JavaScript 闭包是如何工作的?
闭包是一对:
- 一个函数,和
- 对该函数外部作用域的引用(词法环境)
词法环境是每个执行上下文(堆栈帧)的一部分,是标识符(即局部变量名称)和值之间的映射。
JavaScript 中的每个函数都维护对其外部词法环境的引用。此引用用于配置调用函数时创建的执行上下文。此引用使函数内部的代码能够“查看”函数外部声明的变量,而不管函数何时何地被调用。
如果一个函数被一个函数调用,而该函数又被另一个函数调用,那么就会创建一个指向外部词法环境的引用链。这个链称为作用域链。
在下面的代码中,inner
使用foo
调用时创建的执行上下文的词法环境形成一个闭包,关闭变量secret
:
function foo() {
const secret = Math.trunc(Math.random()*100)
return function inner() {
console.log(`The secret number is ${secret}.`)
}
}
const f = foo() // `secret` is not directly accessible from outside `foo`
f() // The only way to retrieve `secret`, is to invoke `f`
换句话说:在 JavaScript 中,函数携带对私有“状态框”的引用,只有它们(以及在同一词法环境中声明的任何其他函数)才能访问该引用。这个状态框对于函数的调用者是不可见的,为数据隐藏和封装提供了一个很好的机制。
请记住:JavaScript 中的函数可以像变量(一等函数)一样传递,这意味着这些功能和状态的配对可以在您的程序中传递:类似于您在 C++ 中传递类的实例的方式。
如果 JavaScript 没有闭包,则必须在函数之间显式传递更多状态,从而使参数列表更长且代码更嘈杂。
因此,如果您希望函数始终可以访问私有状态,则可以使用闭包。
...而且经常我们确实希望将状态与函数相关联。例如,在 Java 或 C++ 中,当您向类添加私有实例变量和方法时,您将状态与功能相关联。
在 C 和大多数其他常见语言中,在函数返回后,所有局部变量都不再可访问,因为堆栈帧被破坏。在 JavaScript 中,如果你在另一个函数中声明一个函数,那么外部函数的局部变量在从它返回后仍然可以访问。这样一来,在上面的代码,secret
仍然可用的函数对象inner
,之后它已经从返回foo
。
闭包的使用
当您需要与函数关联的私有状态时,闭包很有用。这是一个非常常见的场景 - 请记住:JavaScript 直到 2015 年才有类语法,而且它仍然没有私有字段语法。闭包满足了这种需求。
私有实例变量
在以下代码中,该函数toString
关闭了汽车的详细信息。
function Car(manufacturer, model, year, color) {
return {
toString() {
return `${manufacturer} ${model} (${year}, ${color})`
}
}
}
const car = new Car('Aston Martin','V8 Vantage','2012','Quantum Silver')
console.log(car.toString())
函数式编程
在以下代码中,该函数inner
在fn
和 上关闭args
。
function curry(fn) {
const args = []
return function inner(arg) {
if(args.length === fn.length) return fn(...args)
args.push(arg)
return inner
}
}
function add(a, b) {
return a + b
}
const curriedAdd = curry(add)
console.log(curriedAdd(2)(3)()) // 5
面向事件的编程
在下面的代码中,函数onClick
关闭变量BACKGROUND_COLOR
。
const $ = document.querySelector.bind(document)
const BACKGROUND_COLOR = 'rgba(200,200,242,1)'
function onClick() {
$('body').style.background = BACKGROUND_COLOR
}
$('button').addEventListener('click', onClick)
<button>Set background color</button>
module化
在以下示例中,所有实现细节都隐藏在立即执行的函数表达式中。函数tick
和toString
关闭它们完成工作所需的私有状态和函数。闭包使我们能够module化和封装我们的代码。
let namespace = {};
(function foo(n) {
let numbers = []
function format(n) {
return Math.trunc(n)
}
function tick() {
numbers.push(Math.random() * 100)
}
function toString() {
return numbers.map(format)
}
n.counter = {
tick,
toString
}
}(namespace))
const counter = namespace.counter
counter.tick()
counter.tick()
console.log(counter.toString())
例子
示例 1
这个例子表明局部变量没有在闭包中复制:闭包维护对原始变量本身的引用。就好像堆栈帧在外部函数退出后仍然存在于内存中一样。
function foo() {
let x = 42
let inner = function() { console.log(x) }
x = x+1
return inner
}
var f = foo()
f() // logs 43
示例 2
在下面的代码中,三个方法log
、increment
和update
都关闭在同一个词法环境中。
每次createObject
调用时,都会创建一个新的执行上下文(堆栈帧),并创建一个全新的变量x
和一组新的函数(log
等),这些函数会关闭这个新变量。
function createObject() {
let x = 42;
return {
log() { console.log(x) },
increment() { x++ },
update(value) { x = value }
}
}
const o = createObject()
o.increment()
o.log() // 43
o.update(5)
o.log() // 5
const p = createObject()
p.log() // 42
示例 3
如果您正在使用 using 声明的变量var
,请注意您了解要关闭的变量。使用声明的变量var
被提升。由于引入了let
和,这在现代 JavaScript 中已经不是什么问题了const
。
在下面的代码中,每次循环时,inner
都会创建一个新函数,它关闭i
. 但是因为var i
是在循环外提升的,所有这些内部函数都关闭了同一个变量,这意味着i
(3)的最终值被打印了 3 次。
function foo() {
var result = []
for (var i = 0; i < 3; i++) {
result.push(function inner() { console.log(i) } )
}
return result
}
const result = foo()
// The following will print `3`, three times...
for (var i = 0; i < 3; i++) {
result[i]()
}
最后的要点:
- 每当在 JavaScript 中声明一个函数时,都会创建闭包。
function
从另一个函数内部返回 a是闭包的经典示例,因为外部函数内部的状态对于返回的内部函数是隐式可用的,即使在外部函数完成执行之后也是如此。- 每当您
eval()
在函数内部使用时,都会使用闭包。文本eval
可以引用函数的局部变量,在非严格模式下,你甚至可以使用eval('var foo = …')
. - 当您
new Function(…)
在函数内使用( Function 构造函数) 时,它不会关闭其词法环境:而是关闭全局上下文。新函数不能引用外部函数的局部变量。 - JavaScript 中的闭包就像在函数声明点保留对作用域的引用(而不是副本),而后者又保留对其外部作用域的引用,依此类推,一直到顶部的全局对象作用域链。
- 声明函数时会创建一个闭包;这个闭包用于在调用函数时配置执行上下文。
- 每次调用函数时都会创建一组新的局部变量。
链接
- Douglas Crockford使用闭包模拟对象的私有属性和私有方法。
- 如果您不小心,闭包如何导致 IE 中的内存泄漏的一个很好的解释。
- 关于JavaScript 闭包的MDN 文档。
JavaScript 中的每个函数都维护一个指向其外部词法环境的链接。词法环境是范围内所有名称(例如变量、参数)及其值的映射。
因此,每当您看到该function
关键字时,该函数内的代码都可以访问该函数外声明的变量。
function foo(x) {
var tmp = 3;
function bar(y) {
console.log(x + y + (++tmp)); // will log 16
}
bar(10);
}
foo(2);
这将记录,16
因为函数bar
关闭了参数x
和变量tmp
,这两者都存在于外部函数的词法环境中foo
。
Functionbar
连同它与函数的词法环境的链接foo
是一个闭包。
函数不必为了创建闭包而返回。仅仅凭借它的声明,每个函数都在其封闭的词法环境上关闭,形成一个闭包。
function foo(x) {
var tmp = 3;
return function (y) {
console.log(x + y + (++tmp)); // will also log 16
}
}
var bar = foo(2);
bar(10); // 16
bar(10); // 17
上面的函数也会记录 16,因为里面的代码bar
仍然可以引用参数x
和变量tmp
,即使它们不再直接在作用域中。
但是,由于tmp
仍然在 内部bar
的闭包中徘徊,因此可以增加它。每次调用时它都会增加bar
。
最简单的闭包例子是这样的:
var a = 10;
function test() {
console.log(a); // will output 10
console.log(b); // will output 6
}
var b = 6;
test();
调用 JavaScript 函数时,ec
会创建一个新的执行上下文。连同函数参数和目标对象,这个执行上下文还接收到调用执行上下文的词法环境的链接,这意味着在外部词法环境中声明的变量(在上面的例子中,a
和b
)都可以从 获得ec
。
每个函数都会创建一个闭包,因为每个函数都有一个指向其外部词法环境的链接。
请注意,变量本身在闭包中是可见的,而不是副本。
前言:这个答案是在问题是:
就像老 Albert 说的:“如果你不能向一个 6 岁的孩子解释它,你自己真的不明白。”我试图向一个 27 岁的朋友解释 JS 闭包,但完全失败了。
任何人都可以认为我 6 岁并且对那个主题很感兴趣吗?
我很确定我是唯一试图从字面上理解最初问题的人之一。从那以后,这个问题已经发生了好几次变化,所以我的回答现在可能看起来非常愚蠢和不合适。希望故事的总体思路对某些人来说仍然很有趣。
在解释困难的概念时,我非常喜欢类比和隐喻,所以让我尝试讲一个故事。
曾几何时:
有一个公主...
function princess() {
她生活在一个充满冒险的奇妙世界。她遇到了她的白马王子,骑着独角兽环游了她的世界,与龙战斗,遇到了会说话的动物,以及许多其他奇妙的事情。
var adventures = [];
function princeCharming() { /* ... */ }
var unicorn = { /* ... */ },
dragons = [ /* ... */ ],
squirrel = "Hello!";
/* ... */
但她总是不得不回到她沉闷的家务和大人世界。
return {
她经常向他们讲述她作为公主最近的奇妙冒险。
story: function() {
return adventures[adventures.length - 1];
}
};
}
但他们看到的只是一个小女孩……
var littleGirl = princess();
...讲述关于魔法和幻想的故事。
littleGirl.story();
即使大人知道真正的公主,他们也永远不会相信独角兽或龙,因为他们永远看不到它们。大人说,他们只存在于小女孩的想象之中。
但我们知道真正的真相;那个抱着公主的小女孩……
……真是个公主,里面有一个小女孩。
认真对待这个问题,我们应该找出一个典型的 6 岁儿童的认知能力,尽管不可否认,对 JavaScript 感兴趣的人并不是那么典型。
关于 儿童发展:5 到 7 年它说:
您的孩子将能够遵循两步指导。例如,如果您对您的孩子说,“去厨房给我拿一个垃圾袋”,他们将能够记住那个方向。
我们可以用这个例子来解释闭包,如下:
厨房是一个闭包,它有一个名为 的局部变量
trashBags
。厨房里有一个函数叫做getTrashBag
获取一个垃圾袋并返回它。
我们可以在 JavaScript 中这样编码:
function makeKitchen() {
var trashBags = ['A', 'B', 'C']; // only 3 at first
return {
getTrashBag: function() {
return trashBags.pop();
}
};
}
var kitchen = makeKitchen();
console.log(kitchen.getTrashBag()); // returns trash bag C
console.log(kitchen.getTrashBag()); // returns trash bag B
console.log(kitchen.getTrashBag()); // returns trash bag A
进一步解释闭包为何有趣的要点:
- 每次
makeKitchen()
调用时,都会创建一个具有自己单独的trashBags
. - 该
trashBags
变量是每个厨房内部的局部变量,外部不可访问,但该getTrashBag
属性的内部函数确实可以访问它。 - 每个函数调用都会创建一个闭包,但是除非可以从闭包外部调用可以访问闭包内部的内部函数,否则不需要保留闭包。在
getTrashBag
这里用函数返回对象就是这样做的。
稻草人
我需要知道一个按钮被点击了多少次,并在每三次点击时做一些事情......
相当明显的解决方案
// Declare counter outside event handler's scope
var counter = 0;
var element = document.getElementById('button');
element.addEventListener("click", function() {
// Increment outside counter
counter++;
if (counter === 3) {
// Do something every third time
console.log("Third time's the charm!");
// Reset counter
counter = 0;
}
});
<button id="button">Click Me!</button>
现在这将起作用,但它确实通过添加一个变量侵入了外部范围,其唯一目的是跟踪计数。在某些情况下,这会更可取,因为您的外部应用程序可能需要访问此信息。但在这种情况下,我们只更改每三次点击的行为,因此最好将此功能包含在事件处理程序中。
考虑这个选项
var element = document.getElementById('button');
element.addEventListener("click", (function() {
// init the count to 0
var count = 0;
return function(e) { // <- This function becomes the click handler
count++; // and will retain access to the above `count`
if (count === 3) {
// Do something every third time
console.log("Third time's the charm!");
//Reset counter
count = 0;
}
};
})());
<button id="button">Click Me!</button>
注意这里的一些事情。
在上面的例子中,我使用了 JavaScript 的闭包行为。此行为允许任何函数无限期地访问其创建的范围。为了实际应用这一点,我立即调用了一个返回另一个函数的函数,并且因为我返回的函数可以访问内部计数变量(由于上面解释的闭包行为),这会导致私有范围供结果使用功能……没那么简单?让我们稀释它...
一个简单的单线闭合
// _______________________Immediately invoked______________________
// | |
// | Scope retained for use ___Returned as the____ |
// | only by returned function | value of func | |
// | | | | | |
// v v v v v v
var func = (function() { var a = 'val'; return function() { alert(a); }; })();
返回函数之外的所有变量对返回函数都是可用的,但不能直接对返回函数对象可用...
func(); // Alerts "val"
func.a; // Undefined
得到它?因此,在我们的主要示例中,count 变量包含在闭包中并且始终可供事件处理程序使用,因此它从单击到单击都保持其状态。
此外,这个私有变量状态是完全可访问的,用于读取和分配给它的私有范围变量。
你去吧;你现在完全封装了这种行为。
完整的博客文章(包括 jQuery 考虑因素)