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深入理解javascript闭包

flyfish 2022年03月15日 编程设计 206 0

最近在网上看了一些关于闭包的解释和讲解,所以便决定用一篇文章写出来整理一下,供自己学习和大家参考!

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:

复制代码
1 function a() {  
2  var i = 0;  
3  function b() { alert(++i); }  
4  return b; 
5 } 
6 var c = a(); 
7 c();
复制代码

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、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。

  下面通过一段代码来看一下

1 var n=999; 
2   function f1(){ 
3     alert(n); 
4   } 
5   f1(); // 999

另一方面,在函数外部自然无法读取函数内的局部变量。

1 function f1(){ 
2     var n=999; 
3   } 
4   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!

1 function f1(){ 
2     n=999; 
3   } 
4   f1(); 
5   alert(n); // 999

以上只是一个关于javascript变量作用域基础的例子。

三、如何从外部读取局部变量?(闭包)

  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。

  当然这个变通的方法便是使用闭包,下面再通过一个例子来看一下

复制代码
1 function f1(){ 
2     n=999; 
3     function f2(){ 
4       alert(n); 
5     } 
6     return f2; 
7   } 
8   var result=f1(); 
9   result(); // 999
复制代码

  这个便是闭包的一个简单的例子。

  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。

  和面向对象的语言相比,闭包便是使用对象中一个特定的公有函数去访问这个对象的私有变量。

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,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。

复制代码
 1 function f1(){ 
 2     var n=999; 
 3     nAdd=function(){n+=1} 
 4     function f2(){ 
 5       alert(n); 
 6     } 
 7     return f2; 
 8   } 
 9   var result=f1(); 
10   result(); // 999 
11   nAdd(); 
12   result(); // 1000
复制代码

  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,因为全局变量只有在代码执行完退出的时候才清楚,所以f1不会在调用结束后,被垃圾回收机制(garbage collection)回收,而会一直存在直到程序退出。

  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、Javascript的垃圾回收机制

  还是以这个图来说:

  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、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。

七、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。

复制代码
 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
复制代码

  上面例子中对象中getNameFunc方法使用了一个闭包,而这个返回的闭包中又包含了一个闭包返回this.name,当执行 object.getNameFunc()()时,会先解析到第一对圆括号执行getNameFunc函数,返回了一个闭包函数,然后再次读后面的圆括 号,将这个闭包返回的函数执行,然后返回this.name,这段代码里面相当于执行了两层闭包。

复制代码
 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
复制代码

  上面的例子,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 ,因为是在被外部引用是创建了一个闭包,所以当被外部两次引用的时候便会同时也创建两个闭包,每个闭包各不干涉。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。

 八、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。

  1. 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。
  2. 执行函数a的时候,a会进入相应的执行环境(excution context)
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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:

  1. 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。
  2. 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
  3. 如果整个作用域链上都无法找到,则返回undefined。

九、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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