理解 JavaScript 闭包

W3Fun

这是本系列的第 4 篇文章。

作为 JS 初学者,第一次接触闭包的概念是因为写出了类似下面的代码:

for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
  var item = helpText[i];
  document.getElementById(item.id).click = function() {
    showHelp(item.help);
  }
}

给列表项循环添加事件处理程序。当你点击列表项时不会有任何反应。如何在初学就理解闭包?你需要接着读下去。

§ 什么是闭包

说闭包前,你还记得词法作用域吗?

var num = 0;
function foo() {
  var num = 1;
  function bar() {
    console.log(num);
  }
  bar();
}
foo(); // 1

执行上面的代码打印出 1。

bar 函数是 foo 函数的内部函数,JS 的词法作用域允许内部函数访问外部函数的变量。那我们可不可以在外部访问内部函数的变量呢?理论上不允许。

但是我们可以通过某种方式实现,即将内部函数返回。

function increase() {
  let count = 0;
  function add () {
    count += 1;
    return count;
  }
  return add;
}

const addOne = increase();

addOne(); // 1
addOne(); // 2
addOne(); // 3

内部函数允许访问其父函数的内部变量,那么将内部函数返回到出来,它依旧引用着其父函数的内部变量。

这里就产生了闭包。

简单来说,可以把闭包理解为函数返回函数

上面的代码中,当 increase 函数执行,压入执行栈,执行完毕返回一个 add 函数的引用,所以 increase 函数内部的变量对象依旧保存在内存中,不会被销毁。

调用 addOne 函数,相当于执行内部函数 add,它可以访问其父函数的内部变量,从而修改变量 count。而调用 addOne 函数所在的环境为全局作用域,不是定义 add 函数时的函数作用域。

所以,我理解的闭包是一个函数,它在执行时与其定义时所处的词法作用域不一致,并且具有能够访问定义时词法作用域的能力。MDN 这样定义:闭包是函数和声明该函数的词法环境的组合

§ 闭包的利与弊

◆ 利

第一,闭包可以在函数外部读取函数内部的变量。

var Counter = (function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  }
})();

Counter.value(); // 0
Counter.increment();
Counter.increment();
Counter.value(); // 2
Counter.decrement();
Counter.value(); / 1

上面这种模式称为模块模式。我们使用立即执行函数 IIFE 将代码私有化但是提供了可访问的接口,通过公共接口来访问函数私有的函数和变量。

第二,闭包将内部变量始终保存在内存中。

function type(tag) {
  return function (data) {
    return Object.prototype.toString.call(data).toLowerCase() === '[object ' + tag + ']';
  }
}

var isNum = type('number');
var isString = type('string');

isNum(1); // true
isString('abc'); // true

利用闭包将内部变量(参数)tag 保存在内存中,来封装自己的类型判断函数。

◆ 弊

第一,既然闭包会将内部变量一直保存在内存中,如果在程序中大量使用闭包,势必造成内存的泄漏。

$(document).ready(function() {
  var button = document.getElementById('button-1');
  button.onclick = function() {
    console.log('hello');
    return false;
  };
});

在这个例子中,click 事件处理程序就是一个闭包(在这里是个匿名函数),它将引用着 button 变量;而 button 在这里本身依旧引用着这个匿名函数。从而产生循环引用,造成网页的性能问题,在 IE 中可能会内存泄漏。

解决办法就是手动解除引用。

$(document).ready(function() {
  var button = document.getElementById('button-1');
  button.onclick = function() {
    console.log('hello');
    return false;
  };
  button = null; // 添加这一行代码来手动解除引用
});

第二,如果你将函数作为对象使用,将闭包作为它的方法,应该特别注意不要随意改动函数的私有属性。

§ 闭包的经典问题

◆ 循环

现在我们来解决一下文章开头出现的问题。

function makeHelpCallback(help) {
  return function() {
    showHelp(help);
  };
}

for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
  var item = helpText[i];
  document.getElementById(item.id).click = makeHelpCallback(item.help);
}

额外声明一个 makeHelpCallBack 的函数,将循环每次的上下文环境通过闭包保存起来。

◆ setTimeout

for (var i = 0; i < 5; i++) {
  setTimeout(function() {
    console.log(i);
  }, 1000);
};

结果为 1 秒后,打印 5 个 5。

我们可以利用闭包保留词法作用域的特点,来修改代码达到目的。

for (var i = 0; i < 5; i++) {
  setTimeout((function(i) {
    return function () {
      console.log(i);
    }
  }(i)), 1000);
};

结果为 1 秒后,依次打印 0 1 2 3 4。

§ 小结

闭包在 JS 中随处可见。

闭包是 JS 中的精华部分,理解它需要具备一定的作用域、执行栈的知识。理解它你将收获巨大,你会在 JS 学习的道路上走得更远,比如会在后面的文章来讨论高阶函数和柯里化的问题。

◆ 文章参考

闭包 | MDN

学习 JavaScript 闭包 | 阮一峰

Understanding JavaScript Closures: A practical Approach | Paul Upendo

闭包造成问题泄漏的解决办法 | CSDN

§ JavaScript 系列文章

理解 JavaScript 执行栈

理解 JavaScript 作用域

理解 JavaScript 数据类型与变量

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