理解闭包

用户83 发布于2019-08-20 17:18 / 2556人阅读

摘要：欢迎移步我的博客阅读理解闭包闭包是指可以包含自由未绑定到特定对象变量的代码块这些变量不是在这个代码块内或者任何全局上下文中定义的，而是在定义代码块的环境中定义局部变量。

欢迎移步我的博客阅读：《理解闭包》

闭包是指可以包含自由（未绑定到特定对象）变量的代码块；这些变量不是在这个代码块内或者任何全局上下文中定义的，而是在定义代码块的环境中定义（局部变量）。“闭包” 一词来源于以下两者的结合：要执行的代码块（由于自由变量被包含在代码块中，这些自由变量以及它们引用的对象没有被释放）和为自由变量提供绑定的计算环境（作用域）。

作用域

闭包的一个重点在于作用域，在 JavaScript 中变量的作用域分两种：全局变量与局部变量，首先让我们来了解一下：

var _global = 1;  // 全局变量

function print() {
  var _internal = 2;  // 局部变量

  console.log(_global); // 1
  console.log(_internal); // 2
  return _internal;
}

print();
console.log(_global); // 1
console.log(_internal); // ReferenceError: _internal is not defined

此时我们可以看到，在函数内部是可以直接读取全局变量的。但当我们在外部想访问内部变量时，就会报错，因为在函数体外部时无法访问函数内部的变量的。

需要注意的是，当在函数内部定义变量时没用使用 var 等声明变量，那么它实际上会成为一个全局变量：

function print() {
  _internal = 2;
}

console.log(_internal); // 2

从内存中解释，变量的声明都存在栈中，而在 JavaScript 中存在垃圾回收机制（garbage collection），当一个函数执行完返回之后，它的内存会被自动回收，此时函数内部的变量都会被销毁。

那么我们有什么方法可以保存这一内存，并且在外部访问函数内部的变量呢 —— 闭包。

闭包

在正常情况下，我们在外部时无法修改函数内部变量的值：

// 场景 1
function print(x) {
  var _internal = 1;

  console.log(_internal + 1);
}

print(1); // 2
// ...
print(1); // 2

我们可以看到，无论 print() 调用多少次，打印的值都是 2，_internal 的值都是 1。

这是因为 JavaScript 中的垃圾回收机制，在多次调用 print() 时，每一次都需要回收前一次的内存，之后再次申请新内存，因此 _internal 无法在内存中继续保存。

换而言之，在每次调用 print() 时都需要为其和内部的变量申请新的内存空间，第一次 _internal 的内存地址可能为 0x...1，在函数调用完成之后，这块内存将被释放，再次调用时 _internal 的内存地址可能就是 0x...2 了。因此它无法再内存中被保存下来。

那么我们需要在外部使用函数内部的变量时，就需要在函数内部再声明一个函数，并将其返回：

function print() {
  var _internal = 1;

  return function log() {
    console.log(_internal);
  }
}

var test = print();
test(); // 1

此时，我们已经可以从外部访问 print() 函数内部的变量了。

当我们需要对 print() 函数内部的 _internal 的值进行修改时，我们可以给它另外一个函数：

// 场景 2
var add;
function print() {
  var _internal = 1;

  add = function(x) {
    _internal += x;
  }

  return function log() {
    console.log(_internal);
  }
}

var test = print();
test(); // 1
add(1);
test(); // 2

经过上述可以看出，函数 print() 在经过 add() 运行之后，_internal 的值分别为 1 和 2，这就说明了 _internal 始终保存在内存中，并没有在 var test = print(); 调用时被回收。

这是因为 print() 内的 log() 作为返回值，被赋给 test 这个全局变量，因此 log() 始终在内存中。而 log() 依赖 print() 并且可以访问 _internal，所以 print() 也始终在内存中，而且在 var test = print(); 调用时没有被回收。

换而言之，当 _internal 在声明的时候分配了内存，我们可以将其内存地址表示为 0x...1，在 print() 函数被调用之后应该会被回收，但是由于上述原因，没有被回收，它的值将继续保留在地址为 0x...1 中。在外部可以使用指针去寻址，并取得其值。

其他例子

在循环体中，我们可能遇到：

function loopA() {
  var arr = [];

  for(var i = 0; i < 10; i++) {
    arr[i] = function() {
      return i;
    }
  }

  return arr;
}

var test = loopA();
test[0]();  // 10
test[1]();  // 10
// ...
test[9]();  // 10

在上述例子中，我们需要他们执行不同的参数得到不同的值。但是一共创建了 10 次匿名函数，，他们都是共享同一个环境的。在匿名函数执行之前，循环早已完成，此时的匿名函数一局指向循环体中的最后一个值了。

解决方案 1：
在 es6 中我们可以使用 let 声明：

function loopA() {
  var arr = [];

  for(let i = 0; i < 10; i++) {
    arr[i] = function() {
      return i;
    }
  }

  return arr;
}

var test = loopA();
test[0]();  // 0
test[1]();  // 1
// ...
test[9]();  // 9

解决方案 2：
将函数声明放在循环体外部：

function loopA() {
  var arr = [];
  var func = function(n) {
    return n;
  }

  for(var i = 0; i < 10; i++) {
    arr[i] = func(i)
  }

  return arr;
}

var test = loopA();
test[0];  // 0
test[1];  // 1
test[9];  // 9

解决方案 3：

function loopA() {
  var arr = [];

  for(var i = 0; i < 10; i++) {
    arr[i] = (function(i) {
      return i;
    })(i)
  }

  return arr;
}

var test = loopA();
test[0];  // 0
test[1];  // 1
test[9];  // 9

其他解决方案请看参考

弊端

内存泄漏：由于闭包会使得函数内部的变量都被保存在内存中，不会被销毁，内存消耗很大。因此需要在退出函数之前，将不使用的变量都删除。

会修改函数内部变量的值。

总结

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。
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。

参考

百度百科 - 闭包
Wikipedia - Closure
学习 Javascript 闭包（Closure）
MDN - 闭包
深入理解闭包系列第二篇——从执行环境角度看闭包
深入理解闭包系列第四篇——常见的一个循环和闭包的错误详解
深入理解javascript原型和闭包（15）——闭包

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