javascript學習筆記(十三)js閉包

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、變量的作用域
要理解閉包,首先必須理解Javascript特殊的變量作用域。
變量的作用域無非就是兩種:全局變量和局部變量。
Javascript語言的特殊之處,就在於函數內部可以直接讀取全局變量。
 
1   var n=999;
2
3   function f1(){
4     alert(n);
5   }
6
7   f1(); // 999
 
另一方面,在函數外部自然無法讀取函數內的局部變量。
1   function f1(){
2     var n=999;
3   }
4
5   alert(n); // error
這裡有一個地方需要註意,函數內部聲明變量的時候,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量!
 
1   function f1(){
2     n=999;
3   }
4
5   f1();
6
7   alert(n); // 999
 
二、如何從外部讀取局部變量?
出於種種原因,我們有時候需要得到函數內的局部變量。但是,前面已經說過瞭,正常情況下,這是辦不到的,隻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。
 
1   function f1(){
2
3     n=999;
4
5     function f2(){
6       alert(n); // 999
7     }
8
9   }
 
在上面的代碼中,函數f2就被包括在函數f1內部,這時f1內部的所有局部變量,對f2都是可見的。但是反過來就不行,f2內部的局部變量,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量。所以,父對象的所有變量,對子對象都是可見的,反之則不成立。
既然f2可以讀取f1中的局部變量,那麼隻要把f2作為返回值,我們不就可以在f1外部讀取它的內部變量瞭嗎!
 
 1   function f1(){
 2
 3     n=999;
 4
 5     function f2(){
 6       alert(n);
 7     }
 8
 9     return f2;
10
11   }
12
13   var result=f1();
14
15   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量的函數。
由於在Javascript語言中,隻有函數內部的子函數才能讀取局部變量,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。
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量,另一個就是讓這些變量的值始終保持在內存中。
怎麼來理解這句話呢?請看下面的代碼。
 
 1   function f1(){
 2
 3     var n=999;
 4     nAdd=function(){n+=1}
 5
 6     function f2(){
 7       alert(n);
 8     }
 9
10     return f2;
11   }
12
13   var result=f1();
14   result(); // 999
15   nAdd();
16   result(); // 1000
 
在這段代碼中,result實際上就是閉包f2函數。它一共運行瞭兩次,第一次的值是999,第二次的值是1000。這證明瞭,函數f1中的局部變量n一直保存在內存中,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被賦給瞭一個全局變量,這導致f2始終在內存中,而f2的存在依賴於f1,因此f1也始終在內存中,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是一個全局變量,而不是局部變量。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量進行操作。
五、使用閉包的註意點
1)由於閉包會使得函數中的變量都被保存在內存中,內存消耗很大,所以不能濫用閉包,否則會造成網頁的性能問題,在IE中可能導致內存泄露。解決方法是,在退出函數之前,將不使用的局部變量全部刪除。
2)閉包會在父函數外部,改變父函數內部變量的值。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),把內部變量當作它的私有屬性(private value),這時一定要小心,不要隨便
改變父函數內部變量的值。
六、思考題
如果你能理解下面代碼的運行結果,應該就算理解閉包的運行機制瞭。
 
 1   var name = "The Window";
 2   var object = {
 3     name : "My Object",
 4     getNameFunc : function(){
 5       return function(){
 6         return this.name;
 7      };
 8     }
 9 };
10 alert(object.getNameFunc()()); //The Window
 
JavaScript閉包例子
 
 1 function outerFun()
 2 {
 3 var a=0;
 4 function innerFun()
 5 {
 6 a++;
 7 alert(a);
 8 }
 9 }
10 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:
 
 1 function outerFun() {
 2     var a=0;
 3     function innerFun() {
 4         a++;
 5         alert(a);
 6     }
 7     return innerFun; //註意這裡
 8 }
 9 var obj=outerFun();
10 obj(); //結果為1
11 obj(); //結果為2
12 var obj2=outerFun();
13 obj2(); //結果為1
14 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,就創建瞭該內部函數的閉包 ,如果內部函數引用瞭位於外部函數的變量,當外部函數調用完畢後,這些變量在內存不會被 釋放,因為閉包需要它們.
再來看一個例子
 
1 function outerFun() {
2     var a =0;
3     alert(a);
4 }
5 var a=4;
6 outerFun();
7 alert(a);
 
結果是 0,4 . 因為在函數內部使用瞭var關鍵字 維護a的作用域在outFun()內部.
再看下面的代碼:
 
1 function outerFun()
2 {
3     //沒有var
4     a =0;
5     alert(a);
6 }
7 var a=4;
8 outerFun();
9 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量的值 .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.
如果你對javascript閉包還不是很理解,那麼請看下面轉載的文章:(轉載:http://www.felixwoo.com/archives/247)
 
________________________________________
 
一、什麼是閉包?
  官方”的解釋是:閉包是一個擁有許多變量和綁定瞭這些變量的環境的表達式(通常是一個函數),因而這些變量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”。看下面這段代碼:
 
1 function a() {
2     var i = 0;
3     function b() { alert(++i); }
4     return b;
5 }
6 var c = a();
7 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。
引用關系如圖:

 
  這樣在執行完var c=a()後,變量c實際上是指向瞭函數b,再執行c()後就會彈出一個窗口顯示i的值(第一次為1)。這段代碼其實就創建瞭一個閉包,為什麼?因為函數a外的變量c引用瞭函數a內的函數b,就是說:
  當函數a的內部函數b被函數a外的一個變量引用的時候,就創建瞭一個閉包。
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 時變量。這使得隻要目標 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量值。盡管最開始的構造函數調用已經結束,臨時變量的名稱也都消失瞭,但在目 標對象的方法內卻始終能引用到該變量的值,而且該值隻能通這種方法來訪問。即使再次調用相同的構造函數,但隻會生成新對象和方法,新的臨時變量隻是對應新 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中的變量。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 麼我們來想象另一種情況,如果a返回的不是函數b,情況就完全不同瞭。因為a執行完後,b沒有被返回給a的外界,隻是被a所引用,而此時a也隻會被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的關系,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中隻有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的作用域鏈包含瞭兩個對象: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,完成瞭函數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瞭。此時a返回函數b的引用給c,又函數b的作用域鏈包含瞭對函數a的活動對象的引用,也就是說b可以訪問到a中定義的所有變量和函數。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的作用域鏈包含瞭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中訪問一個變量的時候,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中的變量查找機制。
3. 如果整個作用域鏈上都無法找到,則返回undefined。
小結,本段中提到瞭兩個重要的詞語: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:
 
1 function f(x) {
2   var g = function () { return x; }
3   return g;
4 }
5 var h = f(1);
6 alert(h());
 
這段代碼中變量h指向瞭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瞭作用域。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瞭。
四、閉包的應用場景
保護函數內的變量安全。以最開始的例子為例,函數a中i隻有函數b才能訪問,而無法通過其他途徑訪問到,因此保護瞭i的安全性。
1. 在內存中維持一個變量。依然如前例,由於閉包,函數a中i的一直存在於內存中,因此每次執行c(),都會給i自加1。
2. 通過保護變量的安全實現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
 
1 function Constructor(…) {
2     var that = this;
3     var membername = value;
4     function membername(…) {…}
5 }
 
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程序員的必經之路,理解瞭其解釋和運行機制才能寫出更為安全和優雅的代碼。
 

 

摘自 晴天漫步

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