javascript 关于闭包的知识点

javascript 关于闭包的认识

　　概念：闭包（closure）是函数对象与变量作用域链在某种形式上的关联，是一种对变量的获取机制。

所以要大致搞清三个东西：函数对象（function object）、作用域链（scope chain）以及它们如何关联（combination）

　　首先要建立一个印象，在js中，几乎所有的东西可以看作对象，除了null和undefined。比如常用的数组对象、日期对象、正则对象等。

    var num = 123; // Number
    var arr = [1,2,3]; // Array
    var str = "hello";  // String

　　数字原始值可以看作Number对象，字符串原始值可看做String对象，数组原始值可看作Array对象。有的原始值还可直接调方法，如数组、正则，有的不行

    [1,2,3].toString();  // 可以
    /\w+/.toString();  // 可以
    123.toString();  // 报错

　　比如数字，当用一个变量名呈接它时，或者加上括号，能够这样用

    var num = 123;
    num.toString();
    123.toString();  // 报错，因解释器当成浮点数来解读
    (123).toString();  // 可以

　　所以，函数也可以是一个对象，函数细说起来又要扯一大堆，毕竟是js精华，简单说这里有用的。函数的定义常见的是

    function fun1(val){  }
    fun1(5);  

    var f1 = function(val){  };  // 定义一个函数赋给变量
    f1(6);
    var f2 = function fun2(){ }; // 或者取一个函数名
    f2();

　　因为函数也是对象、变量，所以可以赋给一个变量（更准确说是赋给左值），在这个变量后面使用()调用运算符就可以调用这个函数了，如f1()。还有一种方式：定义即调用

    var num = (function(val){ return val * val; }(5)); // num为25

　　在定义一个函数体后面加上()和参数（或者没有参数），就是对这个定义的函数进行了调用，直接传入参数5计算并赋值给num，因此num是一个数值变量而不是函数变量。

既然函数是对象，当然也有new关键字的表达式

    var a = new Array(1,2,3);  // 数组的对象创建表达式
    var f = new Function("x", "y", "x = 2 *x; return x + y;");  // 函数对象创建表达式

    var f1 = function(x, y){  // 函数f的函数体类似f1的定义
          x = 2 * x;
          return x + y;
    };

　　函数对象的创建使用了Function关键字，前面的参数均被当做对象创建函数的形参，如这里的x、y，最后一个字符串是函数的函数体，多行函数体仍以;相隔。

很多时候特别是使用jQuery时经常看到函数调用时传递函数，大多数时候直接写匿名函数，也可可传递一个函数变量

    func(index, function(val){
           /* 匿名函数 */
    });
    var f = function(val){ /* 函数变量 */ };
   func1(index, f);

　　既然函数函数是对象，可以赋给一个变量，自然也可以作为返回值了，而且在js中，函数可以嵌套定义。

    function func(){
        return function(x){  // 返回一个函数变量
            return x * x;
        }
    }
    var f = func();
    f(5);  // 对这个函数进行调用
    function func1(){
        function nested1(){   }  // 嵌套定义函数
        function nested2(){   }
    }

　　对函数有个大致了解，说说变量作用域问题，有几个原则：

1. 全局变量拥有全局作用域.

2. 局部变量（一般指定义在函数内部）拥有局部作用域（包括其嵌套的函数）.

3. 在局部变量若跟全局变量重名，优先使用局部变量.

    val = 'value';  // 变量定义可以不用var关键字
    document.write("val=>" + val + "<br/>");

    // g是全局变量，在全局作用域中有效，所以在给g初始化之前就可以访问，只是值是undefined
    document.write("g=>" + g );
    var g = 'google';

　　全局变量的定义，相当于是全局对象的属性，一般我们用this指代这个全局对象，比如在浏览器中运行的时候，它指的是window对象，即当前窗体，在全局作用域中，以下三种访问形式等效

    var g = 'google';
    document.write("g=>" + g + "<br/>");
    document.write("g=>" + this.g + "<br/>");
    document.write("g=>" + window.g + "<br/>");

　　而在函数定义内部访问变量时，遵循同名优先，函数作用域内部总是优先访问，例如

    var scope = "global";
    function func1(){
        var scope = "local";
        console.log(scope);  // local
    };
    func1();
    function func2(){
        scope = 'changed global';  // 如不加var，改变的是全局变量的值
    };
    func2();
    console.log(scope);  // changed global

　　比较有意思的地方是，如果在一个函数内部给一个全局变量赋值时没有加var关键字，如func2，它改变的是全局作用域变量的值！而前面说的this，也有个有意思的地方

    var scope = "global";
    function func(){
        var scope = "local"
        console.log(scope); // local
        console.log(this.scope);  // global
    }
    func();

　　在局部作用域（这里均指函数内部），如果有同名变量，以this引用的话，结果是全局变量，即，在函数内部（注意不是方法，方法一般指对象的属性方法），this指代的是全局的对象。再看一个

    var scope = "global";
    function func(){
        "use strict";   // 开启ECMAScript5严格模式
        console.log(this);  // undefined
        console.log(this.scope);  // 报错：TypeError: scope undefined
    }
    func();

　　在严格模式中，对语法检查更加严格。在一个全局作用域定义的普通函数中，log打印this是undefined，所以this引用scope当然也不存在。

在ECMAScript（为js脚本制定的一个标准）中，强制规定全局作用域定义的变量，是全局对象（比如在浏览器客户端运行时为window，默认的全局中的this关键字也是指它，通常我们说的就是这个）的属性。一般我们把跟某个变量作用域相关的对象为上下文环境（context），比如全局对象this只要涉及环境这类偏底层的东西肯定就是编程语言层面自己规定的。

　　但这个全局对象this限于非严格模式的情况。js允许我们在局部变量的环境中（函数）以this引用全局对象，在严格模式下却没法这样干，也许是它把这个对象给隐藏了，至少目前这样写会报错。

　　正是js的函数有局部作用域的特殊功能---全局作用域无法访问函数中定义的变量，所以在js中，也用函数规定命名空间，相比其他有的语言使用的是namespace关键字，js目前好像是把namespace作为保留字，你的变量的命令不能跟它重名，但没投入使用。

    (function(){
        var name = "Jeff";
        var age = 28;
        var pos = "development";
    }());  // 在函数中定义一堆变量，外边无法访问

　　在一个函数中定义一堆变量，当然得调用它才能生效，这堆变量就限于在这个空间内使用了，好像用得也不多。

　　一个重要的点，一个函数中规定的变量，在这个函数内部所有地方都可访问，包括嵌套函数。所以可以出现下面这个现象

    function func(){
        console.log(num);  // undefined，先于定义访问
        var num = 123;
        console.log(num);  // 123
    }
    func();

　　这种特性有时被称为声明提前（hoisting），相当于这样

    function func(){
        var num;
        console.log(num);  // undefined，先于定义访问
        var num = 123;
        console.log(num);  // 123
    }

　　然后是嵌套函数，只要在函数内定义的，该函数内均能访问，看例子

    function func(){
        var str = "hello";
        function nested1(){  // 第一次嵌套
            str = "nested1";
            function nested2(){ str = "nested2"; }  // 第二次嵌套
            nested2();
        }
        nested1();
        console.log(str);
    }
    func();  // 打印nested2

　　除了明确在函数内定义的变量，还有定义函数时的形参，它们在整个函数内也是可访问的。

　　现在我们大概了解函数也是对象，以及全局、局部作用域，在全局作用域定义的变量，是对应的全局对象的属性，也就是说有个全局对象关联它，就从这点进入作用域链（scope chain）吧，这是理解闭包的基础。

　　在一个局部作用域内，或者说定义的函数，想象它们关联着某个对象，这个对象是随着我们定义这个函数而自动生成的，函数内定义的变量以及函数的形参均是这个对象的属性，所以在这个对象内部总是可以顺利访问到它们，类似于全局变量是全局对象的属性。这种对象关联在定义时就已经决定了，而不是在调用时才形成（这很重要）。

但是我们定义的很多函数都是嵌套的，由外到内每个函数都会有一个对应的自定义对象跟它关联

    var a = "a";
    var name = "Michel";
    function fun(b){
        var c = "c";
        var name = "Clark";
        function nested(d){
            var name = "Bruce";
            var e = "e";
            /* TODO */
        }
        /* TODO */
    }

　　在上面的嵌套函数nested生成一个自定义对象时，fun函数、全局作用域也会生成对象，因此它们可以形成一个对象的列表或者链表，简单的将函数名作为对象名，全局对象用global表示，并且从内嵌函数nested函数出发的话，大概是这样：

　　　　

　　列表上的一组对象定义了这段代码作用域中定义过的变量：即它们的属性。第一个对象的属性是当前函数的形参与内定义变量，第二个对象是它的外部函数的形参与内定义变量，一直到最后是全局对象和它的属性---全局定义的变量，也就是说，当前函数永远在这个列表的最前面，这样才可以保证该函数范围内的变量总是具有最访问高优先级。每次访问变量时便会顺着这个列表查找，这被称为变量解析（variable resolution），如果一直找到列表末尾都找不到对象中的这个属性，会抛一个ReferenceError错误。

　　每个定义的函数对象都会有类似这样一个列表与之关联，它们之间通过这个作用域链相关联，而函数体内定义的变量均可保存在函数作用域内，这是在函数定义时及确定的，这种特性称之为闭包。      通常直接把函数称作闭包，而且理论上来说所有的js函数都是闭包，因为它们都是对象，闭包这种机制让js有能力来“捕捉”变量。第一个例子：

    var scope = "global";
    function func(){
        var scope = "local";
        function nested(){ return scope; }
        return nested();  // 调用并返回scope
    }
    console.log(func());

　　常规的定义和调用，嵌套函数的定义并调用在局部作用域中完成。它打印的是local。再看这个

    var scope = "global";
    function func(){
        var scope = "local";  // 局部变量
        function nested(){ return scope; }
        return nested;  // 返回这个嵌套函数变量
    }
    console.log(func()());  // 在全局作用域中调用局部的嵌套函数

　　前面说过，函数也是变量、对象，也可以作为函数返回值，func不直接返回变量，而返回一个内嵌函数，然后在全局作用域调用这个局部内嵌函数，它会返回什么呢？结果仍为local。由于闭包机制，nested函数在定义时就已经决定了，函数体内的scope变量值是local，这是一种绑定关系，不会随着调用环境的改变而改变，它去对象关联列表中查找按优先级分的话，总是func函数对应的scope值。

　　闭包的功能很强大，看这个例子（例A）

    var integer = (function(){
            var i = 0;
            return function(){ return i++; };
        }());
    console.log(integer());  // 0
    console.log(integer());  // 1
    console.log(integer());  //

　　如果有点C/C++基础的人，初看这个调用结果，很可能会说这个打印的是0,0,0，反正我是很小白的这样想，每次调用完，临时变量i就会被销毁。但是确实有打印0的情况，看下这个（例B）

    function func(){
        var i = 0;
        function nested(){ return i++; }
        return nested();
    }
    console.log(func());  // 0
    console.log(func());  // 0
    console.log(func());  //

　　也就是说，这两个看起来差不多的函数还是有点差别的。

在C/C++中，如果不是全局变量或局部静态变量，只要在局部函数中定义的变量在调用一次完成后就马上被销毁，当然除使用malloc、realloc、new等函数开辟的动态空间除外，这种必须得手动释放，否则容易造成内存泄露。js中是垃圾自动回收机制，某些无用的东西会被自动销毁，在前两个例子中，例A显然没有被销毁，而例B中的变量被销毁了，因为每次调用都是新声明一个i变量。so why?

　　在C中，局部变量被临时保存在一个栈中，先调用的先入栈，后调用的后入栈，调用完从栈订弹出，变量内存被销毁，利用的是栈的后进先出特点。而js依靠的是作用域链，这是一个列表或者链表，并不是栈，没有所谓的压入（push）、弹出（pop）操作，如果说定义时就有一个列表的话，每次调用一个函数时，都会创建一个新的、跟它关联的对象，保存着局部变量，然后把这些对象添加至一个列表中形成作用域链，即便调用同一个函数两次，生成也是两个列表。

当一个函数执行完要返回的时候，便把对应对象从列表中删除，对象中的属性也会被销毁，意味着局部函数中的变量将不复存在，在例B中，return nested()，执行完返回一个值，nested函数再无任何作用，被从列表中删掉了。

　　如果一个局部函数定义了嵌套函数，并且有一个外部引用指向这个嵌套函数，就不会被当做垃圾回收。什么时候会有一个外部引用指向它（内嵌函数）？当它作为返回值（即返回一个函数变量），或者它作为某个对象属性的值存储起来时。不会被当成垃圾回收，它绑定的对象也不会从对象列表中删掉，这个绑定对象的属性和值自然也不会被销毁，自然可以进行复用了。所以再次调用其创建一个新的对象列表时，变量的值是在上一次调用的基础上改变的。

　　例A返回的是一个函数变量，意味着有一个外部引用指向着它：Hey！你可能会被调用哦，我不会删除你的。这样每次i是累加的。类似例A，如果将函数保存为一个对象的属性也不会被删除，例C

    function counter(){
        var n = 5;
        return {
            count: function(){ return n++; },
            reset: function(){ n = 0; }
        };
    }
    var countA = counter();
    console.log(countA.count());  // 5
    console.log(countA.count());  // 6
    console.log(countA.count());  //

　　例C返回一个对象，对象的属性均是函数，也符合上边的情形，所以n值是累加的。这些情况下，通常我们会把类似定义的n称为这个外部函数的私有属性（成员），因为它们运行起来就像是函数的内嵌函数（闭包）共享的东西一样。前面说过，我们有时直接将函数称作闭包，尤其是同一个函数内部定义的函数

    function func(){
        var funArr = [];
        for(var i = 0; i <= 2; ++i)
            funArr[i] = function(){ return i; };
        return funArr;
    }
    var farr = func();
    console.log(farr[0]());
    console.log(farr[1]());
    console.log(farr[2]());

　　可以说：Here we create three closures, they are all defined in one function, so they share access to the variable i。那么它们输出神马？事实是，它们都打印3。它们共享变量，当func执行完时，i的值为3，所有的闭包均共享这个值。这个例子说明闭包的一个重要特点：所有闭包在与作用域链关联时是“活动的”，虽然函数一定义完成，作用域链就随着生成，但是所有闭包均不会单独对作用域内的私有成员（如上例中的i、例C中的n）进行复制一份，不会生成一个静态快照，而是共享，当这个成员的值改变时，它们返回的值也跟着变化。