JavaScript高级程序设计--函数小记

执行环境和作用域链

  每个函数都有自己的执行环境。当执行流进入一个函数时，函数 的环境就会被推入一个环境栈中。而在函数执行之后,栈将其环境弹出，把控制权返回给之前的执行环境。

  当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链。作用域链的用途，是保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问。作用域链的前端，始终都是 当前执行的代码所在环境的变量对象。如果这个环境是函数，则将其活动对象作为变量对象。活动对象在最开始时只包含一个变量，即arguments对象（这个对象在全局环境中是不存在的）。作用域量中的下一个变量对象来自包含（外部）环境，而再下一个变量对象则来自下一个包含环境。这样，一直延续到全局执行环境；全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个环境。

    var color='bule';
    function changeColor(){
        var anotherColor='red';
        function swapColors(){
            var tempColor=anotherColor;
            anotherColor=color;
            color=tempColor;
            //这里可以访问color、anotherColor和tempColor
        }
        //这里可以访问color、anotherColor，但不能访问tempColor
        swapColors();
    }
    //这里只能访问color
    changeColor();

  内部环境可以通过作用链访问所有的外部环境，但外部环境不能访问内部环境中的任何变量和 函数。这些环境的联系是线性、有序的。每个环境都可以向上搜素作用域链，以查询变量和函数名；但任何环境都不能通过向下搜素作用域链而进入另一个执行环境。对于上例中的swapColors（）而言，其作用域链中包含3个对象：swapColors（）的变量对象、changColor（）的变量对象和全局变量对象。swapColors（）的局部环境开始时会先在自己的变量对象中搜索变量和函数名，如果搜索不到则再搜索上一级作用域链。changeColor（）的作用域链中只包含两个对象：它自己的变量对象和全局变量对象。这也就是说，它不能访问swapColors（）的环境。

  注意：函数参数也被当作变量来对待，因此其访问规则与执行环境中的其他变量相同。

函数闭包

  闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数。创建闭包的常见方式，就是在一个函数内部创建另一个函数。

  理解闭包就要先理解作用域链。当某个函数调用时，会创建一个执行环境及相应的作用域链。然后，使用arguments和其他命名参数的值来初始化函数的活动对象。但在作用域链中，外部函数的活动对象始终处于第二位，外部函数的外部函数的活动对象处于第三位，......直至作为作用域链重点的全局执行环境。
  在函数执行过程中，为读取哈写入变量的值，就需要在作用域链中查找变量。

function compare(value1,value2){
    if(value1<value2){
        return -1;
    }else if(value1>value2){
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}
var result=compare(5,10);

  以上代码先定义了compare()函数，然后又在全局作用域中调用了它。当调用compar()时，会创建一个包含arguments、value1和value2的活动对象。全局执行环境的变量对象（包含result和compare）在compare()执行环境的作用域链中则处于第二位。如图展示了包含上述关系的compare()函数执行时的作用域链。

  后台的每执行环境都有一个表示变量的对象——变量对象。全局环境的变量对象始终存在，而像compare()函数这样的局部环境的变量对象，则只在函数执行的过程中存在。在创建compare()函数时，会创建一个预先包含全局变量对象的作用域链，这个作用域链被保存在内部的[[Scope]]属性中。当调用compare()函数时，会为函数创建一个执行环境，然后通过复制函数的[[Scope]]属性中的对象构建起执行环境的作用域链。此后，又有一个活动对象（在此作为变量对象使用）被创建并被推入执行环境作用域链前端。对于这个例子中compare()函数的执行环境而言，其作用域链中包含两个变量对象：本地活动对象和全局变量对象。显然，作用域链本质上是一个指向变量兑现的指针列表，它只引用但不实际包含变量对象。

  无论什么时候在函数中访问一个变量时，就会从作用域链中搜索具有相应名字的变量。一般来讲，当函数执行完毕后，局部活动对象就会被销毁，内存中仅保存全局作用域（全局执行环境的变量对象）。但是，闭包的情况又有所不同。

  在另一个函数内部定义的函数会将包含函数（即外部函数）的活动对象添加到它的作用域链中。因此，在createComparisonFunction()函数内部定义的匿名函数的作用域链中，实际上将会包含外部函数createComparisonFunction()的活动对象。下图展示了当下列代码执行时，包含函数与内部匿名函数的作用域链。

    function createComparisonFunction(propertyName){
        return function(object1,object2){
            var value1=object1[propertyName];
            var value2=object2[propertyName];
            if(value1<value2){
                return -1;
            }else if(value1 > value2){
                return 1;
            }else{
                return 0;
            }
        }
    }
    


    var compare=createComparisonFunction("name");
    var result=compare({name:"Nicholas"},{name:"Greg"});

  在匿名函数从createComparisonFunction()中被返回后，它的作用域链呗初始化为包含createComparisonFunction()函数的活动对象和全局变量对象。这样，匿名函数就可以访问在createComparisonFunction()中定义的所有变量。更为重要的是，createComparisonFunction()函数在执行 完毕后，其活动对象也不会被销毁，因此匿名函数的作用域链仍然在引用这个活动对象。换句话说，当createComparisonFunction()函数返回后，其执行环境的作用域链会被销毁，但它的活动对象仍然会留在内存中；直到匿名函数呗销毁后，createComparisonFunction()的活动对象才会被销毁，例如：

//创建函数
var compareNames=createComparisonFunction("name");

//调用函数
var result=compareNames({name:"nicholas"},{name:"greg"});

//解除对匿名函数的引用（以便释放内存）
compareNames=null;

  首先，创建的比较函数被保存在变量compareNames中。而通过将compareNames设置为等于null解除该函数的引用，就等于通知垃圾回收例程将其清除。随着匿名函数的作用域链被销毁，其他作用域（除了全局作用域）也都可以安全地销毁了。图展示了调用compareNames()的过程中产生的作用域链之间的关系。

  注意：由于闭包会携带包含它的函数的作用域，因此会比其他函数占用更多的内存。过度使用闭包可能会导致内存占用过多，所以要慎重使用闭包。

闭包与变量

  作用域链的这样配置机制引出了一个值得注意的副作用，即闭包只能取得包含函数中任何变量的最后一个值。别忘了闭包所保存的是整个变量对象，而不是某个 特殊的变量。下面这个例子可以清晰地说明这个问题。

function createFunctions(){
    var result = new Array();
    for ( var i=0; i < 10; i++){
        result[i] = function(){
            return i'
        }
    }

    return result;
}

  这个函数会返回一个函数数组。表面上看，似乎每个函数都应该返回自己的索引值，即位置0的函数返回0，位置1的函数返回1，以此类推。但实际上，每个函数都返回10。因为每个函数的作用域链中都保存着 createFunctions()函数的活动对象，所以它们引用的都是同一个变量i。当createFunctions()函数返回后，变量i的值都是10，此时每个函数都引用着保存变量i的同一个变量对象，所以在每个函数内部i的 值都是10。但是，我们可以通过创建另一个匿名函数强制让闭包的行为符合预期，如下所示。

function createFunctions(){
    var result = new Array();
    for (var i=0; i<10; i++){
        result[i] = function(num){
            return function(){
                return num;
            };
        }(i);
    }

    return result;
}

  在重写了前面的createFunctions()函数后，每个函数就会返回各自不同的索引值了。在这个版本中，我没有直接把闭包赋值给数组，而是定义了一个匿名函数，并将立即执行该匿名函数的结构哦赋值给数组。这里的匿名函数有一个参数num，也就是最终的函数要返回的值。在调用每二个匿名函数时，我们传入了变量i。由于函数参数是按值传递的，所以就会将变量i的当前值复制给参数num。而在这个匿名函数内部，又创建并返回了一个num的闭包。这样一来，result数组中的每个函数都有自己num变量的一个副本，因此就可以返回各自不同的数值了。

模仿块级作用域

  在ES5中没有块级作用域的概念。这意味着在块语句中定义的变量，实际是上在包含函数中而非语句中创建。

  JavaScript从来不会告诉你是否多次声明了同一个变量；遇到这种情况，它只会对后续的声明视而不见（不过，它会执行后续声明中的变量初始化）。匿名函数可以用来模仿块级作用域并避免这个问题。

  用块级作用域（通常称为私有作用域）的匿名函数的语法如下所示。

(function(){
    //这里是块级作用域
})();

  以上代码定义并立即调用了一个匿名函数。将函数声明包含在一对圆括号中，表示它实际上是一个函数表达式。而紧随其后的另一对圆括号会立即调用这个函数。

  无论在什么地方，只要临时需要一些变量，就可以使用私有作用域。

私有变量

  严格的说，JavaScript没有私有成员的概念；所有属性都是共有的。不过有一个私有变量的概念。任何在函数中定义的变量，都可以认为是私有变量，因为不能在函数的外部访问这些变量。私有变量包括函数的参数、局部变量和在函数内部定的其他函数。

小结

  在JavaScript编程中，函数表达式是一种非常有用的技术。使用函数表达式可以无须对函数命名，从而实现动态编程。匿名函数，也称为拉姆达函数，是一种使用JavaScript函数的强大方式。以下总结了函数表达式的特点。

• 函数表达式不同于函数声明。函数声明要求有名字，但函数表达式不需要。没有名字的函数表达式也叫做匿名函数。

• 在无法确定如何引用函数的情况下，递归函数就会变得比较复杂；

• 递归函数应该始终使用arguments.callee来递归地调用自身，不要使用函数名-函数名可能会发生变化。

当在函数内部定义了其他函数时，就创建了闭包。闭包有权访问包含函数内部的所有变量，原理如下。

• 在后台执行环境中，闭包的作用域链包含着它自己的作用域、包含函数的作用域和全局作用域。
• 通常，函数的作用域及其所有变量都会在函数执行结束后呗销毁。
• 但是，当函数返回了一个闭包时，这个函数的作用域将会一直在内存中保存到闭包不存在为止。

使用闭包可以在JavaScript中模仿块级作用域（JavaScript本身没有块级作用域的概念），要点如下。

• 创建并立即调用一个函数，这样既可以执行其中的代码，又不会在内存中留下对该函数的引用。
• 结果就是函数内部的所有变量都会被立即销毁-除非将某些变量赋值给了包含作用域（即外部作用域）中的变量。

闭包还可以用于在对象中创建私有变量，相关概念和要点如下。

• 即使JavaScript中没有正式的私有对象属性的概念，但可以使用闭包来实现公有方法，而通过公有方法可以访问在包含作用域中定义的变量。
• 有权访问私有变量的公有方法叫做特权方法。
• 可以使用构造函数模式、原型模式来实现自定义类型的特权方法，也可以使用模块模式、增强的模块模式来实现单例的特权方法。

JavaScript中的函数表达式和闭包都是极其有用的特性，利用它们可以实现很多功能。不过，因为创建闭包必须维护额外的作用域，所以过度使用它们可以会占用大量内存。