javascript深入理解js閉包

来源:http://www.cnblogs.com/sikewang/archive/2016/06/21/5604297.html
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閉包（closure）是Javascript語言的一個難點，也是它的特色，很多高級應用都要依靠閉包實現。 一、變數的作用域 要理解閉包，首先必須理解Javascript特殊的變數作用域。 變數的作用域無非就是兩種：全局變數和局部變數。 Javascript語言的特殊之處，就在於函數內部可以直接讀取全 ...


閉包（closure）是Javascript語言的一個難點，也是它的特色，很多高級應用都要依靠閉包實現。

一、變數的作用域

要理解閉包，首先必須理解Javascript特殊的變數作用域。

變數的作用域無非就是兩種：全局變數和局部變數。

Javascript語言的特殊之處，就在於函數內部可以直接讀取全局變數。


Js代碼

　　var n=999;

　　function f1(){
　　　　alert(n);
　　}

　　f1(); // 999

另一方面，在函數外部自然無法讀取函數內的局部變數。

Js代碼

　　function f1(){
　　　　var n=999;
　　}

　　alert(n); // error

這裡有一個地方需要註意，函數內部聲明變數的時候，一定要使用var命令。如果不用的話，你實際上聲明瞭一個全局變數！

Js代碼

　　function f1(){
　　　　n=999;
　　}

　　f1();

　　alert(n); // 999

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

二、如何從外部讀取局部變數？

出於種種原因，我們有時候需要得到函數內的局部變數。但是，前面已經說過了，正常情況下，這是辦不到的，只有通過變通方法才能實現。

那就是在函數的內部，再定義一個函數。

Js代碼

　　function f1(){

　　　　n=999;

　　　　function f2(){
　　　　　　alert(n); // 999
　　　　}

　　}

在上面的代碼中，函數f2就被包括在函數f1內部，這時f1內部的所有局部變數，對f2都是可見的。但是反過來就不行，f2內部的局部變數，對f1 就是不可見的。這就是Javascript語言特有的“鏈式作用域”結構（chain scope），

子對象會一級一級地向上尋找所有父對象的變數。所以，父對象的所有變數，對子對象都是可見的，反之則不成立。

既然f2可以讀取f1中的局部變數，那麼只要把f2作為返回值，我們不就可以在f1外部讀取它的內部變數了嗎！


Js代碼

　　function f1(){

　　　　n=999;

　　　　function f2(){
　　　　　　alert(n);
　　　　}

　　　　return f2;

　　}

　　var result=f1();

　　result(); // 999

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

三、閉包的概念

上一節代碼中的f2函數，就是閉包。

各種專業文獻上的“閉包”（closure）定義非常抽象，很難看懂。我的理解是，閉包就是能夠讀取其他函數內部變數的函數。

由於在Javascript語言中，只有函數內部的子函數才能讀取局部變數，因此可以把閉包簡單理解成“定義在一個函數內部的函數”。

所以，在本質上，閉包就是將函數內部和函數外部連接起來的一座橋梁。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------b

四、閉包的用途

閉包可以用在許多地方。它的最大用處有兩個，一個是前面提到的可以讀取函數內部的變數，另一個就是讓這些變數的值始終保持在記憶體中。

怎麼來理解這句話呢？請看下麵的代碼。


Js代碼

　　function f1(){

　　　　var n=999;

　　　　nAdd=function(){n+=1}

　　　　function f2(){
　　　　　　alert(n);
　　　　}

　　　　return f2;

　　}

　　var result=f1();

　　result(); // 999

　　nAdd();

　　result(); // 1000

在這段代碼中，result實際上就是閉包f2函數。它一共運行了兩次，第一次的值是999，第二次的值是1000。這證明瞭，函數f1中的局部變數n一直保存在記憶體中，並沒有在f1調用後被自動清除。

為什麼會這樣呢？原因就在於f1是f2的父函數，而f2被賦給了一個全局變數，這導致f2始終在記憶體中，而f2的存在依賴於f1，因此f1也始終在記憶體中，不會在調用結束後，被垃圾回收機制（garbage collection）回收。

這段代碼中另一個值得註意的地方，就是“nAdd=function(){n+=1}”這一行，首先在nAdd前面沒有使用var關鍵字，因此 nAdd是一個全局變數，而不是局部變數。其次，nAdd的值是一個匿名函數（anonymous function），而這個

匿名函數本身也是一個閉包，所以nAdd相當於是一個setter，可以在函數外部對函數內部的局部變數進行操作。

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五、使用閉包的註意點

1）由於閉包會使得函數中的變數都被保存在記憶體中，記憶體消耗很大，所以不能濫用閉包，否則會造成網頁的性能問題，在IE中可能導致記憶體泄露。解決方法是，在退出函數之前，將不使用的局部變數全部刪除。

2）閉包會在父函數外部，改變父函數內部變數的值。所以，如果你把父函數當作對象（object）使用，把閉包當作它的公用方法（Public Method），把內部變數當作它的私有屬性（private value），這時一定要小心，不要隨便

改變父函數內部變數的值。

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六、思考題

如果你能理解下麵代碼的運行結果，應該就算理解閉包的運行機制了。

Js代碼
　　var name = "The Window";   
　　var object = {  
　　　　name : "My Object",  
　　　　getNameFunc : function(){  
　　　　　　return function(){  
　　　　　　　　return this.name;  
　　　　　};   
　　　　}   
};  
alert(object.getNameFunc()());  //The Window

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JavaScript閉包例子

function outerFun()
 {
  var a=0;
  function innerFun()
  {
   a++;
   alert(a);
  }    
 }
innerFun()

上面的代碼是錯誤的.innerFun()的作用域在outerFun()內部,所在outerFun()外部調用它是錯誤的.

改成如下,也就是閉包:

Js代碼

function outerFun()
{
 var a=0;
 function innerFun()
 {
  a++;
  alert(a);
 }
 return innerFun;  //註意這裡
}
var obj=outerFun();
obj();  //結果為1
obj();  //結果為2
var obj2=outerFun();
obj2();  //結果為1
obj2();  //結果為2

什麼是閉包:

當內部函數 在定義它的作用域 的外部 被引用時,就創建了該內部函數的閉包 ,如果內部函數引用了位於外部函數的變數,當外部函數調用完畢後,這些變數在記憶體不會被 釋放,因為閉包需要它們.

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再來看一個例子

Js代碼

function outerFun()
{
 var a =0;
 alert(a);  
}
var a=4;
outerFun();
alert(a);

結果是 0,4 .  因為在函數內部使用了var關鍵字 維護a的作用域在outFun()內部.

再看下麵的代碼:

Js代碼

function outerFun()
{
 //沒有var
 a =0;
 alert(a);  
}
var a=4;
outerFun();
alert(a);
結果為 0,0 真是奇怪,為什麼呢?

作用域鏈是描述一種路徑的術語,沿著該路徑可以確定變數的值 .當執行a=0時,因為沒有使用var關鍵字,因此賦值操作會沿著作用域鏈到var a=4;  並改變其值.

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一、什麼是閉包？

官方”的解釋是：閉包是一個擁有許多變數和綁定了這些變數的環境的表達式（通常是一個函數），因而這些變數也是該表達式的一部分。
相信很少有人能直接看懂這句話，因為他描述的太學術。其實這句話通俗的來說就是：JavaScript中所有的function都是一個閉包。不過一般來說，嵌套的function所產生的閉包更為強大，也是大部分時候我們所謂的“閉包”。看下麵這段代碼：

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

這段代碼有兩個特點：

1、函數b嵌套在函數a內部；

2、函數a返回函數b。

引用關係如圖：

　　這樣在執行完var c=a()後，變數c實際上是指向了函數b，再執行c()後就會彈出一個視窗顯示i的值(第一次為1)。這段代碼其實就創建了一個閉包，為什麼？因為函數a外的變數c引用了函數a內的函數b，就是說：

　　當函數a的內部函數b被函數a外的一個變數引用的時候，就創建了一個閉包。

　　讓我們說的更透徹一些。所謂“閉包”，就是在構造函數體內定義另外的函數作為目標對象的方法函數，而這個對象的方法函數反過來引用外層函數體中的臨時變數。這使得只要目標 對象在生存期內始終能保持其方法，就能間接保持原構造函數體當時用到的臨時變數值。儘管最開始的構造函數調用已經結束，臨時變數的名稱也都消失了，但在目 標對象的方法內卻始終能引用到該變數的值，而且該值只能通這種方法來訪問。即使再次調用相同的構造函數，但只會生成新對象和方法，新的臨時變數只是對應新 的值，和上次那次調用的是各自獨立的。

二、閉包有什麼作用？

　　簡而言之，閉包的作用就是在a執行完並返回後，閉包使得Javascript的垃圾回收機制GC不會收回a所占用的資源，因為a的內部函數b的執行需要依賴a中的變數。這是對閉包作用的非常直白的描述，不專業也不嚴謹，但大概意思就是這樣，理解閉包需要循序漸進的過程。

在上面的例子中，由於閉包的存在使得函數a返回後，a中的i始終存在，這樣每次執行c()，i都是自加1後alert出i的值。

　　那 麽我們來想象另一種情況，如果a返回的不是函數b，情況就完全不同了。因為a執行完後，b沒有被返回給a的外界，只是被a所引用，而此時a也只會被b引 用，因此函數a和b互相引用但又不被外界打擾(被外界引用)，函數a和b就會被GC回收。(關於Javascript的垃圾回收機制將在後面詳細介紹)

三、閉包內的微觀世界

　　如果要更加深入的瞭解閉包以及函數a和嵌套函數b的關係，我們需要引入另外幾個概念：函數的執行環境(excution context)、活動對象(call object)、作用域(scope)、作用域鏈(scope chain)。以函數a從定義到執行的過程為例闡述這幾個概念。

  1. 當定義函數a的時候，js解釋器會將函數a的作用域鏈(scope chain)設置為定義a時a所在的“環境”，如果a是一個全局函數，則scope chain中只有window對象。
  2. 當執行函數a的時候，a會進入相應的執行環境(excution context)。
  3. 在創建執行環境的過程中，首先會為a添加一個scope屬性，即a的作用域，其值就為第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域鏈。
  4. 然後執行環境會創建一個活動對象(call object)。活動對象也是一個擁有屬性的對象，但它不具有原型而且不能通過JavaScript代碼直接訪問。創建完活動對象後，把活動對象添加到a的作用域鏈的最頂端。此時a的作用域鏈包含了兩個對象：a的活動對象和window對象。
  5. 下一步是在活動對象上添加一個arguments屬性，它保存著調用函數a時所傳遞的參數。
  6. 最後把所有函數a的形參和內部的函數b的引用也添加到a的活動對象上。在這一步中，完成了函數b的的定義，因此如同第3步，函數b的作用域鏈被設置為b所被定義的環境，即a的作用域。

到此，整個函數a從定義到執行的步驟就完成了。此時a返回函數b的引用給c，又函數b的作用域鏈包含了對函數a的活動對象的引用，也就是說b可以訪問到a中定義的所有變數和函數。函數b被c引用，函數b又依賴函數a，因此函數a在返回後不會被GC回收。

當函數b執行的時候亦會像以上步驟一樣。因此，執行時b的作用域鏈包含了3個對象：b的活動對象、a的活動對象和window對象，如下圖所示：

如圖所示，當在函數b中訪問一個變數的時候，搜索順序是：

  1. 先搜索自身的活動對象，如果存在則返回，如果不存在將繼續搜索函數a的活動對象，依次查找，直到找到為止。
  2. 如果函數b存在prototype原型對象，則在查找完自身的活動對象後先查找自身的原型對象，再繼續查找。這就是Javascript中的變數查找機制。
  3. 如果整個作用域鏈上都無法找到，則返回undefined。

小結，本段中提到了兩個重要的詞語：函數的定義與執行。文中提到函數的作用域是在定義函數時候就已經確定，而不是在執行的時候確定（參看步驟1和3）。用一段代碼來說明這個問題：

function f(x) { 
  var g = function () { return x; }
  return g;
}
var h = f(1);
alert(h()); 

這段代碼中變數h指向了f中的那個匿名函數(由g返回)。

  • 假設函數h的作用域是在執行alert(h())確定的，那麼此時h的作用域鏈是：h的活動對象->alert的活動對象->window對象。
  • 假設函數h的作用域是在定義時確定的，就是說h指向的那個匿名函數在定義的時候就已經確定了作用域。那麼在執行的時候，h的作用域鏈為：h的活動對象->f的活動對象->window對象。

如果第一種假設成立，那輸出值就是undefined；如果第二種假設成立，輸出值則為1。

運行結果證明瞭第2個假設是正確的，說明函數的作用域確實是在定義這個函數的時候就已經確定了。

四、閉包的應用場景
保護函數內的變數安全。以最開始的例子為例，函數a中i只有函數b才能訪問，而無法通過其他途徑訪問到，因此保護了i的安全性。

  1. 在記憶體中維持一個變數。依然如前例，由於閉包，函數a中i的一直存在於記憶體中，因此每次執行c()，都會給i自加1。
  2. 通過保護變數的安全實現JS私有屬性和私有方法（不能被外部訪問）
    私有屬性和方法在Constructor外是無法被訪問的

    function Constructor(...) {  
      var that = this;  
      var membername = value; 
      function membername(...) {...}
    }

以上3點是閉包最基本的應用場景，很多經典案例都源於此。

五、Javascript的垃圾回收機制

在Javascript中，如果一個對象不再被引用，那麼這個對象就會被GC回收。如果兩個對象互相引用，而不再被第3者所引用，那麼這兩個互相引用的對象也會被回收。因為函數a被b引用，b又被a外的c引用，這就是為什麼函數a執行後不會被回收的原因。

 

六、結語

理解JavaScript的閉包是邁向高級JS程式員的必經之路，理解了其解釋和運行機制才能寫出更為安全和優雅的代碼。


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