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  • 详解JavaScript中的闭包

    前言

    在js中,闭包是一个很重要又相当不容易完全理解的要点,在阅读《javascript高级程序设计》中的闭包章节时,树上的内容十分晦涩难懂,网上关于讲解闭包的文章非常多,但是也是对于初学小白十分不友好,因此总结了闭包的一些知识,有不对的地方希望大家予以指正。

    1.执行环境和活动对象

    ** - 执行环境(execution context)定义了变量或者函数有权访问的其他数据,每个执行环境都有一个与之关联的变量对象(variable object),执行环境中定义的变量和函数就保存在这个变量对象中;
    全局执行环境是最外围的一个执行环境,通常被认为是window对象
    执行环境和变量对象在
    运行函数**时生成
    执行环境中的所有代码执行完以后,执行环境被销毁,保存在其中的变量和函数也随之销毁;(全局执行环境到应用退出时销毁)

    2.作用域链

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

    以上代码的作用域链可以用下图展示(书上截图下来,哈),当var result = compare(5,10);处代码运行时,会形成下图所示的执行环境,执行环境中需要的参数会在作用域链中一次向下搜寻,最后一层就是全局环境。

    闭包

    第一步

    首先我们来实现一个对Array的求和。通常情况下,求和的函数是这样定义的:

    function sum(arr) {
        return arr.reduce(function (x, y) {
            return x + y;
        });
    }
    
    sum([1, 2, 3, 4, 5]); // 15

    但是,如果不需要立刻求和,而是在后面的代码中,根据需要再计算怎么办?可以不返回求和的结果,而是返回求和的函数!

    function lazy_sum(arr) {
        var sum = function () {
            return arr.reduce(function (x, y) {
                return x + y;
            });
        }
        return sum;
    }

    当我们调用lazy_sum()时,返回的并不是求和结果,而是求和函数:

    var f = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]); // function sum()

    调用函数f时,才真正计算求和的结果:

    f(); // 15

    在这个例子中,我们在函数lazy_sum中又定义了函数sum,并且,内部函数sum可以引用外部函数lazy_sum的参数和局部变量,当lazy_sum返回函数sum时,相关参数和变量都保存在返回的函数中,这种称为“闭包(Closure)”的程序结构拥有极大的威力。

    请再注意一点,当我们调用lazy_sum()时,每次调用都会返回一个新的函数,即使传入相同的参数:

    var f1 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
    var f2 = lazy_sum([1, 2, 3, 4, 5]);
    f1 === f2; // false

    f1()f2()的调用结果互不影响。,这是为什么呢,因为在上述代码的第一行和第二行执行时,会形成两个互不影响的执行环境和作用域链,相关的参数和变量都保存在自己的执行环境中。

    再看一个例子:

     function A(){
            var x = 1;
            return function(){
                x++;
                console.log(x);
            }
        }
        var m1 = A();//第一次执行A函数
        m1();//2
        m1();//3
        var m2 = A();//第二次执行A函数
        m2();//2
        m1();//4

    执行的过程可以用下图表示:

    不要慌,图上虽然画的有点乱,但是其实很简单:左半部分和上面简单闭包的例子,其实是完全一样的,而右边半部分,与左边其实是完全对称的;注意看图上的重点:每次执行A函数时,都会生成一个A的活动变量和执行环境,执行完毕以后,A的执行环境销毁,但是活动对象由于被闭包函数引用,所以仍然保留,所以,最终剩下两个A的变量对象,因此m1和m2在操作x时,指向的是不同的数据,执行环境和变量对象在运行函数时生成。
    执行环境中的所有代码执行完以后,执行环境被销毁,保存在其中的变量和函数也随之销毁;(全局执行环境到应用退出时销毁)

    现在来回答三个问题:
    1.(为什么连续执行m1的时候,x的值在递增?)
    answer:因为m1在引用的活动对象A一直没有释放(想释放的话可以让m1=null),所以x的值一直递增。
    2.定义函数m2的时候,为什么x的值重新从1开始了?
    answer:因为又一次运行了A函数,生成一个新的A的活动对象,所以m2的作用域链引用的是一个新的x值。
    3.m1和m2里面的x为什么是相互独立,各自维持的?
    answer:因为在定义m1和m2的时候,分别运行了A函数,生成了两个活动对象,所以,m1和m2的作用域链是指向不同的A的活动对象的。

    另一个需要注意的问题是:返回的函数并没有立刻执行,而是直到调用了f()才执行

    function count() {
        var arr = [];
        for (var i=1; i<=3; i++) {
            arr.push(function () {
                return i * i;
            });
        }
        return arr;
    }
    
    var results = count();
    var f1 = results[0];
    var f2 = results[1];
    var f3 = results[2];
    f1(); // 16
    f2(); // 16
    f3(); // 16

    你可能认为调用f1()f2()f3()结果应该是149,但实际结果却是16,16,16.

    原因就在于返回的函数引用了变量i,但它并非立刻执行。等到3个函数都返回时,数组里保存的实际上是3个包含i变量的函数,直到调用f1(),f2(),f3()时,i值才会被代入并执行结果。因此最终结果为16

    返回闭包时牢记的一点就是:返回函数不要引用任何循环变量,或者后续会发生变化的变量。

    如果一定要引用循环变量怎么办?方法是再创建一个函数,用该函数的参数绑定循环变量当前的值,无论该循环变量后续如何更改,已绑定到函数参数的值不变:

    function count() {
        var arr = [];
        for (var i=1; i<=3; i++) {
            arr.push((function (n) {
                return function () {
                    return n * n;
                }
            })(i));
        }
        return arr;
    }
    
    var results = count();
    var f1 = results[0];
    var f2 = results[1];
    var f3 = results[2];
    
    f1(); // 1
    f2(); // 4
    f3(); // 9

    注意这里用了一个“创建一个匿名函数并立刻执行”的语法,定义完之后马上运行结果:

    (function (x) {
        return x * x;
    })(3); // 9

    理论上讲,创建一个匿名函数并立刻执行可以这么写:

    function (x) { return x * x } (3);

    但是由于JavaScript语法解析的问题,会报SyntaxError错误,因此需要用括号把整个函数定义括起来:

    (function (x) { return x * x }) (3);

    通常,一个立即执行的匿名函数可以把函数体拆开,一般这么写:

    (function (x) {
        return x * x;
    })(3);

    说了这么多,难道闭包就是为了返回一个函数然后延迟执行吗?

    当然不是!闭包有非常强大的功能。举个例子:

    function create_counter(initial) {
        var x = initial || 0;
        return {
            inc: function () {
                x += 1;
                return x;
            }
        }
    }
    var c1 = create_counter();
    c1.inc(); // 1
    c1.inc(); // 2
    c1.inc(); // 3
    
    var c2 = create_counter(10);
    c2.inc(); // 11
    c2.inc(); // 12
    c2.inc(); // 13
     

    在返回的对象中,实现了一个闭包,该闭包携带了局部变量x,并且,从外部代码根本无法访问到变量x。换句话说,闭包就是携带状态的函数,并且它的状态可以完全对外隐藏起来。

    闭包还可以把多参数的函数变成单参数的函数。例如,要计算xy可以用Math.pow(x, y)函数,不过考虑到经常计算x2或x3,我们可以利用闭包创建新的函数pow2pow3

    function make_pow(n) {
        return function (x) {
            return Math.pow(x, n);
        }
    }
    
    // 创建两个新函数:
    var pow2 = make_pow(2);
    var pow3 = make_pow(3);
    
    pow2(5); // 25
    pow3(7); // 343

    小结

    总之,闭包问题还是需要多看看网上的文章和例子,本文是本人在阅读《javascript高级程序设计》中的执行环境,作用域链,匿名函数等章节之后,对闭包问题联合网上大神博客进行的总结,回头再看书上的内容才豁然开朗,有不对的地方希望大家多多指教,本人也是新手上路,(*^__^*) 嘻嘻……

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