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  • 闭包

    转载:http://www.html-js.com/article/2479

    闭包通常被视作 JavaScript 的高级特性,但是,理解闭包对于掌握这门语言至关重要。

    考虑如下的函数:

    function init() {
      var name = "Mozilla";
      function displayName() {
        alert(name);
      }
      displayName();
    }
    init();

    函数 init() 创建了一个局部变量 name,然后定义了名为 displayName() 的函数。 displayName() 是一个内部函数(inner function) — 定义于 init() 之内且仅在该函数体内可用。displayName() 没有任何自己的局部变量,而是重用了声明在外围函数中的 name 变量。

    这种方式没有什么问题 — 可以试试运行这段代码看看会发生什么。这就是所谓 函数作用域(functional scoping) 的一个例子:在 JavaScript 中, 变量的作用域是由它在源代码中所处的位置定义的,且嵌套的函数可以访问在其外层作用域中声明的变量。

    现在来考虑如下的例子:

    function makeFunc() {
      var name = "Mozilla";
      function displayName() {
        alert(name);
      }
      return displayName;
    }
    
    var myFunc = makeFunc();
    myFunc();

    运行这段代码的效果和之前的 init() 示例完全一样:字符串 “Mozilla” 将被显示在一个 JavaScript 警告框中。其中的不同 — 也是有意思的地方 — 在于 displayName() 内部函数在执行前被从其外围函数中返回了。

    这段代码看起来别扭却能正常运行。通常,函数中的局部变量仅在函数的执行期间可用。一旦 makeFunc() 执行过后,我们会很合理的认为 name 变量将不再可用。不过,既然代码运行的没问题,显然不是我们想象的那样。

    这个谜题的答案是 myFunc 变成一个 闭包 了。 闭包是一种特殊的对象。它由两部分构成:函数,以及创建该函数的环境。环境由闭包创建时在作用域中的任何局部变量组成。在我们的例子中,myFunc 是一个闭包,由 displayName 函数和闭包创建时存在的 “Mozilla” 字符串形成。

    下面是一个更有意思的示例 — makeAdder 函数:

    function makeAdder(x) {
      return function(y) {
        return x + y;
      };
    }
    
    var add5 = makeAdder(5);
    var add10 = makeAdder(10);
    
    print(add5(2));  // 7
    print(add10(2)); // 12

    在这个示例中,我们定义了 makeAdder(x) 函数:带有一个参数 x 并返回一个新的函数。返回的函数带有一个参数 y,并返回 x 和 y 的和。

    从本质上讲,makeAdder 是一个函数工厂 — 创建将指定的值和它的参数求和的函数,在上面的示例中,我们使用函数工厂创建了两个新函数 — 一个将其参数和 5 求和,另一个和 10 求和。

    add5 和 add10 都是闭包。它们共享相同的函数定义,但是保存了不同的环境。在 add5 的环境中,x 为 5。而在 add10 中,x 则为 10。

    实用的闭包

    理论就是这些了 — 可是闭包确实有用吗?让我们看看闭包的实践意义。闭包允许将函数与其所操作的某些数据(环境)关连起来。这显然类似于面向对象编程。在面对象编程中,对象允许我们将某些数据(对象的属性)与一个或者多个方法相关联。

    因而,一般说来,可以使用只有一个方法的对象的地方,都可以使用闭包。

    在 Web 中,您可能想这样做的情形非常普遍。大部分我们所写的 Web JavaScript 代码都是事件驱动的 — 定义某种行为,然后将其添加到用户触发的事件之上(比如点击或者按键)。我们的代码通常添加为回调:响应事件而执行的函数。

    以下是一个实际的示例:假设我们想在页面上添加一些可以调整字号的按钮。一种方法是以像素为单位指定 body 元素的 font-size,然后通过相对的 em 单位设置页面中其它元素(例如页眉)的字号:

    body {
      font-family: Helvetica, Arial, sans-serif;
      font-size: 12px;
    }
    
    h1 {
      font-size: 1.5em;
    }
    h2 {
      font-size: 1.2em;
    }

    我们的交互式的文本尺寸按钮可以修改 body 元素的 font-size 属性,而由于我们使用相对的单位,页面中的其它元素也会相应地调整。

    以下是 JavaScript:

    function makeSizer(size) {
      return function() {
        document.body.style.fontSize = size + 'px';
      };
    }
    
    var size12 = makeSizer(12);
    var size14 = makeSizer(14);
    var size16 = makeSizer(16);

    size12,size14 和 size16 为将 body 文本相应地调整为 12,14,16 像素的函数。我们可以将它们分别添加到按钮上(这里是链接)。如下所示:

    document.getElementById('size-12').onclick = size12;
    document.getElementById('size-14').onclick = size14;
    document.getElementById('size-16').onclick = size16;
    <a href="#" id="size-12">12</a>
    <a href="#" id="size-14">14</a>
    <a href="#" id="size-16">16</a>

    用闭包模拟私有方法

    诸如 Java 在内的一些语言支持将方法声明为私有的,既它们只能被同一个类中的其它方法所调用。

    对此,JavaScript 并不提供原生的支持,但是可以使用闭包模拟私有方法。私有方法不仅仅有利于限制对代码的访问:还提供了管理全局命名空间的强大能力,避免非核心的方法弄乱了代码的公共接口部分。

    下面的示例展现了如何使用闭包来定义公共函数,且其可以访问私有函数和变量。这个方式也称为 模块模式(module pattern):

    var Counter = (function() {
      var privateCounter = 0;
      function changeBy(val) {
        privateCounter += val;
      }
      return {
        increment: function() {
          changeBy(1);
        },
        decrement: function() {
          changeBy(-1);
        },
        value: function() {
          return privateCounter;
        }
      }   
    })();
    
    alert(Counter.value()); /* 提示 0 */
    Counter.increment();
    Counter.increment();
    alert(Counter.value()); /* 提示 2 */
    Counter.decrement();
    alert(Counter.value()); /* 提示 1 */

    这里有好多细节。在以往的示例中,每个闭包都有它自己的环境;而这次我们只创建了一个环境,为三个函数所共享:Counter.increment,Counter.decrement 和 Counter.value。

    该共享环境创建于一个匿名函数体内,该函数一经定义立刻执行。环境中包含两个私有项:名为 privateCounter 的变量和名为 changeBy 的函数。 这两项都无法在匿名函数外部直接访问。必须通过匿名包装器返回的三个公共函数访问。

    这三个公共函数是共享同一个环境的闭包。多亏 JavaScript 的词法范围的作用域,它们都可以访问 privateCounter 变量和 changeBy 函数。

    您应该注意到了,我们定义了一个匿名函数用于创建计数器,然后直接调用该函数,并将返回值赋给 Counter 变量。也可以将这个函数保存到另一个变量中,以便创建多个计数器。

    var makeCounter = function() {
      var privateCounter = 0;
      function changeBy(val) {
        privateCounter += val;
      }
      return {
        increment: function() {
          changeBy(1);
        },
        decrement: function() {
          changeBy(-1);
        },
        value: function() {
          return privateCounter;
        }
      }  
    };
    
    var Counter1 = makeCounter();
    var Counter2 = makeCounter();
    alert(Counter1.value()); /* 提示 0 */
    Counter1.increment();
    Counter1.increment();
    alert(Counter1.value()); /* 提示 2 */
    Counter1.decrement();
    alert(Counter1.value()); /* 提示 1 */
    alert(Counter2.value()); /* 提示 0 */

    请注意两个计数器是如何维护它们各自的独立性的。每次调用 makeCounter() 函数期间,其环境是不同的。每次调用中, privateCounter 中含有不同的实例。

    这种形式的闭包提供了许多通常由面向对象编程U所享有的益处,尤其是数据隐藏和封装。

    在循环中创建闭包:一个常见错误

    在 JavaScript 1.7 引入 let 关键字 之前,闭包的一个常见的问题发生于在循环中创建闭包。参考下面的示例:

        <p id="help">Helpful notes will appear here</p>
        <p>E-mail: <input type="text" id="email" name="email"></p>
        <p>Name: <input type="text" id="name" name="name"></p>
        <p>Age: <input type="text" id="age" name="age"></p>
    function showHelp(help) {
      document.getElementById('help').innerHTML = help;
    }
    function setupHelp() {
      var helpText = [
          {'id': 'email', 'help': 'Your e-mail address'},
          {'id': 'name', 'help': 'Your full name'},
          {'id': 'age', 'help': 'Your age (you must be over 16)'}
        ];
    
      for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
        var item = helpText[i];
        document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
          showHelp(item.help);
        }
      }
    }
    setupHelp();

    在JSFIDDLE中查看

    数组 helpText 中定义了三个有用的提示信息,每一个都关联于对应的文档中的输入域的 ID。通过循环这三项定义,依次为每一个输入域添加了一个 onfocus 事件处理函数,以便显示帮助信息。

    运行这段代码后,您会发现它没有达到想要的效果。无论焦点在哪个输入域上,显示的都是关于年龄的消息。

    该问题的原因在于赋给 onfocus 是闭包(showHelp)中的匿名函数而不是闭包对象;在闭包(showHelp)中一共创建了三个匿名函数,但是它们都共享同一个环境(item)。在 onfocus 的回调被执行时,循环早已经完成,且此时 item 变量(由所有三个闭包所共享)已经指向了 helpText 列表中的最后一项。

    解决这个问题的一种方案是使onfocus指向一个新的闭包对象。

    function showHelp(help) {
      document.getElementById('help').innerHTML = help;
    }
    
    function makeHelpCallback(help) {
      return function() {
        showHelp(help);
      };
    }
    
    function setupHelp() {
      var helpText = [
          {'id': 'email', 'help': 'Your e-mail address'},
          {'id': 'name', 'help': 'Your full name'},
          {'id': 'age', 'help': 'Your age (you must be over 16)'}
        ];
    
      for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
        var item = helpText[i];
        document.getElementById(item.id).onfocus = makeHelpCallback(item.help);
      }
    }
    
    setupHelp();

    在JSFIDDLE中查看 

    这段代码可以如我们所期望的那样工作。所有的回调不再共享同一个环境, makeHelpCallback 函数为每一个回调创建一个新的环境。在这些环境中,help 指向 helpText 数组中对应的字符串。

    性能考量

    如果不是因为某些特殊任务而需要闭包,在没有必要的情况下,在其它函数中创建函数是不明智的,因为闭包对脚本性能具有负面影响,包括处理速度和内存消耗。

    例如,在创建新的对象或者类时,方法通常应该关联于对象的原型,而不是定义到对象的构造器中。原因是这将导致每次构造器被调用,方法都会被重新赋值一次(也就是说,为每一个对象的创建)。

    考虑以下虽然不切实际但却说明问题的示例:

    function MyObject(name, message) {
      this.name = name.toString();
      this.message = message.toString();
      this.getName = function() {
        return this.name;
      };
    
      this.getMessage = function() {
        return this.message;
      };
    }

    上面的代码并未利用到闭包的益处,因此,应该修改为如下常规形式:

    function MyObject(name, message) {
      this.name = name.toString();
      this.message = message.toString();
    }
    MyObject.prototype = {
      getName: function() {
        return this.name;
      },
      getMessage: function() {
        return this.message;
      }
    };

    或者改成:

    function MyObject(name, message) {
      this.name = name.toString();
      this.message = message.toString();
    }
    MyObject.prototype.getName = function() {
      return this.name;
    };
    MyObject.prototype.getMessage = function() {
      return this.message;
    };

    在前面的两个示例中,继承的原型可以为所有对象共享,且不必在每一次创建对象时定义方法。参见 对象模型的细节 一章可以了解更为详细的信息。 原文:https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Guide/Closures

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