JS高级应用——JS闭包学习

时间:2021-09-12 22:45:55

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一、什么是闭包?

  “官方”的解释是:所谓“闭包”,指的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。我想用如何在Javascript中创建一个闭包来告诉你什么是闭包,因为跳过闭包的创建过程直接理解闭包的定义是非常困难的。看下面这段代码:

function a(){
    var tmp=1;
    return function a_sub(x){
       alert(x+(tmp++));
    }
}

var b = a;      //此处a和b是一模一样的,b是从a拷贝了一份过去
var c1 = a();   //此处a加上了括号,于是c1的函数其实就是 a中return回来的函数(此函数可以调用a外面的变量tmp)
var c2 = b();   //为了证明a和b是同样的功能,且是复制了一份
c1(3);    //输出4
c1(3);    //输出5,——说明a并内存并未释放

c2(3);    //输出4——说明a和b是复制关系(两个独立的对象),内存中互相独立
//另外一个例子***************************************************** * * 
var test = (function(){
    var tmp=1;
    return function(x){
        alert(tmp+x);
    }
})
var d = test();     //var objname = function(){...}和 function objname(){...}定义是一样的效果
d(3)

引用关系如图:

JS高级应用——JS闭包学习

这段代码有几个注意点:

  1、函数a_sub嵌套在函数a内部;

  2、函数a返回函数a_sub。

  3、a和b是同样的函数功能

  4、obj=a和obj=a()是不一样的

       5、var objname = function(){...}和 function objname(){...}定义是一样的效果

  这样在执行完c1\c2后,变量c实际上是指向了函数a的内嵌函数a_sub,再执行c1()后就会弹出一个窗口显示i的值。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a_sub,就是说:

  当函数a的内部函数a_sub被函数a外的一个变量引用的时候(如c1\c2,而不是b),就创建了一个闭包。

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。

  1、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。

  2、当函数a执行的时候,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

JS高级应用——JS闭包学习

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。如果整个作用域链上都无法找到,则返回undefined。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。

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)推荐阅读:http://javascript.crockford.com/private.html 

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。

增加两个例子

/**
 * Created with JetBrains WebStorm.
 * User: 
 * Date: 13-6-20
 * Time: 上午9:17
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
 var uniqueID = (function(){
    var id = 0;
     return(function(){
         return id++;
     })

 });
alert(uniqueID()());
//另外一种定义方式
function uniqueID1(){
    var id = 0;
    return(function(){
        return id++;
    })
};
alert(uniqueID1()());       //另外一种执行方式

function uniqueID2(){
    var id = 0;
    alert("第1层:"+(id++))
    return(function(){
        alert("第2层:"+(id++))
        return function(){
            alert("第3层:"+(id++))
        };
    })
};

alert(uniqueID2)            //返回uniqueID2的整体函数表达式
alert(uniqueID2())          //执行uniqueID2的函数,并返回嵌套第一层
alert(uniqueID2()())        //执行嵌套第一层,并返回嵌套第二层
alert(uniqueID2()()());     //执行第三层
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