JavaScript系列----作用域链和闭包

1.作用域链

 1.1.什么是作用域

谈起作用域链，我们就不得不从作用域开始谈起。因为所谓的作用域链就是由多个作用域组成的。那么， 什么是作用域呢？

 1.1.1作用域是一个函数在执行时期的执行环境。

每一个函数在执行的时候都有着其特有的执行环境，ECMAScript标准规定，在javascript中只有函数才拥有作用域。换句话，也就是说，JS中不存在块级作用域。比如下面这样：

function getA() {
  if (false) {
    var a = 1;
  }
  console.log(a);  //undefined
}
getA();
function getB() {
  console.log(b);
}
getB();    // ReferenceError: b is not defined

  上面的两段代码，区别在于 ：getA()函数中，有变量a的声明，而getB()函数中没有变量b的声明。

  另外还有一点，关于作用域中的声明提前。

1.1.2.作用域中声明提前

在上面的getA()函数中，或许你还存在着疑惑，为什么a="undefined"呢，具体原因就是因为作用域中的声明提前：所以getA（）函数和下面的写法是等价的：

function getA(){
  　var a;
　　if(false){
　　　　a=1
　　　　};
　　console.log(a);
}

既然提到变量的声明提前，那么只需要搞清楚三个问题即可：

　　1.什么是变量

      2.什么是变量声明

      3.声明提前到什么时候。

什么是变量？

　　变量包括两种，普通变量和函数变量。 

• 普通变量：凡是用var标识的都是普通变量。比如下面 ：
  

  var x=1;               
  var object={};
  var  getA=function(){};  //以上三种均是普通变量，但是这三个等式都具有赋值操作。所以，要分清楚声明和赋值。声明是指 var x; 赋值是指 x=1; 

• 函数变量：函数变量特指的是下面的这种，fun就是一个函数变量。
  

  function fun(){} ;// 这是指函数变量. 函数变量一般也说成函数声明。

   
  类似下面这样，不是函数声明，而是函数表达式

  var getA=function(){}      //这是函数表达式
  var getA=function fun(){}; //这也是函数表达式，不存在函数声明。关于函数声明和函数表达式的区别，详情见javascript系列---函数篇第二部分

 

什么是变量声明？

     变量有普通变量和函数变量，所以变量的声明就有普通变量声明和函数变量声明。

•  普通变量声明
  

  var x=1; //声明+赋值
  var object={};   //声明+赋值

   上面的两个变量执行的时候总是这样的

  var x = undefined;      //声明
  var object = undefined; //声明
  x = 1;                  //赋值
  object = {};            //赋值

  关于声明和赋值，请注意，声明是在函数第一行代码执行之前就已经完成，而赋值是在函数执行时期才开始赋值。所以，声明总是存在于赋值之前。而且，普通变量的声明时期总是等于undefined.

• 函数变量声明
  函数变量声明指的是下面这样的：
  

  function getA(){}; //函数声明

声明提前到什么时候？

        所有变量的声明，在函数内部第一行代码开始执行的时候就已经完成。-----声明的顺序见1.2作用域的组成

1.2.作用域的组成

函数的作用域，也就是函数的执行环境，所以函数作用域内肯定保存着函数内部声明的所有的变量。

一个函数在执行时所用到的变量无外乎来源于下面三种：

1.函数的参数----来源于函数内部的作用域

2.在函数内部声明的变量（普通变量和函数变量）----也来源于函数内部作用域

3.来源于函数的外部作用域的变量，放在1.3中讲。

比如下面这样：

var x = 1;
function add(num) () {
  var y = 1; 
  return x + num + y;   //x来源于外部作用域，num来源于参数（参数也属于内部作用域），y来源于内部作用域。
}

        那么一个函数的作用域到底是什么呢？

   在一个函数被调用的时候，函数的作用域才会存在。此时，在函数还没有开始执行的时候，开始创建函数的作用域：

　　函数作用域的创建步骤：

          1. 函数形参的声明。

          2.函数变量的声明

          3.普通变量的声明。  

          4.函数内部的this指针赋值

             ......函数内部代码开始执行！  

         所以，在这里也解释了，为什么说函数被调用时，声明提前，在创建函数作用域的时候就会先声明各种变量。

   关于变量的声明，这里有几点需要强调

   1.函数形参在声明的时候已经指定其形参的值。  

function add(num) {
  var num;
  console.log(num);   //1
}
add(1);

  2.在第二步函数变量的生命中，函数变量会覆盖以前声明过的同名声明。

function add(num1, fun2) {
  function fun2() {
    var x = 2;
  }
  console.log(typeof num1); //function  
  console.log(fun2.toString()) //functon fun2(){ var x=2;}
}
add(function () {
}, function () {
  var x = 1
}); 

3.  在第三步中，普通变量的声明，不会覆盖以前的同名参数

function add(fun,num) {
  var fun,num;
  console.log(typeof fun) //function
  console.log(num);      //1
}
add(function(){},1);

   在所有的声明结束后，函数才开始执行代码！！！ 

 1.3.作用域链的组成

   在JS中，函数的可以允许嵌套的。即，在一个函数的内部声明另一个函数

    类似这样： 

function A(){
  var  a=1;
   function B(){  //在A函数内部，声明了函数B，这就是所谓的函数嵌套。
         var b=2;   
   }
}

   对于A来说，A函数在执行的时候，会创建其A函数的作用域， 那么函数B在创建的时候，会引用A的作用域，类似下面这样

  

函数B在执行的时候，其作用域类似于下面这样：

    从上面的两幅图中可以看出，函数B在执行的时候，是会引用函数A的作用域的。所以，像这种函数作用域的嵌套就组成了所谓的函数作用域链。当在自身作用域内找不到该变量的时候，会沿着作用域链逐步向上查找，若在全局作用域内部仍找不到该变量，则会抛出异常。

2.什么是闭包 

闭包的概念:有权访问另一个作用域的函数。

 这句话就告诉我们，第一，闭包是一个函数。第二，闭包是一个能够访问另一个函数作用域。

那么，类似下面这样，

function A(){

  var a=1;
  
  function B(){  //闭包函数，函数b能够访问函数a的作用域。所以，像类似这么样的函数，我们就称为闭包
  
  }
}

所以，创建闭包的方式就是在一个函数的内部，创建另外一个函数。那么，当外部函数被调用的时候，内部函数也就随着创建，这样就形成了闭包。比如下面。

var fun = undefined;
function a() {
  var a = 1;
  fun = function () {
  }
}

 3.闭包所引起的问题

其实，理解什么是闭包并不难，难的是闭包很容易引起各种各样的问题。

3.1.变量污染

看下面的这道例题：

var funB,
funC;
(function() {
  var a = 1;
  funB = function () {
    a = a + 1;
    console.log(a);
  }
  funC = function () {
    a = a + 1;
    console.log(a);
  }
}());
funB();  //2
funC();  //3.

对于 funB和funC两个闭包函数，无论是哪个函数在运行的时候，都会改变匿名函数中变量a的值，这种情况就会污染了a变量。

两个函数的在运行的时候作用域如下图：

这这幅图中，变量a可以被函数funB和funC改变，就相当于外部作用域链上的变量对内部作用域来说都是静态的变量，这样，就很容易造成变量的污染。还有一道最经典的关于闭包的例题：

var array = [
];
for (var i = 0; i < 10; i++) {
  var fun = function () {
    console.log(i);
  }
  array.push(fun);
}
var index = array.length;
while (index > 0) {
  array[--index]();
} //输出结果 全是10；

想这种类似问题产生的根源就在于，没有注意到外部作用域链上的所有变量均是静态的。

所以，为了解决这种变量的污染问题---而引入的闭包的另外一种使用方式。

 那种它是如何解决这种变量污染的呢？  思想就是： 既然外部作用域链上的变量时静态的，那么将外部作用域链上的变量拷贝到内部作用域不就可以啦！！ 具体怎么拷贝，当然是通过函数传参的形式啊。

以第一道例题为例：

var funB,funC;
(function () {
  var a = 1;
  (function () {
    funB = function () {
      a = a + 1;
      console.log(a);
    }
  }(a));
  (function (a) {
    funC = function () {
      a = a + 1;
      console.log(a);
    }
  }(a));
}());
funB()||funC();  //输出结果全是2 另外也没有改变作用域链上a的值。

  在函数执行时，内存的结构如图所示:

由图中内存结构示意图可见，为了解决闭包的这种变量污染的问题，而加了一层函数嵌套（通过匿名函数自执行），这种方式延长了闭包函数的作用域链。

 

3.2.内存泄露

内存泄露其实严格来说，就是内存溢出了，所谓的内存溢出，当时就是内存空间不够用了啊。

那么，闭包为什么会引起内存泄露呢？

var fun = undefined;
function A() {
  var a = 1;
  fun = function () {
  }
}

看上面的例题，只要函数fun存在，那么函数A中的变量a就会一直存在。也就是说，函数A的作用域一直得不到释放，函数A的作用域链也不能得到释放。如果，作用域链上没有很多的变量，这种牺牲还可有可无，但是如果牵扯到DOM操作呢？

var element = document.getElementById('myButton');
(function () {
  var myDiv = document.getElementById('myDiv')
  element.onclick = function () {
    //处理程序
  }
}())

像这样，变量myDiv如果是一个占用内存很大的DOM....如果持续这么下去，内存空间岂不是一直得不到释放。久而久之，变引起了内存泄露（也是就内存空间不足）。