深入理解JavaScript闭包(closure)

　　最近在网上查阅了不少javascript闭包(closure)相关的资料，写的大多是非常的学术和专业。对于初学者来说别说理解闭包了，就连文字叙述都很难看懂。撰写此文的目的就是用最通俗的文字揭开Javascript闭包的真实面目。

　　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 i=0;
function b(){
　　alert(++i);
}
return b;
}

var c = a();
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。

　　我猜想你一定还是不理解闭包，因为你不知道闭包有什么作用，下面让我们继续探索。

　　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：

　　

　　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。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的作用域实在定义时确定的，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

　　1、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。

　　2、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。以上两点是闭包最基本的应用场景，很多经典案例都源于此。

　　3、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。