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javascript深入理解js闭包

发布时间:2014-12-26 15:37 Friday编辑:张立荣

    闭包(closure)是Javascript语言的一个难点,也是它的特色,很多高级应用都要依靠闭包实现。


    一、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。


    Js代码

    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。

    Js代码

    function f1(){
    var n=999;
    }

    alert(n); // error

    这里有一个地方需要注意,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,你实际上声明了一个全局变量!

    Js代码

    function f1(){
    n=999;
    }

    f1();

    alert(n); // 999

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

    二、如何从外部读取局部变量?

    出于种种原因,我们有时候需要得到函数内的局部变量。但是,前面已经说过了,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。

    Js代码

    function f1(){

    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,我们不就可以在f1外部读取它的内部变量了吗!


    Js代码

    function f1(){

    n=999;

    function f2(){
    alert(n);
    }

    return f2;

    }

    var result=f1();

    result(); // 999

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    三、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。

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

    四、闭包的用途

    闭包可以用在许多地方。它的最大用处有两个,个是前面提到的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

    怎么来理解这句话呢?请看下面的代码。


    Js代码

    function f1(){

    var n=999;

    nAdd=function(){n+=1}

    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。

    为什么会这样呢?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。

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    五、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。

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    六、思考题

    如果你能理解下面代码的运行结果,应该就算理解闭包的运行机制了。

    Js代码
    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闭包例子

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

    上面的代码是错误的.innerFun()的作用域在outerFun()内部,所在outerFun()外部调用它是错误的.

    改成如下,也就是闭包:

    Js代码

    function outerFun()
    {
     var a=0;
     function innerFun()
     {
      a++;
      alert(a);
     }
     return innerFun;  //注意这里
    }
    var obj=outerFun();
    obj();  //结果为1
    obj();  //结果为2
    var obj2=outerFun();
    obj2();  //结果为1
    obj2();  //结果为2

    什么是闭包:

    当内部函数 在定义它的作用域 的外部 被引用时,就创建了该内部函数的闭包 ,如果内部函数引用了位于外部函数的变量,当外部函数调用完毕后,这些变量在内存不会被 释放,因为闭包需要它们.

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    再来看一个例子

    Js代码

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

    结果是 0,4 .  因为在函数内部使用了var关键字 维护a的作用域在outFun()内部.

    再看下面的代码:

    Js代码

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

    结果为 0,0 真是奇怪,为什么呢?

    作用域链是描述一种路径的术语,沿着该路径可以确定变量的值 .当执行a=0时,因为没有使用var关键字,因此赋值操作会沿着作用域链到var a=4;  并改变其值.

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    如果你对javascript闭包还不是很理解,那么请看下面转载的文章:(转载:http://www.felixwoo.com/archives/247)

    一、什么是闭包?

    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。
    相信很少有人能直接看懂这句话,因为他描述的太学术。其实这句话通俗的来说就是: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”。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。

    让我们说的更透彻一些。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,而这个对象的方法函数反过来引用外层函数体中 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。

    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. 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. 执行函数a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:

    如图所示,当在函数b中访问一个变量的时候,搜索顺序是:

    1. 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。
    2. 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。
    3. 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。

    1. 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)
      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。

关键字词:标签: js

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