JavaScript的“闭包”到底是什么(2)
我的上篇博客标题不对,造成一些误解。我认为博客的宗旨不是背教科书,而是分享研发心得。我的上篇标题因该改成“JavaScript 闭包的一个议题:它对outer scope 的影响”,因为我没有严格地去分析闭包的定义,而是分析了实现闭包的其中一个语义问题。
讲清楚闭包是件麻烦事,我也没有看到什么关于JavaScript的权威性著作(比如像C++语言有 Bjarne Stroustrup的C++ programming language)。所以除了苦读JavaScript语言国际标准《Standard ECMA-262 specification》,我无法推荐一个论述“闭包”的最好的教材。
网友“穆己”的“scope chaining”的确是比较接近实质,但也不全面。我只好抛砖引玉,再做一次企图。
闭包的含义包含了下列三个主要概念:
Lexical Scope and Scope Chain
Lexical Scope的概念并不是Javacript发明,但是它作为JavaScript函数的组成部分,是一个在“传统”函数概念上的附加值。
传统函数(C, C++, Java, C#等)的lexical scope 和runtime scope 是一样的。JavaScript 的lexical scope指的是函数定义时的“环境”,而不是函数运行时的环境。
对于一个特定函数来说,其”自由变量”是这个函数闭包中需要俘获的主要内容。自由变量(本函数没有定义的变量)的lexical capture(俘获)顺序是 (也就是scope chaining 的顺序):
A, 母函数的local 变量
B. 母函数的input argument
C.在母函数的母函数中重复A,B,直到最顶层(GLOBAL scope)
在下面 的 myObj 的定义中:
var x = 1000; // line 0
function myObj(x, y) { // Line1
this.func1 = function() { // Line2
x++;
y --;
}
this.get1 = function ()
{
return x;
}
this.get2 = function ()
{
return y;
}
var x = 0; // Line 3
}
myObj.prototype.AddTwo = function(z)
{
return this.get1() + this.get2() + z;
}
var m1 = new myObj(10, 20); // Line 4
var m2 = new myObj(30, 70); // Line 5
console.log('m1.x: ' + m1.get1()); // Line 6
console.log('m1.y: ' + m1.get2()); // Line 7
console.log('m2.x: ' + m2.get1()); // Line 8
console.log('m2.y: ' + m2.get2()); // Line 9
对于上面的例子,如果不是lexical scope, line 6 ~ line 9 打印的应该是10, 20, 30, 70。
但是因为lexical scope俘获顺序,x 是0(见line 3), 所以打印的是:0, 20, 0, 70。
注释掉line3,根据俘获顺序,打印的就成了10, 20, 30, 70。
把myObj(x, y)改成myObj(z, y),打印的就成了1000, 20, 1000, 70。其中 1000是从global里(Line 0)俘获的。
Lexical 俘获是在parsing stage进行的
上面的俘获顺序必须在函数的parsing阶段进行。函数的数据结构中在parsing后已经包含了所有“俘获变量的reference”,运行阶段不会改变了。这就是为什么上面的line 3定义的可以优先于input 参数x的原因。若是执行时capture, line 3 是在函数的定义之后,该capture的因该说是input 参数x了。
C,C++等编译语言是直接翻译成native 函数的,所有的函数运行信息都靠stack frame来动态获取。唯一和闭包有所接近的概念是“全程变量(global variable)”. 这些global变量在编译时也都转换成内存地址,运行时可以“就地解决”,无需一个独立的闭包。这些函数不是object,不需动态生成,所以无需一个“静态`”的闭包。
JavaScript之所以需要一个独立的闭包,本人认为是因为所有的JavaScript都是object,可以“动态生成”,但是定义(第一道parsing)却是静态的,这个“静态”的部分需要闭包,动态的部分和传统函数一样,靠runtime context 支撑。
这种“实现上的复杂性”,是为了闭包所带来的,处理异步事件时的方便付出的代价。
Lexical 俘获是reference不是value
这是我的上篇博客想要强调的地方。如果上面的myObj执行时,如果俘获的是x的值,那么这三个函数func1,get1,get2就不会有任何联系了。
因为俘获的是x的reference, 所以上面三个函数所看到的x是同一个变量。
这一点很重要,因为JavaScript中的local 变量并不是都是heap中的。起码 GOOGLE V2 就不是。但是上面line 3 的x必须在heap中“出生和生活”,否则func1,get1,get2就会在已经毁灭了的stack 变量x上工作,使得上面的程序变得毫无意义了。
也就是说,闭包的runtime代价是将所被闭包的变量从stack中转到heap中。
总结
我认为,只有弄懂了闭包的上诉三个概念,才可以在闭包的应用上立于不败之地。
2014-8-26 于西雅图
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