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  • JavaScript进阶教程(5)-一文让你搞懂作用域链和闭包

    目录

    1 作用域

    2 作用域链

    3 预解析

    3.1 变量预解析

    3.2 函数预解析

    4 闭包

    4.1 闭包小案例:

    4.2 闭包点赞案例

    5 闭包的作用

    6 闭包导致的一些问题

    6.1 第一:使用更多的闭包

    6.2 第二种方法:使用了匿名闭包

    6.3 第三种方法:使用用ES2015引入的let关键词

    6.4 第四种方法:使用 forEach()来遍历

    7 性能

    8 总结


    1 作用域

    在JS中变量可以分为局部变量和全局变量,对于变量不熟悉的可以看一下我这篇文章:https://blog.csdn.net/qq_23853743/article/details/106946100
    作用域就是变量的使用范围,分为局部作用域和全局作用域,局部变量的使用范围为局部作用域,全局变量的使用范围是全局作用域。在 ECMAScript 2015 引入let 关键字之前,js中没有块级作用域---即在JS中一对花括号({})中定义的变量,依然可以在花括号外面使用。

    {
    	var num2 = 100;
    }
    console.log(num2); // >100
    

    2 作用域链

    当内部函数访问外部函数的变量时,采用的是链式查找的方式进行获取的,从里向外层层的搜索,搜索到了就直接使用,搜索到0级作用域的时候,如果还是没有找到这个变量,就报错。这种结构我们称为作用域链。

    // 作用域链:变量的使用,从里向外,层层的搜索,搜索到了就直接使用
    // 搜索到0级作用域的时候,如果还是没有找到这个变量,就会报错
    var num = 10; //作用域链 级别:0
    
    function f1() {
    	var num2 = 20;
    
    	function f2() {
    		var num3 = 30;
    		console.log(num); // >10
    	}
    	f2();
    }
    f1();
    

    3 预解析

    JS代码在浏览器中是由JS引擎进行解析执行的,分为两步,预解析和代码执行。预解析分为 变量预解析(变量提升) 和 函数预解析(函数提升),浏览器JS代码运行之前,会把变量的声明和函数的声明提前(提升)到该作用域的最上面。

    3.1 变量预解析

    把所有变量的声明提升到当前作用域的最前面,不提升赋值操作。
    示例:

    console.log(num); // 没有报错,返回的是一个undefined
    var num = 666;
    

    预解析后:

    // 预解析后:变量提升
    var num;
    console.log(num); // 所以返回的是一个undefined
    num = 666;
    

    3.2 函数预解析

    将所有函数声明提升到当前作用域的最前面。
    示例:

    f1(); // 能够正常调用
    
    function f1() {
    	console.log("Albert唱歌太好听了");
    }
    

    预解析后:

    function f1() {
    	console.log("Albert唱歌太好听了");
    }
    f1(); //预解析后,代码是逐行执行的,执行到 f1()后,去调用函数 f1()
    

    4 闭包

    在专业书籍上对于闭包的解释为:Javascript的闭包是指一个函数与周围状态(词法环境)的引用捆绑在一起(封闭)的组合,在JavaScript中,每次创建函数时,都会同时创建闭包。闭包是一种保护私有变量的机制,在函数执行时形成私有的作用域,保护里面的私有变量不受外界干扰,即形成一个不销毁的栈环境。
    这句话比较难以理解,对于闭包我的理解是,在函数A中,有一个函数B,在函数B中可以访问函数A中定义的变量或者是数据x,被访问的变量x可以和B函数一同存在。即使A函数已经运行结束,导致创建变量x的环境销毁,B函数中x变量也依然会存在,直到访问变量x的B函数被销毁,此时形成了闭包。如下面代码所示:

    function A() {
    	var x = 0;
    
    	function B() {
    		return ++x;
    	}
    	return B // 返回B函数
    }
    
    var B = A(); // 创建B函数
    console.log(B()); // 1
    console.log(B()); // 2
    console.log(B()); // 3
    console.log(B()); // 4
    console.log("%c%s", "color:red", "*******---------*********");
    // 创建新的B函数
    B = A();
    console.log(B()); // 1
    

    4.1 闭包小案例:

    // 普通的函数
    function f1() {
    	var num = 0;
    	num++;
    	return num;
    }
    console.log(f1());
    console.log(f1());
    console.log(f1());
    
    console.log("%c%s", "color:red", "*******---------*********");
    // 闭包
    function f2() {
    	var num = 0;
    	return function() {
    		num++;
    		return num;
    	}
    }
    var ff = f2();
    console.log(ff()); // 1
    console.log(ff()); // 2
    console.log(ff()); // 3
    

    4.2 闭包点赞案例

    演示地址:https://www.albertyy.com/2020/9/like.html



    代码:

    <!DOCTYPE html><html>
            <head>
                    <meta charset="utf-8">
                    <title>闭包点赞案例:公众号AlbertYang</title>
                    <style>
                            ul {
                                    list-style-type: none;
                            }
    
                            li {
                                    float: left;
                                    margin-left: 10px;
                                    margin-bottom: 20px;
                            }
    
                            img {
                                    height: 300px;
                            }
    
                            input {
                                    margin-left: 30%;
                            }
                    </style>
            </head>
            <body>
                    <ul>
                            <li><img src="1.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
                            <li><img src="2.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
                            <li><img src="3.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
                            <li><img src="4.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
                            <li><img src="5.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
                            <li><img src="6.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
                    </ul>
            </body>
            <script>
                    // 根据标签名字获取元素
                    function my$(tagName) {
                            return document.getElementsByTagName(tagName);
                    }
                    // 使用闭包
                    function getValue() {
                            var value = 2;
                            return function() {
                                    // 每一次点击的时候,都应该改变当前点击按钮的value值
                                    this.value = "(" + (value++) + ")赞";
                            }
                    }
                    //获取所有的按钮
                    var btnObjs = my$("input");
                    //循环遍历每个按钮,注册点击事件
                    for (var i = 0; i < btnObjs.length; i++) {
                            //注册事件
                            btnObjs[i].onclick = getValue();
                    }
            </script></html>

    5 闭包的作用

    闭包很有用,因为它允许将函数与其所操作的某些数据(环境)关联起来。这显然类似于面向对象编程。在面向对象编程中,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。在一些编程语言中,比如 Java,是支持将方法声明为私有的(private),即它们只能被同一个类中的其它方法所调用。而 JavaScript 没有这种原生支持,但我们可以使用闭包来模拟私有方法。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。下面我们计数器为例,代码如下:

    var myCounter = function() {
    	var privateCounter = 0;
    
    	function changeBy(val) {
    		privateCounter += val;
    	}
    
    	return {
    		increment: function() {
    			changeBy(1);
    		},
    		decrement: function() {
    			changeBy(-1);
    
    		},
    		value: function() {
    			return privateCounter;
    		}
    	}
    };
    
    var Counter1 = myCounter();
    var Counter2 = myCounter();
    console.log(Counter1.value()); /* 计数器1现在为 0 */
    Counter1.increment();
    Counter1.increment();
    console.log(Counter1.value()); /* 计数器1现在为 2 */
    Counter1.decrement();
    console.log(Counter1.value()); /* 计数器1现在为 1 */
    
    console.log(Counter2.value()); /* 计数器2现在为 0 */
    Counter2.increment();
    console.log(Counter2.value()); /* 计数器2现在为 1 */
    

    在上边的代码中我们创建了一个匿名函数含两个私有项:名为 privateCounter 的变量和名为 changeBy 的函数。这两项都无法在这个匿名函数外部直接访问。必须通过匿名函数返回的三个公共函数访问,Counter.increment,Counter.decrement 和Counter.value,这三个公共函数共享同一个环境的闭包,多亏 JavaScript 的词法作用域,它们都可以访问 privateCounter 变量和 changeBy 函数。我们把匿名函数储存在一个变量myCounter 中,并用它来创建多个计数器,每次创建都会同时创建闭包,因为每个闭包都有它自己的词法环境,每个闭包都是引用自己词法作用域内的变量 privateCounter ,所以两个计数器 Counter1 和 Counter2 是各自独立的。以这种方式使用闭包,提供了许多与面向对象编程相关的好处 —— 特别是数据隐藏和封装。

    6 闭包导致的一些问题

    在 ECMAScript 2015 引入let 关键字之前,在循环中有一个常见的闭包创建问题。请看以下代码:

    <!DOCTYPE html>
    <html>
            <head>
                    <meta charset="utf-8">
                    <title>公众号AlbertYang</title>
            </head>
            <body>
                    <p id="help">提示信息</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>
     
            </body>
            <script>
                    function showHelp(help) {
                            document.getElementById('help').innerHTML = help;
                    }
     
                    function setupHelp() {
                            var helpText = [{
                                            'id': 'email',
                                            'help': '你的邮件地址'
                                    },
                                    {
                                            'id': 'name',
                                            'help': '你的名字'
                                    },
                                    {
                                            'id': 'age',
                                            'help': '你的年龄'
                                    }
                            ];
     
                            for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
                                    var item = helpText[i];
                                    document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
                                            showHelp(item.help);
                                    }
                            }
                    }
                    setupHelp();
            </script>
    </html>
    

    上边代码中,我们在数组 helpText 中定义了三个提示信息,每一个都关联于对应的文档中的input 的 ID。通过循环依次为相应input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input上,显示的都是关于年龄的信息。
    演示地址:https://www.albertyy.com/2020/7/closure1.html
    我们想要的正确效果:https://www.albertyy.com/2020/7/closure2.html

    这是因为赋值给 onfocus 的是闭包。这些闭包是由他们的函数定义和在 setupHelp 作用域中捕获的环境所组成的。这三个闭包在循环中被创建,但他们共享了同一个词法作用域,在这个作用域中存在一个变量item。这里因为变量item使用var进行声明,由于变量提升(item可以在函数setupHelp的任何地方使用),所以item具有函数作用域。当onfocus的回调执行时,item.help的值被决定。由于循环在onfocus 事件触发之前早已执行完毕,变量对象item(被三个闭包所共享)已经指向了helpText的最后一项。要解决这个问题,有以下几个方法。

    6.1 第一:使用更多的闭包

    function showHelp(help) {
            document.getElementById('help').innerHTML = help;
    }
    
    function makeHelpCallback(help) {
            return function() {
                    showHelp(help);
            };
    }
    
    function setupHelp() {
            var helpText = [{
                            'id': 'email',
                            'help': '你的邮件地址'
                    },
                    {
                            'id': 'name',
                            'help': '你的名字'
                    },
                    {
                            'id': 'age',
                            'help': '你的年龄'
                    }
            ];
    
            for (var i = 0; i &lt; helpText.length; i++) {
                    var item = helpText[i];
                    document.getElementById(item.id).onfocus = makeHelpCallback(item.help);
            }
    }
    setupHelp();
    

    这段代码可以正常的执行了。这是因为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词法环境。在这些环境中,help 指向 helpText 数组中对应的字符串。

    6.2 第二种方法:使用了匿名闭包

    function showHelp(help) {
            document.getElementById('help').innerHTML = help;
    }
    
    function setupHelp() {
            var helpText = [{
                            'id': 'email',
                            'help': '你的邮件地址'
                    },
                    {
                            'id': 'name',
                            'help': '你的名字'
                    },
                    {
                            'id': 'age',
                            'help': '你的年龄'
                    }
            ];
    
            for (var i = 0; i &lt; helpText.length; i++) {
                    (function() {
                            var item = helpText[i];
                            document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
                                    showHelp(item.help);
                            }
                    })(); // 马上把当前循环项的item与事件回调相关联起来
            }
    }
    setupHelp();
    

    6.3 第三种方法:使用用ES2015引入的let关键词

    function showHelp(help) {
            document.getElementById('help').innerHTML = help;
    }
    
    function setupHelp() {
            var helpText = [{
                            'id': 'email',
                            'help': '你的邮件地址'
                    },
                    {
                            'id': 'name',
                            'help': '你的名字'
                    },
                    {
                            'id': 'age',
                            'help': '你的年龄'
                    }
            ];
    
            for (var i = 0; i &lt; helpText.length; i++) {
                    let item = helpText[i]; //使用let代替var
                    document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
                            showHelp(item.help);
                    }
            }
    }
    setupHelp();
    

    这个里使用let而不是var,因为let是具有块作用域的变量,即它所声明的变量只在所在的代码块({})内有效,因此每个闭包都绑定了块作用域的变量,这意味着不再需要额外的闭包。

    6.4 第四种方法:使用 forEach()来遍历

    function showHelp(help) {
            document.getElementById('help').innerHTML = help;
    }
    
    function setupHelp() {
            var helpText = [{
                            'id': 'email',
                            'help': '你的邮件地址'
                    },
                    {
                            'id': 'name',
                            'help': '你的名字'
                    },
                    {
                            'id': 'age',
                            'help': '你的年龄'
                    }
            ];
    
            helpText.forEach(function(text) {
                    document.getElementById(text.id).onfocus = function() {
                            showHelp(text.help);
                    }
            });
    }
    setupHelp();
    

    7 性能

    由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中,内存消耗很大,所以不能滥用闭包,否则会造成网页的性能问题。如果不是某些特定任务需要使用闭包,最好不要使用闭包。例如,在创建新的对象或者类时,方法通常应该放到原型对象中,而不是定义到对象的构造函数中。原因是这将导致每次构造函数被调用时,方法都会被重新赋值一次(也就是说,对于每一个实例对象,geName和 getMessage都是一模一样的内容, 每生成一个实例,都必须为重复的内容,多占用一些内存,如果实例对象很多,会造成极大的内存浪费。)。请看以下代码:

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

    在上面的代码中,我们并没有利用到闭包的好处,因此可以避免使用闭包。修改如下:

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

    如果我们不想重新定义原型,可修改如下:

    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;
    };
    

    思考:为了测试你是否理解闭包请看下面两段代码,请思考它们的运行结果是什么?并在留言区给出你的答案。

    代码一:

    var name = "Window";
    var object = {
    	name: "Object",
    
    	getNameFunc: function() {
    		return function() {
    			return this.name;
    		};
    	}
    };
    console.log(object.getNameFunc()());
    

    代码二:

    var name = "Window";
    var object = {
    	name: "Object",
    	getNameFunc: function() {
    		var that = this;
    		return function() {
    			return that.name;
    		};
    	}
    };
    console.log(object.getNameFunc()());
    

    8 总结

    内部函数访问外部函数的变量时,采用的是链式查找的方式进行获取的,从里向外层层的搜索,搜索到了就直接使用,搜索到0级作用域的时候,如果还是没有找到这个变量,就报错,这种结构我们称为作用域链。本质上,闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁   局部变量是在函数中,函数使用结束后,局部变量就会被自动的释放,但是产生闭包后,里面的局部变量的使用作用域链就会被延长,闭包的作用是缓存数据这是闭包的优点也是缺点,这会导致变量不能及时的释放。如果想要缓存数据,就把这个数据放在外层的函数和里层的函数的中间位置。由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中,内存消耗很大,所以不要滥用闭包。

    今天的学习就到这里了,由于本人能力和知识有限,如果有写的不对的地方,还请各位大佬批评指正。如果想继续学习提高,欢迎关注我,每天学习进步一点点,就是领先的开始。如果觉得本文对你有帮助的话,欢迎转发,评论,点赞!!!

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