Dart同步生成器惰性生成的含义及与普通函数的差异

核心本质很简单：生成器的值计算逻辑，不会在函数调用时执行，只会延后到元素被实际访问时按需执行，且每次只计算当前需要的值，算完就暂停，和普通函数的执行逻辑有本质差异。

两者的执行行为差异 #

你写的两个函数最终拿到的列表结果一致，但执行时机、执行流程完全不一样：

普通返回List的函数（naturalsTo2） #

只要你一调用函数，它的函数体就会从头到尾立刻执行完毕：初始化变量、循环跑完所有轮次、把所有元素塞进列表、最后把完整的列表返回。不管你之后会不会用这些元素、用几个，所有计算、内存分配的工作在调用瞬间就全部做完了。

sync*修饰的同步生成器（naturalsTo） #

你调用它的时候，函数内部的代码一行都不会跑，只会立刻返回一个Iterable对象。只有当你实际迭代这个Iterable的时候（比如调用toList()、for-in遍历、取first/skip这类操作），函数体才会开始执行，而且是走一步停一步：

• 第一次取元素：函数执行到第一个yield，算出当前值返回给迭代器，同时暂停执行，局部变量的值、当前执行到的代码位置全部保留
• 下一次取元素：函数从上次暂停的位置恢复，继续往下执行到下一个yield，返回新值后再次暂停
• 直到函数执行到末尾，才会给迭代器发「遍历完成」的信号，整个流程结束

一眼看明白差异的测试代码 #

你可以跑下面这段加了日志的代码，执行顺序的区别会非常直观：

Iterable<int> naturalsTo(int n) sync* {
  print('生成器开始执行');
  int k = 0;
  while (k < n) {
    print('即将产出$k');
    yield k++;
  }
  print('生成器执行结束');
}

Iterable<int> naturalsTo2(int n){
  print('普通函数开始执行');
  int k=0;
  List<int> resultList = [];
  for(k;k<n;k++){
    print('即将添加$k到列表');
    resultList.add(k);
  }
  print('普通函数执行结束');
  return resultList;
}

void main() {
  print('--- 测试普通函数 ---');
  final list2 = naturalsTo2(3);
  print('普通函数调用完成，准备转列表');
  print(list2.toList());

  print('\n--- 测试生成器函数 ---');
  final list1 = naturalsTo(3);
  print('生成器调用完成，准备转列表');
  print(list1.toList());
}

运行输出对比如下：

// 普通函数的执行顺序：调用就全跑完
--- 测试普通函数 ---
普通函数开始执行
即将添加0到列表
即将添加1到列表
即将添加2到列表
普通函数执行结束
普通函数调用完成，准备转列表
[0, 1, 2]

// 生成器的执行顺序：调用时啥也不干，迭代时才按需跑
--- 测试生成器函数 ---
生成器调用完成，准备转列表
生成器开始执行
即将产出0
即将产出1
即将产出2
生成器执行结束
[0, 1, 2]

惰性设计的实际价值 #

• 省计算资源：如果你只需要迭代前N个元素，生成器根本不会计算N之后的所有值。比如写一个生成100万个数字的生成器，你只取first拿第一个值，它只会执行到第一个yield就停，不会跑满100万次循环。
• 支持无限序列：你完全可以写一个while(true)持续yield递增数字的生成器，调用时不会死循环，你取多少它就算多少，普通函数写无限循环加列表会直接卡死。
• 内存开销更低：不需要一次性把所有元素都存在内存里，迭代过的元素如果没有其他引用可以随时回收，处理超大规模序列的时候内存压力小很多。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者森口万太郎