摘要:此時的作用域鏈包含了兩個對象的活動對象和對象。閉包的應用場景保護函數內的變量安全。依然如前例,由于閉包,函數中的一直存在于內存中,因此每次執行,都會給自加。
引子
JS的閉包一直是很多人不理解,也是在使用過程中經常出現問題的地方。每次看文章都會有所了解閉包,但是,用起來還是不對,而且錯誤百出,其關鍵問題還是出在對其不理解,不了解。此文章會不定期更新以及完善,希望在我學習的時候,讓大家也能同我一起學習,我個人覺得閉包很關鍵,是否理解JS就要看是否理解閉包。
本文主要是對優秀文章的收集、節選及整理,希望能成為一篇了解、理解、學習閉包的文章,其中還會包含實例,如有不當之處還望指正。
什么是閉包?閉包是一個擁有許多變量和綁定了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:
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。
引用關系如圖:
這樣在執行完var c=a()后,變量c實際上是指向了函數b,再執行c()后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了一個閉包,為什么?因為函數a外的變量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外的一個變量引用的時候,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量。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了,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,新的臨時變量只是對應新 的值,和上次那次調用的是各自獨立的。
閉包有什么作用?簡而言之,閉包的作用就是在a執行完并返回后,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,由于閉包的存在使得函數a返回后,a中的i始終存在,這樣每次執行c(),i都是自加1后alert出i的值。
那么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執行完后,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。
閉包內的微觀世界
如果要更加深入的了解閉包以及函數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。
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。
當執行函數a的時候,a會進入相應的執行環境(excution context)。
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。
然后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。創建完活動對象后,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。
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。
最后把所有函數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在返回后不會被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后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());
這段代碼中變量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,那么此時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。那么在執行的時候,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。
運行結果證明了第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。
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。
在內存中維持一個變量。依然如前例,由于閉包,函數a中i的一直存在于內存中,因此每次執行c(),都會給i自加1。
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
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,很多經典案例都源于此。
Javascript的垃圾回收機制
在Javascript中,如果一個對象不再被引用,那么這個對象就會被GC回收。如果兩個對象互相引用,而不再被第3者所引用,那么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,這就是為什么函數a執行后不會被回收的原因。
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實例及應用例子1
為每個
id.onclick = function(){ alert(i); }
發現最終彈出的都是4,而不是想要的 1、2、3,因為循環完畢后i值變成了4。為了保存i的值,同樣我們用閉包實現:
例子2
用閉包實現程序的暫停執行功能。
例子3
把例子2作用延伸下,我想到了用他來實現window.confirm。
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