javascript对闭包的理解
2015-11-21 13:39
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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。
example:
var n=999; function f1(){ alert(n); } 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。
example:
function f1(){ var n=999; } alert(n); // error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,实际上声明了一个全局变量。
example:
function f1(){ n=999; } f1(); alert(n); // 999
获取局部变量
我们有时候需要得到函数内的局部变量。但是,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。example:
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,就可以在f1外部读取它的内部变量了。
example:
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;">function f1(){ n=999; function f2(){ alert(n); } return f2; } var result=f1(); result(); // 999</span>
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。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。example:
function f1(){ var n=999; nAdd=function(){n+=1}//一个全局变量 function f2(){ alert(n); } return f2; } var result=f1(); result(); // 999 nAdd(); 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。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。
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。
循环与闭包
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;font-weight: normal;">for(var i=0 ;i<5 ;i++){ setTimeout( function(){ console.log(i); }, i * 1000); } </span>
我们对这段函数的预期是要分别输出0-5,每隔1秒输出一次。但是实际上控制台的输出结果是每隔一秒输出一个5。
我们误以为每一次的循环都会捕获一个i值的副本,但是根据作用域的工作原理,尽管作用域中的5个函数实在迭代中各自定义的,但是他们被封闭在一个全局作用域中,因此只有一个i的值。
解决方案:
1.我们通过IIFE(立即执行函数)来创建作用域。
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;font-weight: normal;">for(var i=0 ;i<5 ;i++){ ( function(){ setTimeout( function(){ console.log(i); },i * 1000); })(); } </span>
但是这样发现还是没有达到预期的效果,因为虽然IIFE每次迭代都会创建一个词法作用域,但是作用域是空的,缩影我们需要为IIFE实质化些东西。
正确的解决方案如下:
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;font-weight: normal;">for(var i=0 ;i<5 ;i++){ ( function(j){ setTimeout( function(){ console.log(j); },i *1000); })(i); } </span>
解决方案如下:
</pre><span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;font-weight: normal;"></span><pre name="code" class="javascript"><span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;font-weight: normal;">"use strict" for (let i = 0; i < 5; i ++) { setTimeout( function() { console.log(i); }, i * 1000); } </span>
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。
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”
example:
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;font-weight: normal;">function a() { var i = 0; function b() { alert(++i); } return b; } var c = a(); c();</span>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。
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,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。
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,用外层而这个对象的方法函数反过来引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。
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)
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,则作用域链(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添加一个作用域(scope)属性,即a的作用域,其值就为第1步中的作用域链(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。
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。
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)。
example:
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:12px;">function f(x) { var g = function () { return x; } return g; } var h = f(1); alert(h());</span>
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。
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。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。
2.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)
3.私有属性和方法在Constructor外是无法被访问的
example:
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。
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。
注:参考部分js书籍和js博客。
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