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我從來不理解JavaScript閉包,直到有人這樣向我解釋它...

宋華 / 2023人閱讀

摘要:最近看到的一些文章,終于,有人用于一種讓我明白方式對閉包進行了解釋,我將在本文中嘗試使用這種方法來解釋閉包。讓我們看一個返回函數的函數示例,因為這對于理解閉包非常重要。調用函數時,執行到第行。

正如標題所述,JavaScript閉包對我來說一直有點神秘,看過很多閉包的文章,在工作使用過閉包,有時甚至在項目中使用閉包,但我確實是這是在使用閉包的知識。

最近看到的一些文章,終于,有人用于一種讓我明白方式對閉包進行了解釋,我將在本文中嘗試使用這種方法來解釋閉包。

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準備

在理解閉包之前,有個重要的概念需要先了解一下,就是 js 執行上下文。

這篇文章是執行上下文 很不錯的入門教程,文章中提到:

當代碼在JavaScript中運行時,執行代碼的環境非常重要,并將概括為以下幾點:

全局作用域——第一次執行代碼的默認環境。

函數作用域——當執行流進入函數體時。

(…) —— 我們當作 執行上下文 是當前代碼執行的一個環境與作用域。

換句話說,當我們啟動程序時,我們從全局執行上下文中開始。一些變量是在全局執行上下文中聲明的。我們稱之為全局變量。當程序調用一個函數時,會發生什么?

以下幾個步驟:

JavaScript創建一個新的執行上下文,我們叫作本地執行上下文。

這個本地執行上下文將有它自己的一組變量,這些變量將是這個執行上下文的本地變量。

新的執行上下文被推到到執行堆棧中。可以將執行堆棧看作是一種保存程序在其執行中的位置的容器。

函數什么時候結束?當它遇到一個return語句或一個結束括號}

當一個函數結束時,會發生以下情況:

這個本地執行上下文從執行堆棧中彈出。

函數將返回值返回調用上下文。調用上下文是調用這個本地的執行上下文,它可以是全局執行上下文,也可以是另外一個本地的執行上下文。這取決于調用執行上下文來處理此時的返回值,返回的值可以是一個對象、一個數組、一個函數、一個布爾值等等,如果函數沒有return語句,則返回undefined

這個本地執行上下文被銷毀,銷毀是很重要,這個本地執行上下文中聲明的所有變量都將被刪除,不在有變量,這個就是為什么 稱為本地執行上下文中自有的變量。

基礎的例子

在討論閉包之前,讓我們看一下下面的代碼:

1: let a = 3
2: function addTwo(x) {
3:   let ret = x + 2
4:   return ret
5: }
6: let b = addTwo(a)
7: console.log(b)

為了理解JavaScript引擎是如何工作的,讓我們詳細分析一下:

在第1行,我們在全局執行上下文中聲明了一個新變量a,并將賦值為3

接下來就變得棘手了,第2行到第5行實際上是在一起的。這里發生了什么? 我們在全局執行上下文中聲明了一個名為addTwo的新變量,我們給它分配了什么?一個函數定義。兩個括號{}之間的任何內容都被分配給addTwo,函數內部的代碼沒有被求值,沒有被執行,只是存儲在一個變量中以備將來使用。

現在我們在第6行。它看起來很簡單,但是這里有很多東西需要拆開分析。首先,我們在全局執行上下文中聲明一個新變量,并將其標記為b,變量一經聲明,其值即為undefined

接下來,仍然在第6行,我們看到一個賦值操作符。我們準備給變量b賦一個新值,接下來我們看到一個函數被調用。當看到一個變量后面跟著一個圓括號(…)時,這就是調用函數的信號,接著,每個函數都返回一些東西(值、對象或 undefined),無論從函數返回什么,都將賦值給變量b

但是首先我們需要調用addTwo的函數。JavaScript將在其全局執行上下文內存中查找名為addTwo的變量。噢,它找到了一個,它是在步驟2(或第2 - 5行)中定義的。變量add2包含一個函數定義。注意,變量a作為參數傳遞給函數。JavaScript在全局執行上下文內存中搜索變量a,找到它,發現它的值是3,并將數字3作為參數傳遞給函數,準備好執行函數。

現在執行上下文將切換,創建了一個新的本地執行上下文,我們將其命名為“addTwo執行上下文”,執行上下文被推送到調用堆棧上。在addTwo執行上下文中,我們要做的第一件事是什么?

你可能會說,“在addTwo執行上下文中聲明了一個新的變量ret”,這是不對的。正確的答案是,我們需要先看函數的參數。在addTwo執行上下文中聲明一個新的變量x`,因為值3是作為參數傳遞的,所以變量x被賦值為3。

下一步是:在addTwo執行上下文中聲明一個新的變量ret。它的值被設置為 undefined(第三行)。

仍然是第3行,需要執行一個相加操作。首先我們需要x的值,JavaScript會尋找一個變量x,它會首先在addTwo執行上下文中尋找,找到了一個值為3。第二個操作數是數字2。兩個相加結果為5就被分配給變量ret

4行,我們返回變量ret的內容,在addTwo執行上下文中查找,找到值為5,返回,函數結束。

4-5行,函數結束。addTwo執行上下文被銷毀,變量xret被釋放,它們已經不存在了。addTwo 執行上下文從調用堆棧中彈出,返回值返回給調用上下文,在這種情況下,調用上下文是全局執行上下文,因為函數addTwo是從全局執行上下文調用的。

現在我們繼續第4步的內容,返回值5被分配給變量b,程序仍然在第6行。

在第7行,b的值 5 被打印到控制臺了。

對于一個非常簡單的程序,這是一個非常冗長的解釋,我們甚至還沒有涉及閉包。但肯定會涉及的,不過首先我們得繞一兩個彎。

詞法作用域(Lexical scope)

我們需要理解詞法作用域的一些知識。請看下面的例子:

1: let val1 = 2
2: function multiplyThis(n) {
3:   let ret = n * val1
4:   return ret
5: }
6: let multiplied = multiplyThis(6)
7: console.log("example of scope:", multiplied)

這里想說明,我們在函數執行上下文中有變量,在全局執行上下文中有變量。JavaScript的一個復雜之處在于它如何查找變量,如果在函數執行上下文中找不到變量,它將在調用上下文中尋找它,如果在它的調用上下文中沒有找到,就一直往上一級,直到它在全局執行上下文中查找為止。(如果最后找不到,它就是 undefined)。

下面列出向個步驟來解釋一下(如果你已經熟悉了,請跳過):

在全局執行上下文中聲明一個新的變量val1,并將其賦值為2

2-5行,聲明一個新的變量 multiplyThis,并給它分配一個函數定義。

6行,聲明一個在全局執行上下文 multiplied 新變量。

從全局執行上下文內存中查找變量multiplyThis,并將其作為函數執行,傳遞數字 6 作為參數。

新函數調用(創建新執行上下文),創建一個新的 multiplyThis 函數執行上下文。

multiplyThis 執行上下文中,聲明一個變量n并將其賦值為6

3 行。在multiplyThis執行上下文中,聲明一個變量ret

繼續第 3 行。對兩個操作數 nval1 進行乘法運算.在multiplyThis執行上下文中查找變量 n。我們在步驟6中聲明了它,它的內容是數字6。在multiplyThis執行上下文中查找變量val1multiplyThis執行上下文沒有一個標記為 val1 的變量。我們向調用上下文查找,調用上下文是全局執行上下文,在全局執行上下文中尋找 val1。哦,是的、在那兒,它在步驟1中定義,數值是2

繼續第 3 行。將兩個操作數相乘并將其賦值給ret變量,6 * 2 = 12,ret 現在值為 12

返回ret變量,銷毀multiplyThis執行上下文及其變量 retn 。變量 val1 沒有被銷毀,因為它是全局執行上下文的一部分。

回到第6行。在調用上下文中,數字 12 賦值給 multiplied 的變量。

最后在第7行,我們在控制臺中打印 multiplied 變量的值

在這個例子中,我們需要記住一個函數可以訪問在它的調用上下文中定義的變量,這個就是詞法作用域(Lexical scope)

返回函數的函數

在第一個例子中,函數addTwo返回一個數字。請記住,函數可以返回任何東西。讓我們看一個返回函數的函數示例,因為這對于理解閉包非常重要。看粟子:

 1: let val = 7
 2: function createAdder() {
 3:   function addNumbers(a, b) {
 4:     let ret = a + b
 5:     return ret
 6:   }
 7:   return addNumbers
 8: }
 9: let adder = createAdder()
10: let sum = adder(val, 8)
11: console.log("example of function returning a function: ", sum)


讓我們回到分步分解:

1行。我們在全局執行上下文中聲明一個變量val并賦值為 7

2-8 行。我們在全局執行上下文中聲明了一個名為 createAdder 的變量,并為其分配了一個函數定義。第3-7行描述了上述函數定義,和以前一樣,在這一點上,我們沒有直接討論這個函數。我們只是將函數定義存儲到那個變量(createAdder)中。

9行。我們在全局執行上下文中聲明了一個名為 adder 的新變量,暫時,值為 undefined

9行。我們看到括號(),我們需要執行或調用一個函數,查找全局執行上下文的內存并查找名為createAdder 的變量,它是在步驟2中創建的。好吧,我們調用它。

調用函數時,執行到第2行。創建一個新的createAdder執行上下文。我們可以在createAdder的執行上下文中創建自有變量。js 引擎將createAdder的上下文添加到調用堆棧。這個函數沒有參數,讓我們直接跳到它的主體部分.

3-6 行。我們有一個新的函數聲明,我們在createAdder執行上下文中創建一個變量addNumbers。這很重要,addnumber只存在于createAdder執行上下文中。我們將函數定義存儲在名為 addNumbers` 的自有變量中。

7行,我們返回變量addNumbers的內容。js引擎查找一個名為addNumbers的變量并找到它,這是一個函數定義。好的,函數可以返回任何東西,包括函數定義。我們返addNumbers的定義。第4行和第5行括號之間的內容構成該函數定義。

返回時,createAdder執行上下文將被銷毀。addNumbers 變量不再存在。但addNumbers函數定義仍然存在,因為它返回并賦值給了adder 變量。

10行。我們在全局執行上下文中定義了一個新的變量 sum,先賦值為 undefined;

接下來我們需要執行一個函數。哪個函數? 是名為adder變量中定義的函數。我們在全局執行上下文中查找它,果然找到了它,這個函數有兩個參數。

讓我們查找這兩個參數,第一個是我們在步驟1中定義的變量val,它表示數字7,第二個是數字8

現在我們要執行這個函數,函數定義概述在第3-5行,因為這個函數是匿名,為了方便理解,我們暫且叫它adder吧。這時創建一個adder函數執行上下文,在adder執行上下文中創建了兩個新變量 ab。它們分別被賦值為 78,因為這些是我們在上一步傳遞給函數的參數。

4 行。在adder執行上下文中聲明了一個名為ret的新變量,

4 行。將變量a的內容和變量b的內容相加得15并賦給ret變量。

ret變量從該函數返回。這個匿名函數執行上下文被銷毀,從調用堆棧中刪除,變量abret不再存在。

返回值被分配給我們在步驟9中定義的sum變量。

我們將sum的值打印到控制臺。

如預期,控制臺將打印15。我們在這里確實經歷了很多困難,我想在這里說明幾點。首先,函數定義可以存儲在變量中,函數定義在程序調用之前是不可見的。其次,每次調用函數時,都會(臨時)創建一個本地執行上下文。當函數完成時,執行上下文將消失。函數在遇到return或右括號}時執行完成。

最后,一個閉包

看看下面的代碼,并試著弄清楚會發生什么。

 1: function createCounter() {
 2:   let counter = 0
 3:   const myFunction = function() {
 4:     counter = counter + 1
 5:     return counter
 6:   }
 7:   return myFunction
 8: }
 9: const increment = createCounter()
10: const c1 = increment()
11: const c2 = increment()
12: const c3 = increment()
13: console.log("example increment", c1, c2, c3)

現在,我們已經從前兩個示例中掌握了它的訣竅,讓我們按照預期的方式快速執行它:

1-8 行。我們在全局執行上下文中創建了一個新的變量createCounter,并賦值了一個的函數定義。

9行。我們在全局執行上下文中聲明了一個名為increment的新變量。

9行。我們需要調用createCounter函數并將其返回值賦給increment變量。

1-8行。調用函數,創建新的本地執行上下文。

2行。在本地執行上下文中,聲明一個名為counter的新變量并賦值為 0;

3-6行。聲明一個名為myFunction的新變量,變量在本地執行上下文中聲明,變量的內容是為第4行和第5行所定義。

第7行。返回myFunction變量的內容,刪除本地執行上下文。變量myFunction counter不再存在。此時控制權回到了調用上下文。

9行。在調用上下文(全局執行上下文)中,createCounter返回的值賦給了increment,變量increment現在包含一個函數定義內容為createCounter返回的函數。它不再標記為myFunction`,但它的定義是相同的。在全局上下文中,它是的標記為labeledincrement

10行。聲明一個新變量 c1

繼續第10行。查找increment變量,它是一個函數并調用它。它包含前面返回的函數定義,如第4-5行所定義的。

創建一個新的執行上下文。沒有參數,開始執行函數。

4行。counter=counter + 1。在本地執行上下文中查找counter變量。我們只是創建了那個上下文,從來沒有聲明任何局部變量。讓我們看看全局執行上下文。這里也沒有counter變量。Javascript會將其計算為counter = undefined + 1,聲明一個標記為counter的新局部變量,并將其賦值為number 1,因為undefined被當作值為 0。

5行。我們變量counter的值 1,我們銷毀本地執行上下文和counter變量。

回到第10行。返回值1被賦給c1

11行。重復步驟10-14c2也被賦值為1

12行。重復步驟10-14c3也被賦值為1

13行。我們打印變量c1 c2c3的內容。

你自己試試,看看會發生什么。你會將注意到,它并不像從我上面的解釋中所期望的那樣記錄1,1,1。而是記錄1,2,3。這個是為什么?

不知怎么滴,increment函數記住了那個cunter的值。這是怎么回事?

counter是全局執行上下文的一部分嗎?嘗試 console.log(counter),得到undefined的結果,顯然不是這樣的。

也許,當你調用increment時,它會以某種方式返回它創建的函數(createCounter)?這怎么可能呢?變量increment包含函數定義,而不是函數的來源,顯然也不是這樣的。

所以一定有另一種機制。閉包,我們終于找到了,丟失的那塊。

它是這樣工作的,無論何時聲明新函數并將其賦值給變量,都要存儲函數定義和閉包。閉包包含在函數創建時作用域中的所有變量,它類似于背包。函數定義附帶一個小背包,它的包中存儲了函數定義創建時作用域中的所有變量。

所以我們上面的解釋都是錯的,讓我們再試一次,但是這次是正確的。

 1: function createCounter() {
 2:   let counter = 0
 3:   const myFunction = function() {
 4:     counter = counter + 1
 5:     return counter
 6:   }
 7:   return myFunction
 8: }
 9: const increment = createCounter()
10: const c1 = increment()
11: const c2 = increment()
12: const c3 = increment()
13: console.log("example increment", c1, c2, c3)

同上,第1-8行。我們在全局執行上下文中創建了一個新的變量createCounter,它得到了指定的函數定義。

同上,第9行。我們在全局執行上下文中聲明了一個名為increment的新變量。

同上,第9行。我們需要調用createCounter函數并將其返回值賦給increment變量。

同上,第1-8行。調用函數,創建新的本地執行上下文。

同上,第2行。在本地執行上下文中,聲明一個名為counter的新變量并賦值為 0

3-6行。聲明一個名為myFunction的新變量,變量在本地執行上下文中聲明,變量的內容是另一個函數定義。如第4行和第5行所定義,現在我們還創建了一個閉包,并將其作為函數定義的一部分。閉包包含作用域中的變量,在本例中是變量counter(值為0)。

7行。返回myFunction變量的內容,刪除本地執行上下文。myFunctioncounter不再存在。控制權交給了調用上下文,我們返回函數定義和它的閉包,閉包中包含了創建它時在作用域內的變量。

9行。在調用上下文(全局執行上下文)中,createCounter返回的值被指定為increment,變量increment現在包含一個函數定義(和閉包),由createCounter返回的函數定義,它不再標記為myFunction,但它的定義是相同的,在全局上下文中,稱為increment

10行。聲明一個新變量c1

繼續第10行。查找變量increment,它是一個函數,調用它。它包含前面返回的函數定義,如第4-5行所定義的。(它還有一個帶有變量的閉包)。

創建一個新的執行上下文,沒有參數,開始執行函數。

4行。counter = counter + 1,尋找變量 counter,在查找本地或全局執行上下文之前,讓我們檢查一下閉包,瞧,閉包包含一個名為counter的變量,其值為0。在第4行表達式之后,它的值被設置為1。它再次被儲存在閉包里,閉包現在包含值為1的變量 counter

5行。我們返回counter的值,銷毀本地執行上下文。

回到第10行。返回值1被賦給變量c1

11行。我們重復步驟10-14。這一次,在閉包中此時變量counter的值是1。它在第12行設置的,它的值被遞增并以2的形式存儲在遞增函數的閉包中,c2被賦值為2

12行。重復步驟10-14行,c3被賦值為3。

第13行。我們打印變量c1 c2c3的值。

你可能會問,是否有任何函數具有閉包,甚至是在全局范圍內創建的函數?答案是肯定的。在全局作用域中創建的函數創建閉包,但是由于這些函數是在全局作用域中創建的,所以它們可以訪問全局作用域中的所有變量,閉包的概念并不重要。

當函數返回函數時,閉包的概念就變得更加重要了。返回的函數可以訪問不屬于全局作用域的變量,但它們僅存在于其閉包中。

閉包不是那么簡單

有時候閉包在你甚至沒有注意到它的時候就會出現,你可能已經看到了我們稱為部分應用程序的示例,如下面的代碼所示:

let c = 4
const addX = x => n => n + x
const addThree = addX(3)
let d = addThree(c)
console.log("example partial application", d)

如果箭頭函數讓你感到困惑,下面是同樣效果:

let c = 4
function addX(x) {
  return function(n) {
     return n + x
  }
}
const addThree = addX(3)
let d = addThree(c)
console.log("example partial application", d)

我們聲明一個能用加法函數addX,它接受一個參數x并返回另一個函數。返回的函數還接受一個參數并將其添加到變量x中。

變量x是閉包的一部分,當變量addThree在本地上下文中聲明時,它被分配一個函數定義和一個閉包,閉包包含變量x

所以當addThree被調用并執行時,它可以從閉包中訪問變量x以及為參數傳遞變量n并返回兩者的和 7

總結

我將永遠記住閉包的方法是通過背包的類比。當一個函數被創建并傳遞或從另一個函數返回時,它會攜帶一個背包。背包中是函數聲明時作用域內的所有變量。

代碼部署后可能存在的BUG沒法實時知道,事后為了解決這些BUG,花了大量的時間進行log 調試,這邊順便給大家推薦一個好用的BUG監控工具 Fundebug。

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