深入理解javascript闭包

一、变量作用域

闭包的作用

• 模块化代码

• 私有成员

• 避免全局变量的污染

• 希望一个变量长期驻扎在内存中

首先，要理解闭包，必须理解JavaScript的变量作用域。

JavaScript变量的作用域分为两种：全局变量和局部变量。

什么是全局变量呢？全局变量就是在函数外部声明或者是不适用var命令直接声明的变量，全局变量作为window的一个属性。

什么是局部变量呢？局部变量就是在函数内部定义的变量。

1.函数内部可以直接读取全局变量。

var str = "Hello World!";
function fuc() { alert(str); }
fuc(); //Hello World

2.函数外部无法读取局部变量。

 function fuc() {
        var str = 'Hello World';
    }
alert(str); // error

Note：一定要养成使用var命令申明变量的习惯，因为如果在函数内部声明变量（期望声明一个局部变量），但是不适用var命令的话，实际上声明了一个全局变量。

function fuc() { str = "Hello World"; }
fuc();
alert(str); //Hello World

二、如何在函数外部读取局部变量？

上面说过，函数外部无法读取局部变量，但是，有些情况下我们需要得到函数内部的局部变量怎么办？

1.函数内部再定义一个函数：

function fuc() {
     var str = "Hello World";

     function fuc2() {
          alert(str);
      }

       return fuc2;
}
var result = fuc();
result(); //Hello World

这个示例中，fuc2函数被包括在函数fuc内部，这时候fuc函数内部的所有局部变量，对于fuc2都是可见的。但是fuc2内部的局部变量对于fuc则是不可见的。这就是JavaScript语言特有的“链式作用域”结构（chain scope），子对象会一级一级地向上寻找所有父对象的变量。所以，父对象的所有变量，对子对象都是可见的，反之则不成立。

所以，既然fuc2可以读取fuc中的局部变量，那么只要把fuc2作为返回值，我们就可以在fuc外部读取它的内部变量了。

三、闭包

1.概念

什么是闭包呢？闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数。在JavaScript语言中，只有函数内部的子函数才能读取局部变量，因此闭包也可以理解成“定义在一个函数内部的函数”。所以，本质上，闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁。

2.闭包的用途

（1）、在函数外部读取函数内部的变量

（2）、让函数内部的变量的值始终保持在内存中

function f1() {
    var n = 0;
    nAdd = function () { n += 1 }
    function f2() {
        alert(n);
    }
    return f2;
}
var result = f1();
result(); // 0
nAdd();
result(); // 1

此段代码，result就是闭包f2函数。它运行了两次，第一次的值是0，第二次的值是1.这证明了，函数f1中的局部变量n一直保存在内存中，并没有在f1调用后被自动清除。

那么为什么会这样呢？原因在于f1是f2的父函数，而f2被赋给了一个全局变量，这导致f2始终在内存中，而f2的存在依赖于f1，因此f1也始终在内存中，不会在调用结束后，被垃圾回收机制（garbage collection）回收。

这段代码中另一个值得注意的地方，就是"nAdd=function{n+=1;}"这一行，首先在nAdd前面没有使用var关键字，因此nAdd是一个全局变量，而不是局部变量。其次，nAdd的值是一个匿名函数（anonymous function），而这个匿名函数本身也是一个闭包，所以nAdd相当于是一个setter，可以在函数外部对函数内部的变量进行操作。

四、使用闭包的注意事项

1、由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中，内存消耗很大，所以不能滥用闭包，否则会造成网页的性能问题，在IE中可能导致内存泄漏。解决办法是，在退出函数之前，将不使用的局部变量全部删除。

2、闭包会在父函数外部，改变父函数内部变量的值。所以，如果你把父函数当做对象（Object）使用，把闭包当做它的公用方法（Public Method），把内部变量当做它的私有属性（private value），这是一定要小心，不要随便改变父函数内部变量的值。

五、练习题

练习一：

var name = "The Window";
var obj = {
     name: "My Object",
     getNameFunc: function () {
            //this是指obj对象
            return function () {
            //this是指window对象
            return this.name; 
        };
    }
};
alert(obj.getNameFunc()());

练习二：

var name = "The Window";
var object = {
    name: "My Object",
    getNameFunc: function () {
        var that = this;
        return function () {
            return that.name;
        };
    }
};
alert(object.getNameFunc()());

这两个练习题有一个比较值得注意的地方，this，一般而言，在JavaScript中，this指向函数执行时的当前对象，但是当没有明确的对象的时候，this就是指向全局对象window。

什么是闭包？

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 先看一段代码：

function a(){
    var n = 0;
    function inc() {
        n++;
        console.log(n);
    }
    inc();  
    inc(); 
}
a(); //控制台输出1，再输出2

简单吧。再来看一段代码：

function a(){
    var n = 0;
    this.inc = function () {
        n++; 
        console.log(n);
    };
}
var c = new a();
c.inc();    //控制台输出1
c.inc();    //控制台输出2

简单吧。

什么是闭包？这就是闭包！

有权访问另一个函数作用域内变量的函数都是闭包。这里 inc 函数访问了构造函数 a 里面的变量 n，所以形成了一个闭包。

再来看一段代码：

function a(){
    var n = 0;
    function inc(){
       n++; 
       console.log(n);
    }
    return inc;
}
var c = a();
c();    //控制台输出1
c();    //控制台输出2

看看是怎么执行的：

var c = couter()，这一句 couter()返回的是函数 inc，那这句等同于 var c = inc; 

c()，这一句等同于 inc();  注意，函数名只是一个标识（指向函数的指针），而()才是执行函数。

后面三句翻译过来就是：  var c = inc;  inc();  inc();，跟第一段代码有区别吗？ 没有。

什么是闭包？这就是闭包！

所有的教科书教程上都喜欢用最后一段来说明闭包，但我觉得这将问题复杂化了。这里面返回的是函数名，没看过谭浩强C/C++程序设计的同学可能一下子没反应出带不带()的区别，也就是说这种写法自带一个陷阱。虽然这种写法更显高大上，但我还是喜欢将问题单一化，看看代码 1 和代码 2，你还会纠结函数的调用，你会纠结 n 的值吗？ 

 

为啥要这样写？

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我们知道，js的每个函数都是一个个小黑屋，它可以获取外界信息，但是外界却无法直接看到里面的内容。将变量 n 放进小黑屋里，除了 inc 函数之外，没有其他办法能接触到变量 n，而且在函数 a 外定义同名的变量 n 也是互不影响的，这就是所谓的增强“封装性”。

而之所以要用 return 返回函数标识 inc，是因为在 a 函数外部无法直接调用 inc 函数，所以 return inc 与外部联系起来，代码 2 中的 this 也是将 inc 与外部联系起来而已。

 

常见的陷阱

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看看这个：

function createFunctions(){
    var result = new Array();
    for (var i=0; i < 10; i++){
        result[i] = function(){
            return i;
        };
    }
    return result;
}
var funcs = createFunctions();
for (var i=0; i < funcs.length; i++){
    console.log(funcs[i]());
}

乍一看，以为输出 0~9 ，万万没想到输出10个10？ 

这里的陷阱就是：函数带()才是执行函数！ 单纯的一句 var f = function() { alert('Hi'); }; 是不会弹窗的，后面接一句 f(); 才会执行函数内部的代码。上面代码翻译一下就是：

var result = new Array(), i;
result[0] = function(){ return i; }; //没执行函数，函数内部不变，不能将函数内的i替换！
result[1] = function(){ return i; }; //没执行函数，函数内部不变，不能将函数内的i替换！
...
result[9] = function(){ return i; }; //没执行函数，函数内部不变，不能将函数内的i替换！
i = 10;
funcs = result;
result = null;

console.log(i); // funcs[0]()就是执行 return i 语句，就是返回10
console.log(i); // funcs[1]()就是执行 return i 语句，就是返回10
...
console.log(i); // funcs[9]()就是执行 return i 语句，就是返回10

为什么只垃圾回收了 result，但却不收了 i 呢？ 因为 i 还在被 function 引用着啊。好比一个餐厅，盘子总是有限的，所以服务员会去巡台回收空盘子，但还装着菜的盘子他怎么敢收？ 当然，你自己手动倒掉了盘子里面的菜（=null），那盘子就会被收走了，这就是所谓的内存回收机制。

至于 i 的值怎么还能保留，其实从文章开头一路读下来，这应该没有什么可以纠结的地方。盘子里面的菜，吃了一块不就应该少一块吗？

 

总结一下

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闭包就是一个函数引用另外一个函数的变量，因为变量被引用着所以不会被回收，因此可以用来封装一个私有变量。这是优点也是缺点，不必要的闭包只会徒增内存消耗！另外使用闭包也要注意变量的值是否符合你的要求，因为他就像一个静态私有变量一样。闭包通常会跟很多东西混搭起来，接触多了才能加深理解，这里只是开个头说说基础性的东西。

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所以，在本质上，闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁。

1.函数嵌套函数

2.函数内部可以访问到外部的变量或者对象

3.避免了垃圾回收

一、什么是闭包？

官方”的解释是：闭包是一个拥有许多变量和绑定了这些变量的环境的表达式（通常是一个函数），因而这些变量也是该表达式的一部分。
相信很少有人能直接看懂这句话，因为他描述的太学术。其实这句话通俗的来说就是：JavaScript中所有的function都是一个闭包。不过一般来说，嵌套的function所产生的闭包更为强大，也是大部分时候我们所谓的“闭包”。看下面这段代码：

function a() { 
 var i = 0; 
 function b() { alert(++i); } 
 return b;
}
var c = a();
c();

这段代码有两个特点：

1、函数b嵌套在函数a内部；

2、函数a返回函数b。

引用关系如图：

这样在执行完var c=a()后，变量c实际上是指向了函数b，再执行c()后就会弹出一个窗口显示i的值(第一次为1)。这段代码其实就创建了一个闭包，为什么？因为函数a外的变量c引用了函数a内的函数b，就是说：

当函数a的内部函数b被函数a外的一个变量引用的时候，就创建了一个闭包。

让我们说的更透彻一些。所谓“闭包”，就是在构造函数体内定义另外的函数作为目标对象的方法函数，而这个对象的方法函数反过来引用外层函数体中的临时变量。这使得只要目标 对象在生存期内始终能保持其方法，就能间接保持原构造函数体当时用到的临时变量值。尽管最开始的构造函数调用已经结束，临时变量的名称也都消失了，但在目 标对象的方法内却始终能引用到该变量的值，而且该值只能通这种方法来访问。即使再次调用相同的构造函数，但只会生成新对象和方法，新的临时变量只是对应新 的值，和上次那次调用的是各自独立的。

二、闭包有什么作用？

简而言之，闭包的作用就是在a执行完并返回后，闭包使得Javascript的垃圾回收机制GC不会收回a所占用的资源，因为a的内部函数b的执行需要依赖a中的变量。这是对闭包作用的非常直白的描述，不专业也不严谨，但大概意思就是这样，理解闭包需要循序渐进的过程。

在上面的例子中，由于闭包的存在使得函数a返回后，a中的i始终存在，这样每次执行c()，i都是自加1后alert出i的值。

那 么我们来想象另一种情况，如果a返回的不是函数b，情况就完全不同了。因为a执行完后，b没有被返回给a的外界，只是被a所引用，而此时a也只会被b引 用，因此函数a和b互相引用但又不被外界打扰(被外界引用)，函数a和b就会被GC回收。(关于Javascript的垃圾回收机制将在后面详细介绍)

三、闭包内的微观世界

如果要更加深入的了解闭包以及函数a和嵌套函数b的关系，我们需要引入另外几个概念：函数的执行环境(excution context)、活动对象(call object)、作用域(scope)、作用域链(scope chain)。以函数a从定义到执行的过程为例阐述这几个概念。

1. 当定义函数a的时候，js解释器会将函数a的作用域链(scope chain)设置为定义a时a所在的“环境”，如果a是一个全局函数，则scope chain中只有window对象。
2. 当执行函数a的时候，a会进入相应的执行环境(excution context)。
3. 在创建执行环境的过程中，首先会为a添加一个scope属性，即a的作用域，其值就为第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域链。
4. 然后执行环境会创建一个活动对象(call object)。活动对象也是一个拥有属性的对象，但它不具有原型而且不能通过JavaScript代码直接访问。创建完活动对象后，把活动对象添加到a的作用域链的最顶端。此时a的作用域链包含了两个对象：a的活动对象和window对象。
5. 下一步是在活动对象上添加一个arguments属性，它保存着调用函数a时所传递的参数。
6. 最后把所有函数a的形参和内部的函数b的引用也添加到a的活动对象上。在这一步中，完成了函数b的的定义，因此如同第3步，函数b的作用域链被设置为b所被定义的环境，即a的作用域。

到此，整个函数a从定义到执行的步骤就完成了。此时a返回函数b的引用给c，又函数b的作用域链包含了对函数a的活动对象的引用，也就是说b可以访问到a中定义的所有变量和函数。函数b被c引用，函数b又依赖函数a，因此函数a在返回后不会被GC回收。

当函数b执行的时候亦会像以上步骤一样。因此，执行时b的作用域链包含了3个对象：b的活动对象、a的活动对象和window对象，如下图所示：

如图所示，当在函数b中访问一个变量的时候，搜索顺序是：

1. 先搜索自身的活动对象，如果存在则返回，如果不存在将继续搜索函数a的活动对象，依次查找，直到找到为止。
2. 如果函数b存在prototype原型对象，则在查找完自身的活动对象后先查找自身的原型对象，再继续查找。这就是Javascript中的变量查找机制。
3. 如果整个作用域链上都无法找到，则返回undefined。

小结，本段中提到了两个重要的词语：函数的定义与执行。文中提到函数的作用域是在定义函数时候就已经确定，而不是在执行的时候确定（参看步骤1和3）。用一段代码来说明这个问题：

function f(x) { 
  var g = function () { return x; }
  return g;
}
var h = f(1);
alert(h());

这段代码中变量h指向了f中的那个匿名函数(由g返回)。

• 假设函数h的作用域是在执行alert(h())确定的，那么此时h的作用域链是：h的活动对象->alert的活动对象->window对象。
• 假设函数h的作用域是在定义时确定的，就是说h指向的那个匿名函数在定义的时候就已经确定了作用域。那么在执行的时候，h的作用域链为：h的活动对象->f的活动对象->window对象。

如果第一种假设成立，那输出值就是undefined；如果第二种假设成立，输出值则为1。

运行结果证明了第2个假设是正确的，说明函数的作用域确实是在定义这个函数的时候就已经确定了。

四、闭包的应用场景

保护函数内的变量安全。以最开始的例子为例，函数a中i只有函数b才能访问，而无法通过其他途径访问到，因此保护了i的安全性。

1. 在内存中维持一个变量。依然如前例，由于闭包，函数a中i的一直存在于内存中，因此每次执行c()，都会给i自加1。
2. 通过保护变量的安全实现JS私有属性和私有方法（不能被外部访问）
   私有属性和方法在Constructor外是无法被访问的function Constructor(…) {
   var that = this;
   var membername = value;
   function membername(…) {…}
   }

以上3点是闭包最基本的应用场景，很多经典案例都源于此。

五、Javascript的垃圾回收机制

在Javascript中，如果一个对象不再被引用，那么这个对象就会被GC回收。如果两个对象互相引用，而不再被第3者所引用，那么这两个互相引用的对象也会被回收。因为函数a被b引用，b又被a外的c引用，这就是为什么函数a执行后不会被回收的原因。

 

六、结语

理解JavaScript的闭包是迈向高级JS程序员的必经之路，理解了其解释和运行机制才能写出更为安全和优雅的代码。