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理解 JavaScript 中的闭包

前言

继上一篇《理解 JavaScript 中的作用域》后,我又立刻写下了这篇文章,因为这两者是存在关联的,在理解闭包前,你需要知道作用域。

而对于那些有一点 JavaScript 使用经验的人来说,理解闭包可以看做是某种意义上的重生,但这并不简单,你需要付出非常多的努力和牺牲才能理解这个概念。

如果你理解了闭包,你会发现即便是没理解闭包之前,你也用到了闭包,但我们要做的就是根据自己的意愿正确地识别、使用闭包。

什么是闭包

闭包的定义,你需要掌握它才能理解和识别闭包:

当函数可以记住并访问所在的词法作用域时,就产生了闭包,即便函数是在当前词法作用域之外执行。

下面用一些代码来解释这个定义:

function foo(){
    var a = 2;
    function bar(){
        console.log(a); // 2
    }
    bar();
}
foo();
复制代码

很明显这是一个嵌套作用域,而bar的作用域也确实能够访问外部作用域,但这就是闭包吗?

不,不完全是,但它是闭包中很重要的一部分:根据词法作用域的查找规则,它能够访问外部作用域。

下面再来看这段代码,它清晰地使用了闭包:

function foo(){
    var a = 2;
    function bar(){
        console.log(a);
    }
    return bar;
}
var baz = foo();
baz(); // 2 —— 这就是闭包
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由于bar的词法作用域能够访问foo的内部作用域,然后我们把bar这个函数本身当作返回值,然后在调用foo时把bar引用的函数赋值给baz(其实是两个标识符引用同一个函数),所以baz能够访问foo的内部作用域。

而这里正是印证前面的定义:函数是在当前词法作用域之外执行。

其实按正常情况下,引擎有垃圾回收器用来释放不再使用的内存空间,当foo执行完毕时,自然会将其回收,但闭包的神奇之处正是可以阻止这件事情的发生,因为内部作用域依然存在,bar在使用它。

由于bar声明位置的原因,它涵盖了foo内部作用域的闭包,使得该作用域能够一直存活,以供bar在之后任何时间进行引用。

bar依然有对该作用域的引用,而这个引用就叫做闭包。

因此,当baz在调用时,它自然能够访问到foo的内部作用域。

当然,无论使用何种方式对函数类型的值进行传递,当函数在别处被调用时都可以观察到闭包的存在:

function foo(){
    var a = 2;
    function baz(){
        console.log(a);
    }
    bar(baz);
}
function bar(fn){
    fn(); // 2 —— 这也是闭包
}
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把内部函数baz作为fn参数传递给bar,当调用fn时,它能够访问到foo的内部作用域。

传递函数也可以是间接的:

var fn;
function foo(){
    var a = 2;
    function baz(){
        console.log(a);
    }
    fn = baz;
}
foo();
fn(); // 2 —— 这也是闭包
复制代码

所以:

无论通过何种方式将内部函数传递到所在的词法作用于之外,它都会持有对原始定义作用域的引用,无论在何处执行这个函数都会使用闭包。

闭包的使用

既然前面说闭包无处不在,那不妨看看几个平时经常看到的片段,看看闭包的妙用。

function wait(message){
    setTimeout(function timer(){
        console.log(message);
    },1000);
}
wait("Hello, closure!");
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将一个内部函数(这里叫做timer)作为参数传递给setTimeout,而timer能够访问wait的内部作用域。

如果你使用过jQuery,不难发现下面代码中也使用了闭包:

function setupBot(name,selector){
    $(selector).click(function activator(){
        console.log("Activating:" + name);
    })
}
setupBot("Closure Bot 1","#btn_1");
setupBot("Closure Bot 2","#btn_2");
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本质上无论何时何地,如果将函数( 访问它们各自的词法作用域)当作第一级的值类型并到处传递, 你就会看到闭包在这些函数中的应用。 在定时器、 事件监听器、Ajax请求、 跨窗口通信、Web Workers或者任何其他的异步( 或者同步)任务中, 只要使用了回调函数,实际上就是在使用闭包!

再来看一个很经典的闭包面试题:

for (var i=1; i<=5; i++){
	setTimeout(function(){
		console.log(i);
    },i*1000);
}
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正常情况下,我们对这段代码行为的预期是每秒一次输出1~5。

但实际上,这段代码在运行时会以每秒一次的频率输出五次6。

为什么?

首先解释6是从哪里来的,这个循环的终止条件是i不再<=5,所以当条件成立时,i等于6。因此,输出显示的是循环结束时i的最终值。

也就是我们陷入了一个这样的误区:以为循环中每个迭代在运行时都会复制一个i的副本,但根据作用域的工作原理,它们都共享同一个全局作用域,因此实际上只有一个i

要使这段代码的运行与我们预期一致,解决方法如下:

for (var i=1; i<=5; i++){
    (function(j){
        setTimeout(function(){
            console.log(j);
        },j*1000);
    })(i)
}
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在这段代码中我们使用了IIFE,将i作为参数j传递进去,在每个迭代IIFE会生成一个自己的作用域,它们接受参数j不一样,所以这段代码能够符合我们预期地运行。

还有别的解决方案吗?

是的,使用 ES6 新出的let可以解决这个问题:

for (let i=1; i<=5; i++){
	setTimeout(function(){
		console.log(i);
    },i*1000);
}
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我们仅仅把var替换为let就轻松地解决了该问题,原因如下:

  • for中有自己的块作用域(()是父级作用域,{}是子级作用域)。
  • 使用let能够创建块作用域的变量。

好了,到现在你应该能够很容易地识别闭包,那么接下来,我们继续介绍闭包更高级的用法。

假设我们有这样一个对象:

var box = {
    age : 18,
}
console.log(box.age); // 18
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然而这里有一个问题,那就是属性age可以随意改变,如果我们使用闭包,就可以实现私有化,将age属性保护起来,只做允许的修改。

var box = (function (){
    var age = 18;
    return {
        birthday : function(){
            age++;
        },
        sayAge : function(){
            console.log(age);
        }
    }
})();
box.birthday();
box.sayAge(); // 19
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这样我们就保证age属性只能增加,而不能减少,毕竟没有人能够越活越年轻。

注意:

  1. 其实对象也有方法可以控制属性的修改,但这里主要讲述闭包,就不过多赘述。
  2. 使用闭包能够轻松实现原本在 JavaScript 较复杂的设计。

后记

其实当你理解了闭包之后,你就会发现一切都是那么的理所当然,就仿佛它本该如此。

最后,如果你已经理解了闭包并且想练习一下,那么我可以出一道题目给你:

实现一个add函数,功能:add(1)(2)(3); // 6

难一点的:

实现一个add函数,功能:add(3)(‘*’)(3); // 9

有几点:

  1. add函数可以被无限调用。
  2. 调用完毕后将结果输出到控制台。

感谢观看!

注:此文为原创文章,如需转载,请注明出处。

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