JS学习理解之闭包和高阶函数

一、闭包

对于 JavaScript 程序员来说,闭包(closure)是一个难懂又必须征服的概念。闭包的形成与
变量的作用域以及变量的生存周期密切相关。下面我们先简单了解这两个知识点。

1.1 变量的作用域

变量的作用域,就是指变量的有效范围。我们最常谈到的是在函数中声明的变量作用域。

当在函数中声明一个变量的时候,如果该变量前面没有带上关键字 var,这个变量就会成为 全局变量,这当然是一种容易造成命名冲突的做法。
另外一种情况是用 var 关键字在函数中声明变量,这时候的变量即是局部变量,只有在该函 数内部才能访问到这个变量,在函数外面是访问不到的。代码如下:

var func = function(){ var a = 1;
    alert ( a ); // 输出: 1 
};
func();
alert ( a ); // 输出:Uncaught ReferenceError: a is not defined

在 JavaScript 中,函数可以用来创造函数作用域。此时的函数像一层半透明的玻璃,在函数 里面可以看到外面的变量,而在函数外面则无法看到函数里面的变量。这是因为当在函数中搜索 一个变量的时候,如果该函数内并没有声明这个变量,那么此次搜索的过程会随着代码执行环境 创建的作用域链往外层逐层搜索,一直搜索到全局对象为止。变量的搜索是从内到外而非从外到 内的。

下面这段包含了嵌套函数的代码,也许能帮助我们加深对变量搜索过程的理解:

var a = 1;
var func1 = function(){ 
    var b = 2;
    var func2 = function(){ 
        var c = 3;
        alert ( b ); // 输出:2
        alert ( a ); // 输出:1
    }
    func2(); 
    alert ( c );// 输出:Uncaught ReferenceError: c is not defined
}; 
func1(); 

1.2 变量的生存周期

除了变量的作用域之外,另外一个跟闭包有关的概念是变量的生存周期。

对于全局变量来说,全局变量的生存周期当然是永久的,除非我们主动销毁这个全局变量。

而对于在函数内用 var 关键字声明的局部变量来说,当退出函数时,这些局部变量即失去了 它们的价值,它们都会随着函数调用的结束而被销毁:

var func = function(){
var a = 1; // 退出函数后局部变量 a 将被销毁 alert ( a );
}; func();

现在来看看下面这段代码:

var func = function(){ 
    var a = 1;
    return function(){ 
        a++;
        alert ( a );
    } 
};
var f = func();
f(); // 输出:2
f(); // 输出:3
f(); // 输出:4
f(); // 输出:5

1.3闭包的作用

1.3.1 封装变量

闭包可以帮助把一些不需要暴露在全局的变量封装成“私有变量”。假设有一个计算乘积的
简单函数:

var mult = function(){ var a = 1;
for ( var a = a
}
return a; };
i = 0, l = arguments.length; i < l; i++ ){ * arguments[i];

mult 函数接受一些 number 类型的参数,并返回这些参数的乘积。现在我们觉得对于那些相同 的参数来说,每次都进行计算是一种浪费,我们可以加入缓存机制来提高这个函数的性能:

var cache = {};
var mult = function(){
    var args = Array.prototype.join.call( arguments, ',' ); 
    if ( cache[ args ] ){
        return cache[ args ]; 
    }
    var a = 1;
    for ( var i = 0, l = arguments.length; i < l; i++ ){
        a = a * arguments[i]; 
    }
    return cache[ args ] = a; 
};
alert ( mult( 1,2,3 ) ); // 输出:6
alert ( mult( 1,2,3 ) ); // 输出:6

我们看到 cache 这个变量仅仅在 mult 函数中被使用,与其让 cache 变量跟 mult 函数一起平行 地暴露在全局作用域下,不如把它封闭在 mult 函数内部,这样可以减少页面中的全局变量,以 4 避免这个变量在其他地方被不小心修改而引发错误。代码如下:

var mult = (function(){
    var cache = {}; 
    return function(){
        var args = Array.prototype.join.call( arguments, ',' ); 
        if ( args in cache ){
            return cache[ args ]; 
        }
        var a = 1;
        for ( var i = 0, l = arguments.length; i < l; i++ ){
            a = a * arguments[i]; 
        }
        return cache[ args ] = a; 
    }
})();

提炼函数是代码重构中的一种常见技巧。如果在一个大函数中有一些代码块能够独立出来, 我们常常把这些代码块封装在独立的小函数里面。独立出来的小函数有助于代码复用,如果这些 小函数有一个良好的命名,它们本身也起到了注释的作用。如果这些小函数不需要在程序的其他 9 地方使用,最好是把它们用闭包封闭起来。代码如下:

var cache = {};
var mult = (function(){
    var cache = {};
    var calculate = function(){ // 封闭 calculate 函数
        var a = 1;
        for ( var i = 0, l = arguments.length; i < l; i++ ){
            a = a * arguments[i];
        }
        return a;
    };
    return function(){
        var args = Array.prototype.join.call( arguments, ',' );
        if ( args in cache ){
            return cache[ args ];
        }
        return cache[ args ] = calculate.apply( null, arguments );
    }
})();

1.3.2 延续局部变量的寿命

img 对象经常用于进行数据上报，如下所示：

var report = function( src ){
    var img = new Image();
    img.src = src;
};
report( 'http://xxx.com/getUserInfo' );

但是通过查询后台的记录我们得知，因为一些低版本浏览器的实现存在 bug，在这些浏览器下使用 report 函数进行数据上报会丢失 30%左右的数据，也就是说， report 函数并不是每一次都成功发起了 HTTP 请求。丢失数据的原因是 img 是 report 函数中的局部变量，当 report 函数的调用结束后， img 局部变量随即被销毁，而此时或许还没来得及发出 HTTP 请求，所以此次请求就会丢失掉。

现在我们把 img 变量用闭包封闭起来，便能解决请求丢失的问题：

var report = (function(){
    var imgs = [];
    return function( src ){
        var img = new Image();
        imgs.push( img );
        img.src = src;
    }
})();

二、高阶函数

高阶函数是指至少满足下列条件之一的函数。

• 函数可以作为参数被传递；
• 函数可以作为返回值输出。

JavaScript 语言中的函数显然满足高阶函数的条件，在实际开发中，无论是将函数当作参数
传递，还是让函数的执行结果返回另外一个函数，这两种情形都有很多应用场景，下面就列举一
些高阶函数的应用场景。

2.1 函数作为参数传递

把函数当作参数传递，这代表我们可以抽离出一部分容易变化的业务逻辑，把这部分业务逻
辑放在函数参数中，这样一来可以分离业务代码中变化与不变的部分。其中一个重要应用场景就
是常见的回调函数。

1. 回调函数

在 ajax 异步请求的应用中，回调函数的使用非常频繁。当我们想在 ajax 请求返回之后做一
些事情，但又并不知道请求返回的确切时间时，最常见的方案就是把 callback 函数当作参数传入
发起 ajax 请求的方法中，待请求完成之后执行 callback 函数：

var getUserInfo = function( userId, callback ){
    $.ajax( 'http://xxx.com/getUserInfo?' + userId, function( data ){
        if ( typeof callback === 'function' ){
            callback( data );
        }
    });
}
getUserInfo( 13157, function( data ){
    alert ( data.userName );
});

回调函数的应用不仅只在异步请求中，当一个函数不适合执行一些请求时，我们也可以把这些请求封装成一个函数，并把它作为参数传递给另外一个函数，“委托”给另外一个函数来执行。

2. Array.prototype.sort

Array.prototype.sort 接受一个函数当作参数，这个函数里面封装了数组元素的排序规则。从Array.prototype.sort 的使用可以看到，我们的目的是对数组进行排序，这是不变的部分；而使用 什 么 规 则 去 排 序 ， 则 是 可 变 的 部 分 。 把 可 变 的 部 分 封 装 在 函 数 参 数 里 ， 动 态 传 入Array.prototype.sort，使 Array.prototype.sort 方法成为了一个非常灵活的方法，代码如下：

//从小到大排列
[ 1, 4, 3 ].sort( function( a, b ){
    return a - b;
});
// 输出: [ 1, 3, 4 ]

//从大到小排列
[ 1, 4, 3 ].sort( function( a, b ){
    return b - a;
});
// 输出: [ 4, 3, 1 ]

2.2 函数作为返回值输出

相比把函数当作参数传递，函数当作返回值输出的应用场景也许更多，也更能体现函数式编程的巧妙。让函数继续返回一个可执行的函数，意味着运算过程是可延续的。

1. 判断数据的类型

我们来看看这个例子，判断一个数据是否是数组，在以往的实现中，可以基于鸭子类型的概念来判断，比如判断这个数据有没有 length 属性，有没有 sort 方法或者 slice 方法等。但更好的方式是用 Object.prototype.toString 来计算。 Object.prototype.toString.call( obj )返回一个字 符 串 ， 比 如 Object.prototype.toString.call( [1,2,3] ) 总 是 返 回 "[object Array]" ， 而Object.prototype.toString.call( “str”)总是返回"[object String]"。所以我们可以编写一系列的isType 函数。代码如下：

var isString = function( obj ){
    return Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object String]';
};
var isArray = function( obj ){
    return Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object Array]';
};
var isNumber = function( obj ){
    return Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object Number]';
};

我们发现，这些函数的大部分实现都是相同的，不同的只是 Object.prototype.toString.call( obj )返回的字符串。为了避免多余的代码，我们尝试把这些字符串作为参数提前值入 isType函数。代码如下：

var isType = function( type ){
    return function( obj ){
        return Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object '+ type +']';
    }
};
var isString = isType( 'String' );
var isArray = isType( 'Array' );
var isNumber = isType( 'Number' );
console.log( isArray( [ 1, 2, 3 ] ) ); // 输出： true

我们还可以用循环语句，来批量注册这些 isType 函数：

var Type = {};
for ( var i = 0, type; type = [ 'String', 'Array', 'Number' ][ i++ ]; ){
    (function( type ){
        Type[ 'is' + type ] = function( obj ){
            return Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object '+ type +']';
        }
    })( type )
};
Type.isArray( [] ); // 输出： true
Type.isString( "str" ); // 输出： true

2. getSingle

下面是一个单例模式的例子，在第三部分设计模式的学习中，我们将进行更深入的讲解，这
里暂且只了解其代码实现：

var getSingle = function ( fn ) {
    var ret;
    return function () {
        return ret || ( ret = fn.apply( this, arguments ) );
    };
};

这个高阶函数的例子，既把函数当作参数传递，又让函数执行后返回了另外一个函数。我们可以看看 getSingle 函数的效果：

var getScript = getSingle(function(){
`return document.createElement( 'script' );
});
var script1 = getScript();
var script2 = getScript();
alert ( script1 === script2 ); // 输出： true

注：内容摘取《Javascript设计模式与开发实践》