深入理解闭包的概念

摘要：离开闭包的泥淖，给这个例子一个较为合理的写法总结理解闭包的概念是重要的，但我们不应当过多的使用闭包，它有优点，也优缺点，是一把双刃剑。

关于闭包，目前有如下说法：

闭包是函数和声明该函数的词法环境的组合(MDN)

函数对象可以通过作用域链相互关联起来，函数体内部的变量都可以保存在函数作用域内。这种特性在计算机科学文献中被称为闭包(JavaScript权威指南)

闭包，指的是词法表示包括不被计算的变量的函数，也就是说，函数可以使用函数之外定义的变量(W3school)

闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数(JavaScript高级程序设计)

根据排列顺序也可以看出，我个人对这些说法的认同程度。其实大家说的都是同一个东西，只是描述是否精确的问题。
为了充分理解以上的说法，要先理解一些术语：

简单来说，词法作用域就是：根据变量定义时所处的位置，来确定变量的作用范围。(词法解析，通过阅读包含变量定义在内的数行源码就能知道变量的作用域)
举例而言，定义在全局的变量，它的作用范围是全局的，所以被称为全局变量；定义在函数内部的变量，它的作用范围是局部的，所以被称为局部变量。

函数在创建时，会同时保存它的作用域链。——这个保存的作用域链包含了该函数所处的作用域对象的集合。因为所有函数都在全局作用域下声明，所以这个保存的作用域链一定包含全局作用域对象（global）。此外，如果函数是在其他函数内部声明的，那它保存的作用域链中除了global之外，还包含它创建时所处的局部作用域对象。（在chrome中直接标识为closure，在firefox中则标识为块）。显然，这个作用域链实际上是一个指向作用域对象集合的指针列表。

函数在执行时，会创建一个执行环境、执行时作用域链以及活动对象。——活动对象(activation object)是指当前作用域对象(处于活动状态的，它包含arguments、this以及所有局部变量)。执行时作用域链实际上是函数创建时保存的作用域链的一个复制，但它更长，因为活动对象被推入了执行时作用域链的前端。每次函数在执行时都会创建一个新的执行环境(execution context)，它对应着一个全新的执行时作用域链。

根据JavaScript的垃圾回收机制：一般情况下，函数在执行完毕后，执行环境（包括执行时作用域链）将自动被销毁，占用的内存将被释放。

JavaScript 是一门具有自动垃圾回收机制的语言。
这种机制的原理是找出那些不再继续使用的变量，然后释放其占用的内存。目前，找出不再继续使用的变量的策略有两种：标记清除（主流浏览器）和引用计数（IE8及以下）。
标记清除：垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记；然后，它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记；最后，垃圾收集器销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间。垃圾收集器会按照固定的时间间隔周期性地执行这一操作。
引用计数：当声明了一个变量并将一个引用类型值赋给该变量时，则这个值的引用次数就是 1。如果同一个值又被赋给另一个变量，则该值的引用次数加 1。相反，如果包含对这个值引用的变量又取得了另外一个值，则这个值的引用次数减 1。当这个值的引用次数变成 0 时，则说明没有办法再访问这个值了，因而就可以将其占用的内存空间回收回来。这样，当垃圾收集器下次再运行时，它就会释放那些引用次数为零的值所占用的内存。（引用计数的失败之处在于它无法处理循环引用）

现在，什么是闭包呢？
——“闭包是函数和声明该函数的词法环境的组合”(MDN)

function a(){
  console.log("1");
}
a();

以上例子：函数a，和它创建时所在的全局作用域，构成一个闭包。于是有人说每个函数实际上都是一个闭包，但准确来讲，应该是每个函数和它创建时所处的作用域构成一个闭包。
但这个闭包叫什么名字呢？
在chrome和firefox调试中，将函数a所在作用域的名字，作为闭包的名字；在JavaScript高级程序设计中则将函数a的名字，作为闭包的名字。这样一来，每个函数都是一个闭包的说法似乎又“准确”了一些。
其实我们书写的所有js代码，都处在全局作用域这个大大的闭包之中，只是我们意识不到它作为一个闭包存在着。

function a(){
  var b = 1;
  function c(){
    console.log(b);
  }
  return c
}
var d = a();
d(); // 1

以上例子：除了函数a和全局作用域构成一个闭包以外，函数c和局部作用域（函数a的作用域）也构成一个闭包。
先不关注这些函数内部的逻辑，我们只看结构：
函数a声明了，然后在var d = a();这一句执行。通过以上对词法作用域、作用域链以及垃圾回收机制的理解，我们可以得出以下结论：
函数a在声明时保存了一个作用域链，在它执行时又创建了一个执行环境（以及执行时作用域链）。一般情况下，当函数a执行完毕，它的执行环境将被销毁。但在这个例子里，函数a中的变量c，被return突破作用域的限制赋值给了变量d，而变量c是一个函数，它使用了它创建时所处的作用域（函数a的作用域）中的变量b，这意味着，在函数d执行完毕之前，函数c以及它创建时所处的作用域中变量（变量b）不可以被销毁。
这打断了函数a执行环境的销毁进程，它被保存了下来，以备函数d调用时使用。看看被保存的是什么？一个函数c和它创建时所在的作用域。一个闭包。

function a(){
  var b = 1;
  function c(){
    b++; console.log(b);
  }
  return c
}
var d = a();
d(); // 2
d(); // 3
var e = a();
e(); // 2
e(); // 3

以上例子，函数a被执行了两次并分别赋值给了d、e，显然，函数a的两次执行创建了两个执行环境，它们本该被销毁，但由于函数c的存在（有权访问另一个函数内部变量的函数），它们被保存下来。函数d的两次执行，使用同一个执行环境中的变量b，所以b递增了；由于函数e使用的是另一个执行环境中的变量b，所以它重新开始递增。

所以，什么是闭包呢？
闭包是一个函数和它创建时所在作用域的组合。在我们日常应用中，通常是将一个函数定义在另一个函数的内部并从中返回，以使它成为一个在函数外部仍有权限访问函数内部作用域的函数。
jQuery就是定义在一个匿名自执行函数内部的函数，当它被赋值给全局作用域变量$和jQuery时，在全局作用域使用$和jQuery方法，就能够访问到那个匿名自执行函数的内部作用域（其中包含的变量等）。在jQuery这个例子中，内部函数jQuery和其所在的匿名自执行函数作用域就构成一个闭包。

一个经典的例子：

// html 

var lis = document.querySelector("ul").children;
for (var i = 0; i < lis.length; i++) {
  lis[i].addEventListener("click", function(){
    console.log(i);
  })
}
var event = document.createEvent("MouseEvent");
event.initEvent("click", false, false);
for (var j = 0; j < lis.length; j++) {
  lis[j].dispatchEvent(event);
}

为页面上的所有li标签绑定点击函数，点击后输出自身的序号。在以上例子中，显然将输出 3, 3, 3；而非 0, 1, 2；
一个通俗的解释是，当点击li标签时，for循环已经执行完毕，i的值已经确定。所以三个li标签点击输出同一个i的值。
我们稍微改动一下代码：

// html 

var lis = document.querySelector("ul").children;
for (var i = 0; i < lis.length; i++) {
  (function(i){
    lis[i].addEventListener("click", function(){
      console.log(i);
    })
  })(i);
}
var event = document.createEvent("MouseEvent");
event.initEvent("click", false, false);
for (var j = 0; j < lis.length; j++) {
  lis[j].dispatchEvent(event);
}

以上例子，当点击li标签时，for循环已经执行完毕，i的值已经确定，可为什么结果会输出 0, 1, 2 呢？
实际上，这是闭包在作怪：
　　click事件的匿名函数 跟外层自执行匿名函数的作用域构成了一个闭包。在循环中，外层匿名自执行函数本该在执行结束后销毁它的执行环境，释放其内存，但由于它的参数（变量）i 还被事件监听函数引用着，所以这个执行环境无法被销毁，它将被保存着。每一次的循环，匿名自执行函数都将执行一次，并保存一个执行环境；当循环结束，类似的执行环境共有三个，每一个里面的变量i的值都是不同的。
　　回到第一个例子，匿名事件函数实际上和声明它的全局作用域也构成了一个闭包，但在三次循环中，i 都未曾离开这个闭包，它一直递增直至3，三个点击事件函数引用同一个执行环境中的变量i，它们的值必然是相同的。

离开闭包的泥淖，给这个例子一个较为合理的写法：

// html 

var lis = document.querySelector("ul").children;
var say = function(){
  console.log(this.index);
}
for (var i = 0; i < lis.length; i++) {
  lis[i].index = i;
  lis[i].addEventListener("click", say);
}

var event = document.createEvent("MouseEvent");
event.initEvent("click", false, false);
for (var j = 0; j < lis.length; j++) {
  lis[j].dispatchEvent(event);
}

总结：理解闭包的概念是重要的，但我们不应当过多的使用闭包，它有优点，也优缺点，是一把双刃剑。使用闭包可以创建一个封闭的环境，使得我们可以保存私有变量，避免全局作用域命名冲突，加强了封装性；但它常驻内存的特性也对网页的性能造成了比较大的影响，在引用计数的垃圾回收策略下更容易造成内存泄漏。