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。
通俗来讲就是: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实际上指向了函数b,再执行c()后就会弹出一个窗口显示i的值。这段代码其实就是创建一个闭包,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。
让我们说得更透彻一些,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,但哎目标对象的方法内却始终能引用到该变量的值,而且该值只能通过这种方法来访问。即使再次调用相同的构造函数,但只会生成新对象的方法,新的临时变量只是对应新的值,和上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。
那么我们来想象另外一种情况,如果a返回的不是函数b,情况就完全不同。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。
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、活动对象、作用域、作用域链。以函数a从定义到执行的过程为例阐述着几个概念。
当定义函数a的时候,js解释器会将函数a的作用域链设置为定义a时a所在的环境,如果a是一个全局函数,则作用域链中只有window对象。
当执行函数a的时候,a会进入相应的执行环境。
在创建执行环境的过程中,首先会为a添加一个scop属性,即a的作用域,其值就为第1步中作用域链,即a.scope=a的作用域链。
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。
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。
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,搜素顺序是:
先搜索自身的活动对象,如果存在则返回,不存在将继续搜素函数a的活动对象,依次查找直到找到为止。
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。
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。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->windowd对象。
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,输出值为1.
运行结果证明第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。
四、闭包的应用场景
1.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。
2.在内存中维护一个变量。由于闭包,函数a中i一直存在于内存中,因此每次执行c(),都会给i+1;
3.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)
4.私有属性和方法在Constructor外是无法访问的
function Constructor(...){ var that=this; var membername=value; function membername(...){...} }
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。如果两个对象相互引用,而不再被第三者引用,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。