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(dá)式(通常是一個函數(shù))，因而這些變量也是該表達(dá)式的一部分。

相信很少有人能直接看懂這句話，因?yàn)樗枋龅奶珜W(xué)術(shù)。其實(shí)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(qiáng)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(diǎn)：

1、函數(shù)b嵌套在函數(shù)a內(nèi)部;

2、函數(shù)a返回函數(shù)b。

引用關(guān)系如圖：

這樣在執(zhí)行完var c=a()后，變量c實(shí)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(shí)就創(chuàng)建了一個閉包，為什么?因?yàn)楹瘮?shù)a外的變量c引用了函數(shù)a內(nèi)的函數(shù)b，就是說：

當(dāng)函數(shù)a的內(nèi)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(gòu)造函數(shù)體內(nèi)定義另外的函數(shù)作為目標(biāo)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(biāo) 對象在生存期內(nèi)始終能保持其方法，就能間接保持原構(gòu)造函數(shù)體當(dāng)時用到的臨時變量值。盡管最開始的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用已經(jīng)結(jié)束，臨時變量的名稱也都消失了，但在目 標(biāo)對象的方法內(nèi)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(diào)用相同的構(gòu)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(yīng)新 的值，和上次那次調(diào)用的是各自獨(dú)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(jī)制GC不會收回a所占用的資源，因?yàn)閍的內(nèi)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(yán)謹(jǐn)，但大概意思就是這樣，理解閉包需要循序漸進(jìn)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?yàn)閍執(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(guān)于Javascript的垃圾回收機(jī)制將在后面詳細(xì)介紹)

三、閉包內(nèi)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(guān)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(dāng)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(shè)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(dāng)執(zhí)行函數(shù)a的時候，a會進(jìn)入相應(yīng)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)?；顒訉ο笠彩且粋€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(diào)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(nèi)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(jī)制。

如果整個作用域鏈上都無法找到，則返回undefined。

小結(jié)，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(shè)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?zhǔn)牵篽的活動對象->alert的活動對象->window對象。

假設(shè)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(shè)成立，那輸出值就是undefined;如果第二種假設(shè)成立，輸出值則為1。

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

四、閉包的應(yīng)用場景

保護(hù)函數(shù)內(nèi)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(hù)了i的安全性。

在內(nèi)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(nèi)存中，因此每次執(zhí)行c()，都會給i自加1。

通過保護(hù)變量的安全實(shí)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(diǎn)是閉包最基本的應(yīng)用場景，很多經(jīng)典案例都源于此。

五、Javascript的垃圾回收機(jī)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?yàn)楹瘮?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(jié)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(yùn)行機(jī)制才能寫出更為安全和優(yōu)雅的代碼。