前端與移動開發(fā)：js對閉包的深入理解

一、什么是閉包?

官方”的解釋是：閉包是一個擁有許多變量和綁定了這些變量的環(huán)境的表達式(通常是一個函數(shù))，因而這些變量也是該表達式的一部分。

相信很少有人能直接看懂這句話，因為他描述的太學術。其實這句話通俗的來說就是：JavaScript中所有的function都是一個閉包。不過一般來說，嵌套的function所產(chǎn)生的閉包更為強大，也是大部分時候我們所謂的“閉包”。看下面這段代碼：

function a() {

var i = 0;

function b() { alert(++i); }

return b;

}

var c = a();

c();

這段代碼有兩個特點：

1、函數(shù)b嵌套在函數(shù)a內部;

2、函數(shù)a返回函數(shù)b。

引用關系如圖：

這樣在執(zhí)行完var c=a()后，變量c實際上是指向了函數(shù)b，再執(zhí)行c()后就會彈出一個窗口顯示i的值(第一次為1)。這段代碼其實就創(chuàng)建了一個閉包，為什么?因為函數(shù)a外的變量c引用了函數(shù)a內的函數(shù)b，就是說：

當函數(shù)a的內部函數(shù)b被函數(shù)a外的一個變量引用的時候，就創(chuàng)建了一個閉包。

讓我們說的更透徹一些。所謂“閉包”，就是在構造函數(shù)體內定義另外的函數(shù)作為目標對象的方法函數(shù)，而這個對象的方法函數(shù)反過來引用外層函數(shù)體中的臨時變量。這使得只要目標 對象在生存期內始終能保持其方法，就能間接保持原構造函數(shù)體當時用到的臨時變量值。盡管最開始的構造函數(shù)調用已經(jīng)結束，臨時變量的名稱也都消失了，但在目 標對象的方法內卻始終能引用到該變量的值，而且該值只能通這種方法來訪問。即使再次調用相同的構造函數(shù)，但只會生成新對象和方法，新的臨時變量只是對應新 的值，和上次那次調用的是各自獨立的。

二、閉包有什么作用?

簡而言之，閉包的作用就是在a執(zhí)行完并返回后，閉包使得Javascript的垃圾回收機制GC不會收回a所占用的資源，因為a的內部函數(shù)b的執(zhí)行需要依賴a中的變量。這是對閉包作用的非常直白的描述，不專業(yè)也不嚴謹，但大概意思就是這樣，理解閉包需要循序漸進的過程。

在上面的例子中，由于閉包的存在使得函數(shù)a返回后，a中的i始終存在，這樣每次執(zhí)行c()，i都是自加1后alert出i的值。

那 么我們來想象另一種情況，如果a返回的不是函數(shù)b，情況就完全不同了。因為a執(zhí)行完后，b沒有被返回給a的外界，只是被a所引用，而此時a也只會被b引 用，因此函數(shù)a和b互相引用但又不被外界打擾(被外界引用)，函數(shù)a和b就會被GC回收。(關于Javascript的垃圾回收機制將在后面詳細介紹)

三、閉包內的微觀世界

如果要更加深入的了解閉包以及函數(shù)a和嵌套函數(shù)b的關系，我們需要引入另外幾個概念：函數(shù)的執(zhí)行環(huán)境(excution context)、活動對象(call object)、作用域(scope)、作用域鏈(scope chain)。以函數(shù)a從定義到執(zhí)行的過程為例闡述這幾個概念。

當定義函數(shù)a的時候，js解釋器會將函數(shù)a的作用域鏈(scope chain)設置為定義a時a所在的“環(huán)境”，如果a是一個全局函數(shù)，則scope chain中只有window對象。

當執(zhí)行函數(shù)a的時候，a會進入相應的執(zhí)行環(huán)境(excution context)。

在創(chuàng)建執(zhí)行環(huán)境的過程中，首先會為a添加一個scope屬性，即a的作用域，其值就為第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域鏈。

然后執(zhí)行環(huán)境會創(chuàng)建一個活動對象(call object)。活動對象也是一個擁有屬性的對象，但它不具有原型而且不能通過JavaScript代碼直接訪問。創(chuàng)建完活動對象后，把活動對象添加到a的作用域鏈的最頂端。此時a的作用域鏈包含了兩個對象：a的活動對象和window對象。

下一步是在活動對象上添加一個arguments屬性，它保存著調用函數(shù)a時所傳遞的參數(shù)。

最后把所有函數(shù)a的形參和內部的函數(shù)b的引用也添加到a的活動對象上。在這一步中，完成了函數(shù)b的的定義，因此如同第3步，函數(shù)b的作用域鏈被設置為b所被定義的環(huán)境，即a的作用域。

到此，整個函數(shù)a從定義到執(zhí)行的步驟就完成了。此時a返回函數(shù)b的引用給c，又函數(shù)b的作用域鏈包含了對函數(shù)a的活動對象的引用，也就是說b可以訪問到a中定義的所有變量和函數(shù)。函數(shù)b被c引用，函數(shù)b又依賴函數(shù)a，因此函數(shù)a在返回后不會被GC回收。

當函數(shù)b執(zhí)行的時候亦會像以上步驟一樣。因此，執(zhí)行時b的作用域鏈包含了3個對象：b的活動對象、a的活動對象和window對象，如下圖所示：

如圖所示，當在函數(shù)b中訪問一個變量的時候，搜索順序是：

先搜索自身的活動對象，如果存在則返回，如果不存在將繼續(xù)搜索函數(shù)a的活動對象，依次查找，直到找到為止。

如果函數(shù)b存在prototype原型對象，則在查找完自身的活動對象后先查找自身的原型對象，再繼續(xù)查找。這就是Javascript中的變量查找機制。

如果整個作用域鏈上都無法找到，則返回undefined。

小結，本段中提到了兩個重要的詞語：函數(shù)的定義與執(zhí)行。文中提到函數(shù)的作用域是在定義函數(shù)時候就已經(jīng)確定，而不是在執(zhí)行的時候確定(參看步驟1和3)。用一段代碼來說明這個問題：

function f(x) {

var g = function () { return x; }

return g;

}

var h = f(1);

alert(h());

這段代碼中變量h指向了f中的那個匿名函數(shù)(由g返回)。

假設函數(shù)h的作用域是在執(zhí)行alert(h())確定的，那么此時h的作用域鏈是：h的活動對象->alert的活動對象->window對象。

假設函數(shù)h的作用域是在定義時確定的，就是說h指向的那個匿名函數(shù)在定義的時候就已經(jīng)確定了作用域。那么在執(zhí)行的時候，h的作用域鏈為：h的活動對象->f的活動對象->window對象。

如果第一種假設成立，那輸出值就是undefined;如果第二種假設成立，輸出值則為1。

運行結果證明了第2個假設是正確的，說明函數(shù)的作用域確實是在定義這個函數(shù)的時候就已經(jīng)確定了。

四、閉包的應用場景

保護函數(shù)內的變量安全。以最開始的例子為例，函數(shù)a中i只有函數(shù)b才能訪問，而無法通過其他途徑訪問到，因此保護了i的安全性。

在內存中維持一個變量。依然如前例，由于閉包，函數(shù)a中i的一直存在于內存中，因此每次執(zhí)行c()，都會給i自加1。

通過保護變量的安全實現(xiàn)JS私有屬性和私有方法(不能被外部訪問)

私有屬性和方法在Constructor外是無法被訪問的

function Constructor(...) {

var that = this;

var membername = value;

function membername(...) {...}

}

以上3點是閉包最基本的應用場景，很多經(jīng)典案例都源于此。

五、Javascript的垃圾回收機制

在Javascript中，如果一個對象不再被引用，那么這個對象就會被GC回收。如果兩個對象互相引用，而不再被第3者所引用，那么這兩個互相引用的對象也會被回收。因為函數(shù)a被b引用，b又被a外的c引用，這就是為什么函數(shù)a執(zhí)行后不會被回收的原因。

六、結語

理解JavaScript的閉包是邁向高級JS程序員的必經(jīng)之路，理解了其解釋和運行機制才能寫出更為安全和優(yōu)雅的代碼。

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作者：黑馬程序員前端與移動開發(fā)培訓學院

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