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JavaScript 闭包如何工作?

2008-09-21
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对于了解闭包所包含的概念(例如函数、变量等),但不了解闭包本身的人,您将如何解释 JavaScript 闭包?

我已看到 Wikipedia 上提供的 Scheme 示例 ,但不幸的是,它并没有帮助。

3个回答

闭包是以下项的配对:

  1. 函数和
  2. 对该函数的外部作用域(词法环境)的引用

词法环境是每个执行上下文(堆栈框架)的一部分,是标识符(即局部变量名)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。此引用使函数内的代码能够“看到”在函数外部声明的变量,无论何时何地调用该函数。

如果一个函数被另一个函数调用,而该函数又被另一个函数调用,则会创建对外部词法环境的引用链。此链称为作用域链。

在下面的代码中, inner 与调用 foo 时创建的执行上下文的词法环境形成一个闭包, 封闭 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)才可以访问。此状态框对于函数调用者是不可见的,从而提供了一种出色的数据隐藏和封装机制。

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程序中传递,类似于在 C++ 中传递类的实例的方式。

如果 JavaScript 没有闭包,那么就必须在函数之间 显式 传递更多状态,从而使参数列表更长、代码更嘈杂。

因此,如果您希望函数始终能够访问私有状态,则可以使用闭包。

...并且我们经常 确实 希望将状态与函数关联起来。例如,在 Java 或 C++ 中,当您向类添加私有实例变量和方法时,您就是将状态与功能关联起来。

在 C 和大多数其他常用语言中,函数返回后,所有局部变量都不再可访问,因为堆栈框架已被破坏。在 JavaScript 中,如果您在另一个函数中声明一个函数,则外部函数的局部变量在从该函数返回后仍可访问。这样,在上面的代码中, secret 在从 foo 返回后仍可供函数对象 inner 使用。

闭包的用途

每当您需要与函数关联的私有状态时,闭包都很有用。这是一种非常常见的情况 - 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。闭包满足了这一需求。

私有实例变量

在下面的代码中,函数 toString 封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

在下面的代码中,函数 inner 覆盖了 fnargs

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 覆盖了变量 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>

模块化

在下面的示例中,所有实现细节都隐藏在立即执行的函数表达式中。函数 ticktoString 覆盖了完成工作所需的私有状态和函数。闭包使我们能够模块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())

示例

示例 1

此示例表明,闭包中未复制局部变量:闭包保留对原始变量 本身 的引用。就好像堆栈框架在外部函数退出后仍保留在内存中一样。

function foo() {
  let x = 42
  let inner = () => console.log(x)
  x = x + 1
  return inner
}

foo()() // logs 43

示例 2

在下面的代码中,三个方法 logincrementupdate 都覆盖相同的词法环境。

每次调用 createObject 时,都会创建一个新的执行上下文(堆栈框架),并创建一个全新的变量 x 和一组新函数( log 等),这些函数会覆盖这个新变量。

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

如果您使用通过 var 声明的变量,请仔细了解要覆盖哪个变量。使用 var 声明的变量会被提升。由于引入了 letconst ,在现代 JavaScript 中,这个问题不再那么严重。

在下面的代码中,每次循环时,都会创建一个新的函数 inner ,该函数在 i 上闭合。但是因为 var i 被提升到循环外部,所以所有这些内部函数都覆盖同一个变量,这意味着 i 的最终值 (3) 被打印了三次。

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]() 
}

最后几点:

  • 只要在 JavaScript 中声明一个函数,就会创建闭包。
  • 从另一个函数内部返回一个 function 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而言是隐式可用的,即使在外部函数完成执行之后也是如此。
  • 只要在函数内部使用 eval() ,就会使用闭包。您 eval 中的文本可以引用函数的局部变量,在非严格模式下,您甚至可以使用 eval('var foo = …') 创建新的局部变量。
  • 当您在函数内部使用 new Function(…) 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( 不是 副本),而函数声明点又保留对其外部作用域的引用,依此类推,一直到作用域链顶部的全局对象。
  • 声明函数时会创建一个闭包;此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

2008-09-21

JavaScript 中的每个函数都维护与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,只要您看到 function 关键字,该函数内的代码就可以访问函数外部声明的变量。

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 覆盖了参数 x 和变量 tmp ,这两个变量都存在于外部函数 foo 的词法环境中。

函数 bar 及其与函数 foo 词法环境的链接是一个闭包。

函数不必 return 即可创建闭包。仅凭其声明,每个函数都会封闭其封闭的词法环境,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

上述函数也将记录 16,因为 bar 内的代码仍然可以引用参数 x 和变量 tmp ,即使它们不再直接在范围内。

但是,由于 tmp 仍然在 bar 的闭包内徘徊,因此可以增加它。每次调用 bar 时,它都会增加。

闭包最简单的例子是:

var a = 10;

function test() {
  console.log(a); // will output 10
  console.log(b); // will output 6
}
var b = 6;
test();

当调用 JavaScript 函数时,会创建一个新的执行上下文 ec 。除了函数参数和目标对象之外,此执行上下文还接收指向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, ab )可从 ec 获得。

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 在闭包内可见, 而不是 副本。

2008-09-21

前言:这个答案是在问题为:

Like the old Albert said : "If you can't explain it to a six-year old, you really don't understand it yourself.”. Well I tried to explain JS closures to a 27 years old friend and completely failed.

Can anybody consider that I am 6 and strangely interested in that subject ?

时写的,我很确定我是唯一试图从字面上理解最初问题的人之一。从那时起,这个问题已经多次改变,所以我的答案现在可能看起来非常愚蠢和不合时宜。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,所以让我试着讲一个故事。

从前:

有一位公主......

function princess() {

她生活在一个充满冒险的奇妙世界里。她遇见了白马王子,骑着独角兽环游世界,与恶龙战斗,遇到了会说话的动物,还经历了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那个沉闷的、充满琐事和成年人的世界。

    return {

她经常向他们讲述自己作为公主的最新奇妙冒险。

        story: function() {
            return adventures[adventures.length - 1];
        }
    };
}

但他们所看到的只是一个小女孩……

var littleGirl = princess();

……讲述魔法和幻想的故事。

littleGirl.story();

尽管大人知道真正的公主,但他们永远不会相信独角兽或恶龙的存在,因为他们永远看不到它们。大人们说她们只存在于小女孩的想象中。

但我们知道真正的真相;那个怀揣着公主的小女孩……

……真的是一位怀揣着小女孩的公主。

2011-06-24