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字数
2286 字
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9 分钟

闭包

MDN 的定义

  • 一个函数和对其周围状态(lexical environment,词法环境)的引用捆绑在一起(或者说函数被引用包围),这样的组合就是闭包

简单来说,闭包就是 函数嵌套——能够读取其他函数内部变量的函数

(当一个函数被创建并传递或从另一个函数返回时,它会携带一个背包。背包中是函数声明时作用域内的所有变量)

首先理解词法作用域

前提

变量作用域

要理解闭包,首先要理解 JavasSript 的特殊的变量作用域。

变量的作用域无非就两种:全局变量和局部变量。

JavasSript 语言的特别之处就在于:函数内部可以直接读取全局变量,但是在函数外部无法读取函数内部的局部变量。

注意点:在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,你实际上声明的是一个全局变量!

浏览器环境中

在 google 的控制台里,有四个作用域(scope),分别是 global(全局)、script(脚本)、local(局部)、block(块级)。

  • Global 作用域里的内容全是 window 对象的属性。
  • Script 里是 v1;
  • Local(function f1)里是 v2
  • Block 里是 v3

如何从外部读取函数内部的局部变量?

出于种种原因,我们有时候需要获取到函数内部的局部变量。但是,上面已经说过了,正常情况下,这是办不到的!只有通过变通的方法才能实现。

那就是在函数内部,再定义一个函数

js
function f1(){
  var n=999;
  function f2(){
    alert(n); // 999 
  } 
}

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 JavasSript 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!

词法作用域

js
function hello() {
	var name = 'jie'
	function show() {
		alert(name)
	}
	show()
}
hello() // 效果:弹窗显示 "jie"

即:show() 函数没有自己的局部变量,却能访问到外部函数 hello() 的变量

词法(lexical)一词指的是,词法作用域根据源代码中声明变量的位置来确定该变量在何处可用。

  • 嵌套函数可访问声明于它们外部作用域的变量。

实用的闭包

同样一段示例

js
function hello() {
	var name = 'jie'
	function show() {
		alert(name)
	}
	return show
}
var myFunc = hello()
myFunc()   // 效果:弹窗显示 "jie"

哪怕 hello() 函数执行完毕,调用 myFunc() 仍能访问到 hello 函数内部的 name 变量

原因在于,JavaScript 中的函数形成了闭包
myFunc 是 执行 hello() 时创建的 show() 实例的一个引用

  • show() 实例维持了一个对于它的词法环境的引用,因此 hello() 哪怕被调用过后,仍然能访问到 name

下面是一个更有意思的示例 — 一个 makeAdder 函数:

function makeAdder(x) {
  return function(y) {
    return x + y;
  };
}

var add5 = makeAdder(5);
var add10 = makeAdder(10);

console.log(add5(2));  // 7
console.log(add10(2)); // 12

在这个示例中,我们定义了 makeAdder(x) 函数,它接受一个参数 x ,并返回一个新的函数。返回的函数接受一个参数 y,并返回 x+y 的值。

从本质上讲,makeAdder 是一个函数工厂 — 他创建了将指定的值和它的参数相加求和的函数。在上面的示例中,我们使用函数工厂创建了两个新函数 — 一个将其参数和 5 求和,另一个和 10 求和。

add5add10 都是闭包。它们共享相同的函数定义,但是保存了不同的词法环境。在 add5 的环境中,x 为 5。而在 add10 中,x 则为 10。

闭包很有用,因为它允许将函数与其所操作的某些数据(环境)关联起来。这显然类似于面向对象编程。在面向对象编程中,对象允许我们将某些数据(对象的属性)与一个或者多个方法相关联。

因此,通常你使用只有一个方法的对象的地方,都可以使用闭包。

闭包模拟私有方法

编程语言中,比如 Java,是支持将方法声明为私有的,即它们只能被同一个类中的其它方法所调用。

而 JavaScript 没有这种原生支持,但我们可以使用闭包来模拟私有方法。私有方法不仅仅有利于限制对代码的访问:还提供了管理全局命名空间的强大能力,避免非核心的方法弄乱了代码的公共接口部分。

下面的示例展现了如何使用闭包来定义公共函数,并令其可以访问私有函数和变量。这个方式也称为 模块模式(module pattern):

var Counter = (function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  }
})();

console.log(Counter.value()); /* logs 0 */
Counter.increment();
Counter.increment();
console.log(Counter.value()); /* logs 2 */
Counter.decrement();
console.log(Counter.value()); /* logs 1 */

在之前的示例中,每个闭包都有它自己的词法环境;而这次我们只创建了一个词法环境,为三个函数所共享:Counter.increment,``Counter.decrementCounter.value

该共享环境创建于一个立即执行的匿名函数体内。这个环境中包含两个私有项:名为 privateCounter 的变量和名为 changeBy 的函数。这两项都无法在这个匿名函数外部直接访问。必须通过匿名函数返回的三个公共函数访问。

这三个公共函数是共享同一个环境的闭包。多亏 JavaScript 的词法作用域,它们都可以访问 privateCounter 变量和 changeBy 函数。

用途

1、 可以读取函数内部的变量(作函数的私有方法

2、可以让变量的值始终保存在内存中,不会伴随父函数调用后被自动清除(可以用在把一些不经常变动计算起来又比较复杂的值保存起来,节省每次的访问时间

缺点

1、闭包会使得函数中的变量都保存在内存中,内存消耗很大

2、闭包使得函数外部可以改变函数内部变量的值,使用不小心容易引起问题

性能考量

如果不是某些特定任务需要使用闭包,在其它函数中创建函数是不明智的,因为闭包在处理速度和内存消耗方面对脚本性能具有负面影响。

例如,在创建新的对象或者类时,方法通常应该关联于对象的原型,而不是定义到对象的构造器中。原因是这将导致每次构造器被调用时,方法都会被重新赋值一次(也就是说,对于每个对象的创建,方法都会被重新赋值)。

考虑以下示例:

js
function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
  this.getName = function() {
    return this.name;
  };

  this.getMessage = function() {
    return this.message;
  };
}

在上面的代码中,我们并没有利用到闭包的好处,因此可以避免使用闭包。修改成如下:

js
function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype = {
  getName: function() {
    return this.name;
  },
  getMessage: function() {
    return this.message;
  }
};

但我们不建议重新定义原型。可改成如下例子:

js
function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype.getName = function() {
  return this.name;
};
MyObject.prototype.getMessage = function() {
  return this.message;
};

在前面的两个示例中,继承的原型可以为所有对象共享,不必在每一次创建对象时定义方法。

参考

闭包 - JavaScript

什么是闭包?闭包的优缺点?

原生js面试题:作用域和作用域链,let声明的全局变量不是window对象的属性

我从来不理解JavaScript闭包,直到有人这样向我解释它 - 掘金

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