("Start must be less than or equal to end");
    this.start = start;
    this.end = end;
  }

  [Symbol.iterator]() {
    let current = this.start;
    const end = this.end;

    return {
      next() {
        if (current <= end) {
          return { value: current++, done: false };
        }
        return { done: true };
      }
    };
  }
}

تکرارهای دو طرفه

سناریوهای پیشرفته تر ممکن است نیاز به تکرار دو طرفه (رو به جلو و عقب) داشته باشد. یک رویکرد محاصره کردن حالت در روش های اضافی است:

class BidirectionalRange {
  constructor(start, end) {
    this.start = start;
    this.end = end;
    this.current = start; 
  }

  [Symbol.iterator]() {
    this.current = this.start; // Reset when creating a new iterator
    return this;
  }

  next() {
    if (this.current <= this.end) {
      return { value: this.current++, done: false };
    }
    return { done: true };
  }

  prev() {
    if (this.current > this.start) {
      return { value: --this.current, done: false };
    }
    return { done: true };
  }

  hasNext() {
    return this.current <= this.end;
  }

  hasPrev() {
    return this.current > this.start;
  }
}

let range = new BidirectionalRange(1, 5);
for (const number of range) {
  console.log(number); // Outputs 1, 2, 3, 4, 5
}

console.log(range.prev()); // Outputs { value: 5, done: false }

مقایسه رویکردهای جایگزین

قبل از معرفی پروتکل های تکرار ، توسعه دهندگان اغلب از روشهای سنتی برای ساختارهای تکرار شونده مانند عملکردهای بازگشتی یا مدیریت شاخص دستی استفاده می کردند. در حالی که این روش ها مفید بودند ، مزایای آن Symbol.iterator و الگوهای پروتکل که شامل می شود شامل موارد زیر است:

1. ثبات: تکرار از طریق هر تکرار با یک نحو یکپارچه (for...of).
2. قابلیت تنظیم: تعریف رفتارهای تکرار سفارشی ، از جمله فیلتر ، تبدیل یا پرش از عناصر با حداقل سربار.
3. ادغام: ادغام یکپارچه با ویژگی های بومی جاوا اسکریپت مانند Array.from، نحو را گسترش داده و تخریب کنید.

نمونه ای از فیلتر کردن یک آرایه را در نظر بگیرید:

مثال فیلتر میراث (رویکرد سنتی)

const array = [1, 2, 3, 4, 5];
const filteredArray = [];
for (let i = 0; i < array.length; i++) {
  if (array[i] % 2 !== 0) filteredArray.push(array[i]);
}
console.log(filteredArray); // Outputs [1, 3, 5]

فیلتر پروتکل تکرار

class EvenRange {
  constructor(start, end) {
    this.start = start;
    this.end = end;
  }

  [Symbol.iterator]() {
    let current = this.start;
    return {
      next: () => {
        while (current <= this.end) {
          const value = current++;
          if (value % 2 === 0) {
            return { value, done: false };
          }
        }
        return { done: true };
      }
    };
  }
}

const evens = new EvenRange(1, 10);
for (const number of evens) {
  console.log(number); // Outputs 2, 4, 6, 8, 10
}

موارد استفاده در دنیای واقعی

1. کتابخانه های تجسم داده: كتابخانه هایی مانند D3.JS از تکرار سفارشی برای اداره مجموعه های داده ها به طور هموار استفاده می كنند ، و این امکان را برای ارائه ساده عناصر بصری بر اساس مجموعه داده ها فراهم می كند.

2. برنامه نویسی واکنشی: کتابخانه هایی مانند RXJ از پروتکل های قابل تکرار برای نشان دادن توالی وقایع یا جریان استفاده می کنند و پارادایم های برنامه نویسی عملکردی را در JavaScript تسهیل می کنند.

3. دست زدن به داده های ناهمزمان: تکرارها را می توان با توابع async برای اجرای سازه هایی مانند جفت کرد for await...of، امکان پردازش داده های ناهمزمان زیبا.

ملاحظات عملکرد و استراتژی های بهینه سازی

کارآیی در تکرار می تواند بر اساس ساختار داده های اساسی و منطق تکرار متفاوت باشد. به طور کلی ، باید در نظر گرفت:

1. به حداقل رساندن تخصیص: برای جلوگیری از سربار حافظه ، به ویژه در مسیرهای داغ کدهایی که در آن تکرار کننده ها به طور مکرر استفاده می شوند ، از نمونه های تکرار شونده استفاده کنید.

2. جستجوی و پیچیدگی: از پیامدهای عملکرد استخراج و خواندن داده ها در پروتکل تکرار خود آگاه باشید. دسترسی به آرایه ها توسط شاخص به طور کلی کارآمد است ، اما در حال گذر از ساختارهای مرتبط ممکن است پیچیدگی O (N) را تحمیل کند.

3. خاتمه زودهنگام: هنگام اجرای تکرارهای سفارشی ، به ویژه در مواردی مانند فیلتر یا جستجو ، استراتژی های خروج اولیه را برای به حداقل رساندن زمان تکرار در نظر بگیرید. استفاده کردن از done بررسی در مکان های مناسب که یک دنباله می تواند زودرس خاتمه یابد.

مشکلات احتمالی و تکنیک های پیشرفته اشکال زدایی

1. حلقه های نامتناهی: اطمینان حاصل کنید که تکرار کننده شما از وضعیت خروج درست تعریف شده برخوردار است. از اشکال زدایی کنسول یا ورود به سیستم در داخل استفاده کنید next() روش ردیابی رفتار در پروتکل های پیچیده.

2. مدیریت دولت: اگر تکرار شونده یا تکرار کننده شما حالت خارجی را حفظ می کند ، اطمینان حاصل کنید که دولت در صورت لزوم تنظیم مجدد می شود تا در هنگام استفاده مجدد از نتایج ناخواسته جلوگیری شود.

3. سازگاری و آزمایش: اشکال زدایی تکرارهای سفارشی نیاز به آزمایش جامع در محیط های مختلف و موارد لبه دارد. عملکرد ممکن است بر اساس نسخه ES کمی متفاوت باشد ، بنابراین آزمایش باید شامل نسخه های مختلف مرورگر و Node.js باشد.

// Example of Ensuring State Reset
class StateTracker {
  constructor() {
    this.state = null; // Initialize state
  }

  [Symbol.iterator]() {
    // Reset state for a new iteration
    this.state = 0;
    return this;
  }

  next() {
    // Replace with iteration logic
    if (this.state >= 10) {
      return { done: true };
    }
    return { value: this.state++, done: false };
  }
}

پایان

Symbol.iterator و پروتکل های تکرار سفارشی که آن را تسهیل می کند ، ظرافت و قدرت فلسفه طراحی JavaScript را نشان می دهد. توسعه دهندگان با تهیه مکانیسم برای تکرار یکپارچه ، سازگار و قابل تنظیم ، سطح جدیدی از بیان را در برنامه های خود باز می کنند. همانطور که از طریق نمونه های کد و موارد استفاده پیشرفته نشان داده شده است ، تکرار کننده ها می توانند دستکاری داده های پیچیده را ساده کنند ، ادغام با کتابخانه های مدرن را تسهیل کنند و خوانایی کد را تقویت کنند.

در حالی که این پتانسیل گسترده است ، درک جامع از پیامدها و ملاحظات مربوط به تکرارها ، توسعه دهندگان ارشد را به مهارت های اجرای کد قوی ، کارآمد و ساختار یافته مجهز می کند. برای اکتشافات بیشتر ، مراجعه به اسناد وب MDN را در مورد تکرارها و ژنراتورها و سایر ادبیات پیشرفته جاوا اسکریپت در نظر بگیرید.

مطالعه بیشتر توصیه می شود

• مشخصات زبان ECMAScript® 2015
• “درک Ecmascript 6” توسط نیکلاس C. زاکاس
• “جاوا اسکریپت: راهنمای قطعی” توسط دیوید فلاناگان
• مفاهیم پیشرفته JavaScript در سیستم عامل هایی مانند Masters Frontend و Egghead.io

به طور خلاصه ، Symbol.iterator و تکرارهای سفارشی به عنوان مشخصه ای از تکامل جاوا اسکریپت ایستاده اند و هم انعطاف پذیری و پیچیدگی آن را مجسم می کنند.