深入理解javascript闭包

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深入理解javascript闭包

来源: 作者: 时间:2016-02-02 09:59 【

闭包(closure)是Javascript语言的一个难点,也是它的特色,很多高级应用都要依靠闭包实现。一、变量的作用域要理解闭包,首先必须理解Javascript特殊的变量作用域。变量的作用域无非
闭包(closure)是script语言的一个难点,也是它的特色,很多高级应用都要依靠闭包实现。
 
一、变量的作用域
 
要理解闭包,首先必须理解Javascript特殊的变量作用域。
 
变量的作用域无非就是两种:全局变量和局部变量。
 
Javascript语言的特殊之处,就在于函数内部可以直接读取全局变量。
 
 
1   var n=999;
3   function f1(){
4     alert(n);
5   }
 
 
  
 
另一方面,在函数外部自然无法读取函数内的局部变量。
 
Js代码
 
 
 
function f1(){
   var n=999;
 }
 
 alert(n); // error
  
 
 
 
这里有一个地方需要注意,函数内部声明变量的时候,一定要使用var命令。如果不用的话,你实际上声明了一个全局变量!
 
Js代码
 
1
2
3
4
5
6
7
function f1(){
  n=999;
}
 
f1();
 
alert(n); // 999
  
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
二、如何从外部读取局部变量?
 
出于种种原因,我们有时候需要得到函数内的局部变量。但是,前面已经说过了,正常情况下,这是办不到的,只有通过变通方法才能实现。
 
那就是在函数的内部,再定义一个函数。
 
Js代码
 
 
1   function f1(){
3     n=999;
5     function f2(){
6       alert(n); // 999
7     }
9   }
 
 
 
在上面的代码中,函数f2就被包括在函数f1内部,这时f1内部的所有局部变量,对f2都是可见的。但是反过来就不行,f2内部的局部变量,对f1 就是不可见的。这就是Javascript语言特有的“链式作用域”结构(chain scope),
 
子对象会一级一级地向上寻找所有父对象的变量。所以,父对象的所有变量,对子对象都是可见的,反之则不成立。
 
既然f2可以读取f1中的局部变量,那么只要把f2作为返回值,我们不就可以在f1外部读取它的内部变量了吗!
 
 
Js代码
 
 
 1   function f1(){
 2 
 3     n=999;
 4 
 5     function f2(){
 6       alert(n);
 7     }
 8 
 9     return f2;
10 
11   }
12 
13   var result=f1();
14 
15   result(); // 999
 
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
三、闭包的概念
 
上一节代码中的f2函数,就是闭包。
 
各种专业文献上的“闭包”(closure)定义非常抽象,很难看懂。我的理解是,闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数。
 
由于在Javascript语言中,只有函数内部的子函数才能读取局部变量,因此可以把闭包简单理解成“定义在一个函数内部的函数”。
 
所以,在本质上,闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁。
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------b
 
四、闭包的用途
 
闭包可以用在许多地方。它的最大用处有两个,一个是前面提到的可以读取函数内部的变量,另一个就是让这些变量的值始终保持在内存中。
 
怎么来理解这句话呢?请看下面的代码。
 
 
Js代码
 
 
 1   function f1(){
 2 
 3     var n=999;
 4 
 5     nAdd=function(){n+=1}
 6 
 7     function f2(){
 8       alert(n);
 9     }
10 
11     return f2;
12 
13   }
14 
15   var result=f1();
16 
17   result(); // 999
18 
19   nAdd();
20 
21   result(); // 1000
 
 
 
在这段代码中,result实际上就是闭包f2函数。它一共运行了两次,第一次的值是999,第二次的值是1000。这证明了,函数f1中的局部变量n一直保存在内存中,并没有在f1调用后被自动清除。
 
为什么会这样呢?原因就在于f1是f2的父函数,而f2被赋给了一个全局变量,这导致f2始终在内存中,而f2的存在依赖于f1,因此f1也始终在内存中,不会在调用结束后,被垃圾回收机制(garbage collection)回收。
 
这段代码中另一个值得注意的地方,就是“nAdd=function(){n+=1}”这一行,首先在nAdd前面没有使用var关键字,因此 nAdd是一个全局变量,而不是局部变量。其次,nAdd的值是一个匿名函数(anonymous function),而这个
 
匿名函数本身也是一个闭包,所以nAdd相当于是一个setter,可以在函数外部对函数内部的局部变量进行操作。
 
-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
五、使用闭包的注意点
 
1)由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中,内存消耗很大,所以不能滥用闭包,否则会造成网页的性能问题,在IE中可能导致内存泄露。解决方法是,在退出函数之前,将不使用的局部变量全部删除。
 
2)闭包会在父函数外部,改变父函数内部变量的值。所以,如果你把父函数当作对象(object)使用,把闭包当作它的公用方法(Public Method),把内部变量当作它的私有属性(private value),这时一定要小心,不要随便
 
改变父函数内部变量的值。
 
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六、思考题
 
如果你能理解下面代码的运行结果,应该就算理解闭包的运行机制了。
 
Js代码 
 
 
 
 1  var name = "The Window";   
 2   var object = {   
 3     name : "My Object",   
 4     getNameFunc : function(){   
 5       return function(){   
 6         return this.name;   
 7      };   
 8     }   
 9 };   
10 alert(object.getNameFunc()());  //The Window
 
 
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
闭包例子
 
 
 1 function outerFun()
 2  {
 3   var a=0;
 4   function innerFun()
 5   {
 6    a++;
 7    alert(a);
 8   }    
 9  }
10 innerFun()
 
 
 
上面的代码是错误的.innerFun()的作用域在outerFun()内部,所在outerFun()外部调用它是错误的.
 
改成如下,也就是闭包:
 
Js代码
 
 
 1 function outerFun()
 2 {
 3  var a=0;
 4  function innerFun()
 5  {
 6   a++;
 7   alert(a);
 8  }
 9  return innerFun;  //注意这里
10 }
11 var obj=outerFun();
12 obj();  //结果为1
13 obj();  //结果为2
14 var obj2=outerFun();
15 obj2();  //结果为1
16 obj2();  //结果为2
 
 
 
什么是闭包:
 
当内部函数 在定义它的作用域 的外部 被引用时,就创建了该内部函数的闭包 ,如果内部函数引用了位于外部函数的变量,当外部函数调用完毕后,这些变量在内存不会被 释放,因为闭包需要它们.
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
再来看一个例子
 
Js代码
 
 
1 function outerFun()
2 {
3  var a =0;
4  alert(a);  
5 }
6 var a=4;
7 outerFun();
8 alert(a);
 
 
 
结果是 0,4 .  因为在函数内部使用了var关键字 维护a的作用域在outFun()内部.
 
再看下面的代码:
 
Js代码 
 
 
 
1 function outerFun()
2 {
3  //没有var 
4  a =0;
5  alert(a);  
6 }
7 var a=4;
8 outerFun();
9 alert(a);
 
 
 
 
结果为 0,0 真是奇怪,为什么呢?
 
作用域链是描述一种路径的术语,沿着该路径可以确定变量的值 .当执行a=0时,因为没有使用var关键字,因此赋值操作会沿着作用域链到var a=4;  并改变其值.
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
如果你对javascript闭包还不是很理解,那么请看下面转载的文章:(转载:http://www.felixwoo.com/archives/247)
 
 
一、什么是闭包?
 
官方”的解释是:闭包是一个拥有许多变量和绑定了这些变量的环境的表达式(通常是一个函数),因而这些变量也是该表达式的一部分。
相信很少有人能直接看懂这句话,因为他描述的太学术。其实这句话通俗的来说就是:JavaScript中所有的function都是一个闭包。不过一般来说,嵌套的function所产生的闭包更为强大,也是大部分时候我们所谓的“闭包”。看下面这段代码:
 
 
1 function a() { 
2  var i = 0; 
3  function b() { alert(++i); } 
4  return b;
5 }
6 var c = a();
7 c();
 
 
这段代码有两个特点:
 
1、函数b嵌套在函数a内部;
 
2、函数a返回函数b。
 
引用关系如图:
 
 
 
  这样在执行完var c=a()后,变量c实际上是指向了函数b,再执行c()后就会弹出一个窗口显示i的值(第一次为1)。这段代码其实就创建了一个闭包,为什么?因为函数a外的变量c引用了函数a内的函数b,就是说:
 
  当函数a的内部函数b被函数a外的一个变量引用的时候,就创建了一个闭包。
 
  让我们说的更透彻一些。所谓“闭包”,就是在构造函数体内定义另外的函数作为目标对象的方法函数,而这个对象的方法函数反过来引用外层函数体中的临时变量。这使得只要目标 对象在生存期内始终能保持其方法,就能间接保持原构造函数体当时用到的临时变量值。尽管最开始的构造函数调用已经结束,临时变量的名称也都消失了,但在目 标对象的方法内却始终能引用到该变量的值,而且该值只能通这种方法来访问。即使再次调用相同的构造函数,但只会生成新对象和方法,新的临时变量只是对应新 的值,和上次那次调用的是各自独立的。
 
二、闭包有什么作用?
 
  简而言之,闭包的作用就是在a执行完并返回后,闭包使得Javascript的垃圾回收机制GC不会收回a所占用的资源,因为a的内部函数b的执行需要依赖a中的变量。这是对闭包作用的非常直白的描述,不专业也不严谨,但大概意思就是这样,理解闭包需要循序渐进的过程。
 
在上面的例子中,由于闭包的存在使得函数a返回后,a中的i始终存在,这样每次执行c(),i都是自加1后alert出i的值。
 
  那 么我们来想象另一种情况,如果a返回的不是函数b,情况就完全不同了。因为a执行完后,b没有被返回给a的外界,只是被a所引用,而此时a也只会被b引 用,因此函数a和b互相引用但又不被外界打扰(被外界引用),函数a和b就会被GC回收。(关于Javascript的垃圾回收机制将在后面详细介绍)
 
三、闭包内的微观世界
 
  如果要更加深入的了解闭包以及函数a和嵌套函数b的关系,我们需要引入另外几个概念:函数的执行环境(excution context)、活动对象(call object)、作用域(scope)、作用域链(scope chain)。以函数a从定义到执行的过程为例阐述这几个概念。
 
当定义函数a的时候,js解释器会将函数a的作用域链(scope chain)设置为定义a时a所在的“环境”,如果a是一个全局函数,则scope chain中只有window对象。
当执行函数a的时候,a会进入相应的执行环境(excution context)。
在创建执行环境的过程中,首先会为a添加一个scope属性,即a的作用域,其值就为第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域链。
然后执行环境会创建一个活动对象(call object)。活动对象也是一个拥有属性的对象,但它不具有原型而且不能通过JavaScript代码直接访问。创建完活动对象后,把活动对象添加到a的作用域链的最顶端。此时a的作用域链包含了两个对象:a的活动对象和window对象。
下一步是在活动对象上添加一个arguments属性,它保存着调用函数a时所传递的参数。
最后把所有函数a的形参和内部的函数b的引用也添加到a的活动对象上。在这一步中,完成了函数b的的定义,因此如同第3步,函数b的作用域链被设置为b所被定义的环境,即a的作用域。
到此,整个函数a从定义到执行的步骤就完成了。此时a返回函数b的引用给c,又函数b的作用域链包含了对函数a的活动对象的引用,也就是说b可以访问到a中定义的所有变量和函数。函数b被c引用,函数b又依赖函数a,因此函数a在返回后不会被GC回收。
 
当函数b执行的时候亦会像以上步骤一样。因此,执行时b的作用域链包含了3个对象:b的活动对象、a的活动对象和window对象,如下图所示:
 
 
 
如图所示,当在函数b中访问一个变量的时候,搜索顺序是:
 
先搜索自身的活动对象,如果存在则返回,如果不存在将继续搜索函数a的活动对象,依次查找,直到找到为止。
如果函数b存在prototype原型对象,则在查找完自身的活动对象后先查找自身的原型对象,再继续查找。这就是Javascript中的变量查找机制。
如果整个作用域链上都无法找到,则返回undefined。
小结,本段中提到了两个重要的词语:函数的定义与执行。文中提到函数的作用域是在定义函数时候就已经确定,而不是在执行的时候确定(参看步骤1和3)。用一段代码来说明这个问题:
 
function f(x) { 
  var g = function () { return x; }
  return g;
}
var h = f(1);
alert(h()); 
这段代码中变量h指向了f中的那个匿名函数(由g返回)。
 
假设函数h的作用域是在执行alert(h())确定的,那么此时h的作用域链是:h的活动对象->alert的活动对象->window对象。
假设函数h的作用域是在定义时确定的,就是说h指向的那个匿名函数在定义的时候就已经确定了作用域。那么在执行的时候,h的作用域链为:h的活动对象->f的活动对象->window对象。
如果第一种假设成立,那输出值就是undefined;如果第二种假设成立,输出值则为1。
 
运行结果证明了第2个假设是正确的,说明函数的作用域确实是在定义这个函数的时候就已经确定了。
 
 
四、闭包的应用场景
保护函数内的变量安全。以最开始的例子为例,函数a中i只有函数b才能访问,而无法通过其他途径访问到,因此保护了i的安全性。
 
在内存中维持一个变量。依然如前例,由于闭包,函数a中i的一直存在于内存中,因此每次执行c(),都会给i自加1。
通过保护变量的安全实现JS私有属性和私有方法(不能被外部访问)
私有属性和方法在Constructor外是无法被访问的
function Constructor(...) {  
  var that = this;  
  var membername = value; 
  function membername(...) {...}
}
 
以上3点是闭包最基本的应用场景,很多经典案例都源于此。
 
 
五、Javascript的垃圾回收机制
 
在Javascript中,如果一个对象不再被引用,那么这个对象就会被GC回收。如果两个对象互相引用,而不再被第3者所引用,那么这两个互相引用的对象也会被回收。因为函数a被b引用,b又被a外的c引用,这就是为什么函数a执行后不会被回收的原因。
 
 
 
六、结语
 
理解JavaScript的闭包是迈向高级JS程序员的必经之路,理解了其解释和运行机制才能写出更为安全和优雅的代码
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