深入理解JavaScript闭包概念

xiongweiyu88 2014-01-13 10:33:44

加精

闭包向来给包括JavaScript程序员在内的程序员以神秘，高深的感觉，事实上，闭包的概念在函数式编程语言中算不上是难以理解的知识。如果对作用域，函数为独立的对象这样的基本概念理解较好的话，理解闭包的概念并在实际的编程实践中应用则颇有水到渠成之感。

在DOM的事件处理方面，大多数程序员甚至自己已经在使用闭包了而不自知，在这种情况下，对于浏览器中内嵌的JavaScript引擎的bug可能造成内存泄漏这一问题姑且不论，就是程序员自己调试也常常会一头雾水。

用简单的语句来描述JavaScript中的闭包的概念：由于JavaScript中，函数是对象，对象是属性的集合，而属性的值又可以是对象，则在函数内定义函数成为理所当然，如果在函数func内部声明函数inner，然后在函数外部调用inner，这个过程即产生了一个闭包。

闭包的特性
我们先来看一个例子，如果不了解JavaScript的特性，很难找到原因：
var outter = [];
function clouseTest () {
var array = ["one", "two", "three", "four"];
for(var i = 0; i < array.length;i++){
var x = {};
x.no = i;
x.text = array[i];
x.invoke = function(){
print(i);
}
outter.push(x);
}
}

//调用这个函数
clouseTest();

print(outter[0].invoke());
print(outter[1].invoke());
print(outter[2].invoke());
print(outter[3].invoke());
运行的结果如何呢？很多初学者可能会得出这样的答案：
0
1
2
3

然而，运行这个程序，得到的结果为：
4
4
4
4

其实，在每次迭代的时候，这样的语句x.invoke = function(){print(i);}并没有被执行，只是构建了一个函数体为”print(i);”的函数对象，如此而已。而当i=4时，迭代停止，外部函数返回，当再去调用outter[0].invoke()时，i的值依旧为4，因此outter数组中的每一个元素的invoke都返回i的值：4。

如何解决这一问题呢？我们可以声明一个匿名函数，并立即执行它：
var outter = [];

function clouseTest2(){
var array = ["one", "two", "three", "four"];
for(var i = 0; i < array.length;i++){
var x = {};
x.no = i;
x.text = array[i];
x.invoke = function(no){
return function(){
print(no);
}
}(i);
outter.push(x);
}
}

clouseTest2();

这个例子中，我们为x.invoke赋值的时候，先运行一个可以返回一个函数的函数，然后立即执行之，这样，x.invoke的每一次迭代器时相当与执行这样的语句：
//x == 0
x.invoke = function(){print(0);}
//x == 1
x.invoke = function(){print(1);}
//x == 2
x.invoke = function(){print(2);}
//x == 3
x.invoke = function(){print(3);}
这样就可以得到正确结果了。闭包允许你引用存在于外部函数中的变量。然而，它并不是使用该变量创建时的值，相反，它使用外部函数中该变量最后的值。

闭包的用途
现在，闭包的概念已经清晰了，我们来看看闭包的用途。事实上，通过使用闭包，我们可以做很多事情。比如模拟面向对象的代码风格；更优雅，更简洁的表达出代码；在某些方面提升代码的执行效率。

匿名自执行函数
上一节中的例子，事实上就是闭包的一种用途，根据前面讲到的内容可知，所有的变量，如果不加上var关键字，则默认的会添加到全局对象的属性上去，这样的临时变量加入全局对象有很多坏处，比如：别的函数可能误用这些变量；造成全局对象过于庞大，影响访问速度(因为变量的取值是需要从原型链上遍历的)。除了每次使用变量都是用var关键字外，我们在实际情况下经常遇到这样一种情况，即有的函数只需要执行一次，其内部变量无需维护，比如UI的初始化，那么我们可以使用闭包：
var datamodel = {
table : [],
tree : {}
};

(function(dm){
for(var i = 0; i < dm.table.rows; i++){
var row = dm.table.rows[i];
for(var j = 0; j < row.cells; i++){
drawCell(i, j);
}
}

//build dm.tree
})(datamodel);
我们创建了一个匿名的函数，并立即执行它，由于外部无法引用它内部的变量，因此在执行完后很快就会被释放，关键是这种机制不会污染全局对象。

缓存
再来看一个例子，设想我们有一个处理过程很耗时的函数对象，每次调用都会花费很长时间，那么我们就需要将计算出来的值存储起来，当调用这个函数的时候，首先在缓存中查找，如果找不到，则进行计算，然后更新缓存并返回值，如果找到了，直接返回查找到的值即可。闭包正是可以做到这一点，因为它不会释放外部的引用，从而函数内部的值可以得以保留。
var CachedSearchBox = (function(){
var cache = {},
count = [];
return {
attachSearchBox : function(dsid){
if(dsid in cache){//如果结果在缓存中
return cache[dsid];//直接返回缓存中的对象
}
var fsb = new uikit.webctrl.SearchBox(dsid);//新建
cache[dsid] = fsb;//更新缓存
if(count.length > 100){//保正缓存的大小<=100
delete cache[count.shift()];
}
return fsb;
},

clearSearchBox : function(dsid){
if(dsid in cache){
cache[dsid].clearSelection();
}
}
};
})();

CachedSearchBox.attachSearchBox("input1");
这样，当我们第二次调用CachedSearchBox.attachSerachBox(“input1”)的时候，我们就可以从缓存中取道该对象，而不用再去创建一个新的searchbox对象。

实现封装
可以先来看一个关于封装的例子，在person之外的地方无法访问其内部的变量，而通过提供闭包的形式来访问：
<strong>var person = function(){
//变量作用域为函数内部，外部无法访问
var name = "default";

return {
getName : function(){
return name;
},
setName : function(newName){
name = newName;
}
}
}();

print(person.name);//直接访问，结果为undefined
print(person.getName());
person.setName("abruzzi");
print(person.getName());</strong>
得到结果如下：
undefined
default
abruzzi

闭包的另一个重要用途是实现面向对象中的对象，传统的对象语言都提供类的模板机制，这样不同的对象(类的实例)拥有独立的成员及状态，互不干涉。虽然JavaScript中没有类这样的机制，但是通过使用闭包，我们可以模拟出这样的机制。还是以上边的例子来讲：
function Person(){
var name = "default";

return {
getName : function(){
return name;
},
setName : function(newName){
name = newName;
}
}
};

var john = Person();
print(john.getName());
john.setName("john");
print(john.getName());

var jack = Person();
print(jack.getName());
jack.setName("jack");
print(jack.getName());
运行结果如下：
default
john
default
jack
由此代码可知，john和jack都可以称为是Person这个类的实例，因为这两个实例对name这个成员的访问是独立的，互不影响的。

事实上，在函数式的程序设计中，会大量的用到闭包，我们将在第八章讨论函数式编程，在那里我们会再次探讨闭包的作用。

应该注意的问题
内存泄漏
在不同的JavaScript解释器实现中，由于解释器本身的缺陷，使用闭包可能造成内存泄漏，内存泄漏是比较严重的问题，会严重影响浏览器的响应速度，降低用户体验，甚至会造成浏览器无响应等现象。

JavaScript的解释器都具备垃圾回收机制，一般采用的是引用计数的形式，如果一个对象的引用计数为零，则垃圾回收机制会将其回收，这个过程是自动的。但是，有了闭包的概念之后，这个过程就变得复杂起来了，在闭包中，因为局部的变量可能在将来的某些时刻需要被使用，因此垃圾回收机制不会处理这些被外部引用到的局部变量，而如果出现循环引用，即对象A引用B，B引用C，而C又引用到A，这样的情况使得垃圾回收机制得出其引用计数不为零的结论，从而造成内存泄漏。

上下文的引用
关于this我们之前已经做过讨论，它表示对调用对象的引用，而在闭包中，最容易出现错误的地方是误用了this。在前端JavaScript开发中，一个常见的错误是错将this类比为其他的外部局部变量：
$(function(){
var con = $("div#panel");
this.id = "content";
con.click(function(){
alert(this.id);//panel
});
});
此处的alert(this.id)到底引用着什么值呢？很多开发者可能会根据闭包的概念，做出错误的判断：
content

理由是，this.id显示的被赋值为content,而在click回调中，形成的闭包会引用到this.id，因此返回值为content。然而事实上，这个alert会弹出”panel”，究其原因，就是此处的this,虽然闭包可以引用局部变量，但是涉及到this的时候，情况就有些微妙了，因为调用对象的存在，使得当闭包被调用时(当这个panel的click事件发生时)，此处的this引用的是con这个jQuery对象。而匿名函数中的this.id = “content”是对匿名函数本身做的操作。两个this引用的并非同一个对象。

如果想要在事件处理函数中访问这个值，我们必须做一些改变：
$(function(){
var con = $("div#panel");
this.id = "content";
var self = this;
con.click(function(){
alert(self.id);//content
});
});

这样，我们在事件处理函数中保存的是外部的一个局部变量self的引用，而并非this。这种技巧在实际应用中多有应用，我们在后边的章节里进行详细讨论。关于闭包的更多内容，我们将在第九章详细讨论，包括讨论其他命令式语言中的“闭包”，闭包在实际项目中的应用等等。

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