YDKJS:做用域与闭包

时间  2019-12-13
标签 ydkjs 闭包 繁體版
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什么是做用域

做用域是一组定义在何处储存变量以及如何访问变量的规则。javascript

编译器

javascript 是编译型语言。可是与传统编译型语言不一样，它是边编译边执行的。编译型语言通常从源码到执行会经历三个步骤：java

  • 分词／词法分析jquery

    将一连串字符串打断成有意义的片断，成为 token（记号）。数组

  • 解析数据结构

    将一个 token 流（数组）转化为一个嵌套元素的树，即抽象语法树（AST）。闭包

  • 代码生成ide

    将抽象语法树转化为可执行的代码。实际上是转化成机器指令。函数

好比var a = 1的编译过程：工具

  1. 分词／词法分析： var a = 1这段程序可能会被打断成以下 token：var、a、=、1，空格保留与否得看其是否具备意义。

  2. 解析：将第一步的 token 造成抽象树：大体以下：性能

    变量声明: {
    标识符: a
    赋值表达式: {
        数字字面量: 1
    }
}

  3. 代码生成： 转化成机器命令：建立一个称为 a 的变量，并分配内存，存入一个值为数字 1。

理解做用域

做用域就是经过标识符名称查询变量的一组规则。

代码解析运行中的角色：

  • 引擎

    负责代码的编译和程序的执行。

  • 编译器

    协助引擎，主要负责解析和代码生成。

  • 做用域

    协助引擎，收集并维护一张全部被声明的标识符（变量）的列表，并对当前执行的代码如何访问这些变量强制实施一组严格的规则。

好比var a = 1的运行：

  1. 编译器遇到var a，会首先让做用域去查询 a 是否已经存在，存在则忽略，不存在，则让做用域建立它；
  2. 编译器遇到a = 1，会编译成引擎稍后须要运行的代码；
  3. 引擎执行编译后的代码，会让当前查看是否存在变量a能够访问，存在则引用这个变量，不存在则查看其余其余。

上面过程当中，引擎会对变量进行查询，而查询分为 RHS（right-hand Side）查询 和 LHS（left-hand Side）查询，它们根据变量出如今赋值操做的左手边仍是右手边来判断查询方式。

  • RHS

    变量在赋值的右手边时采用这种方式查询，查不到会抛出错误 referenceError

  • LHS

    变量在赋值的左手边时采用这种方式查询，在非严格模式下，查不到会再顶层做用域建立这个变量

嵌套的做用域

实际工做中，一般会有多于一个的做用域须要考虑，会存在做用域嵌套在其余做用域中的状况。

嵌套做用域的规则：

从当前做用域开始查找，若是没有，则向上走一级继续查找，以此类推，直至到了最外层全局做用域，不管找到与否，都会中止。

词法做用域

做用域的工做方式通常有俩种模型：词法做用域和动态做用域。javascript 所采用的是词法做用域。

词法分析时

词法做用域是在词法分析时被定义的做用域。

上述定义的潜在含义即：词法做用域是基于写程序时变量和做用域的块儿在何处被编写所决定的。公认的最佳实践是将词法做用域看做是仅仅依靠词法的。

查询变量：

引擎查找标识符时会在当前做用域开始一直向最外层做用域查找，一旦匹配到第一个，做用域查询便中止。

相同名称的标识符能够在嵌套做用域的多个层中被指定，这成为“遮蔽”。

无论函数是从哪里被调用、如何调用，它的词法做用域是由这个函数被声明的位置惟一定义的。

欺骗词法做用域

javascript 提供了在运行时修改词法做用域的机制——with 和 eval，它们会欺骗词法做用域。实际工做中，这种作法并不被推荐，应当尽可能避免使用。

欺骗词法做用域会致使更低下的性能。

引擎在编译阶段会对代码作许多优化工做，好比静态地分析代码。但若是代码存在 eval 和 with，致使词法做用域的不固定行为，这一切的优化都有可能毫无心义，因此引擎就会简单地不作任何优化。

  1. eval

eval函数接收一个字符串做为参数，并在运行时将该字符串的内容在当前位置运行。

function foo(str, a) {
    eval(str); // 做弊！
    console.log(a, b);
}

var b = 2;
foo("var b = 3", 1); //1,3

上面的代码，var b = 3会再 eval 位置运行，从而在 foo 做用域内建立了变量b。当console.log(a,b)调用发生时，引擎会直接访问 foo 做用域内的b，而不会再访问外部的b变量。

注意：使用严格模式，在 eval 中做出的声明不会实际上修改包围他的做用域

  1. with

咱们一般使用 with 来引用一个对象的多个属性。

var obj = {
    a: 1,
    b: 2,
    c: 3
};

with (obj) {
    a = 3;
    b = 4;
    c = 5;
}

console.log(obj); //{a: 3, b: 4, c: 5}

可是，with 会作的事，比这要多得多。

var o1 = { a: 3 };
var o2 = { b: 3 };

function foo(obj) {
    with (obj) {
        a = 2;
    }
}

foo(o1);
console.log(o1.a); //2

foo(o2);
console.log(o2.a); // undefined
console.log(a); // 2  全局做用域泄漏

with 语句接受一个对象，并将这个对象视为一个彻底隔离的词法做用域。

可是 with 块内部的一个普通的var声明并不会归于这个with块儿的做用域，而是归于包含它的函数做用域。

因此，上面代码执行foo(o2)时，在执行到 a = 2 时，引擎会进行 LHS查找，可是一直到最外层都没有找到 a 变量，因此会在最外层建立这个变量，这里就形成了做用域泄漏。

函数与块做用域

javascript 中是否是只能经过函数建立新的做用域，有没有其余方式／结构建立做用域？

函数中的做用域

javascript 拥有基于函数的做用域

函数做用域支持着这样的想法：全部变量都属于函数，而去贯穿整个函数均可以使用或重用（包括嵌套的做用域中）。

这样以来，一个声明出如今做用域何处是可有可无的。

隐藏标识符于普通做用域

咱们能够经过将变量和函数围在一个函数的做用域中来“隐藏”它们。

为何须要“隐藏”变量和函数？

若是容许外围的做用域访问一个工做的私有细节，不只不必，并且多是危险的。因此软件设计中有一个最低权限原则原则：

最低权限原则：也称“最低受权”／“最少曝光”，在软件设计中，好比一个模块／对象的 API，你应当只暴露所须要的最低限度的东西，而隐藏其余一切。

将变量和函数隐藏能够避免多个同名但用处不一样的标识符之间发生无心的冲突，从而致使值被意外的覆盖。

实际可操做的方式：

  1. 全局命名空间

    在引用多个库时，若是他们没有隐藏内部／私有函数和变量，那么它们十分容易出现相互冲突。因此，这些库一般会在全局做用域中使用一个特殊的名称来建立一个单读的变量声明。它常常是一个对象，而后这个对象被用做这个库一个命名空间，全部要暴露出来的功能都会做为属性挂载在这个对象上。

    好比，Jquery 的对象就是 jquery/$;

  2. 模块管理

    实现命名冲突的另外一种方式是模块管理。

函数做为做用域

声明一个函数，能够拿来隐藏函数和变量，但这种方式同时也存在着问题：

  • 不得不声明一个命名函数，这个函数的标识符名称自己就污染了外围做用域
  • 不得不经过名称明确地调用这个函数

不须要名称，又能自动执行的，js 刚好提供了这样一种方式。

(function(){
    ...
})()

上面的代码使用了匿名函数和当即调用函数表达式：

  1. 匿名函数

函数表达式能够匿名，函数声明不能匿名。

匿名函数的缺点：

  • 在栈中没有有用的名称能够表示，调试困难；
  • 想要递归本身（arguments.callee）或者解绑事件处理器变得麻烦
  • 更不易代码阅读

最佳的方式老是命名你的函数表达式。

  1. 当即调用函数表达式

经过一个()，咱们能够将函数做为表达式。末尾再加一个括号能够执行这个函数表达式。这种模式被成为 IIFE（当即调用函数表达式；Immediately Invoked Function Expression）

块做为做用域

大部门语言都支持块级做用域，从而将信息隐藏到咱们的代码块中，块级做用域是一种扩展了最低权限原则的工具。

可是，表面上看来 javascript 没有块级做用域。

for (var i = 0; i < 10; i++) {
    console.log(i);
}
console.log(i); // 10 变量i被划入了外围做用域中
if (true) {
    var bar = 9;
    console.log(bar); //9
}
console.log(bar); //9 // 变量bar被划入了外围做用域中

但也有特殊状况：

  • with

    它从对象中建立的做用域仅存在于这个 with 语句的生命周期中。

  • try/catch

    ES3 明确指出 try/catch 中的 cathc 子语句中声明的变量，是属于 catch 块的块级做用域。

    try {
    var a = 1;
} catch (e) {
    var c = 2;
}
console.log(a); //1
console.log(c); //undefined

  • let/const

    let 将变量声明依附在它所在的块儿（一般是{...}）做用域中。

    • 隐含使用现存得块儿
    if (true) {
    let bar = 1;
    console.log(bar); //1
}
console.log(bar); // ReferenceError
    • 建立明确块儿
    if (true) {
    {
        // 明确的块儿
        let bar = 1;
        console.log(bar); //1
    }
}
console.log(bar); // ReferenceError

    const 也建立一个块级做用域，可是它的值是固定的（常量）。

    注意： let/const 声明不进行变量提高。

块级做用域的用处：

  1. 垃圾回收

    能够处理闭包和释放内存的垃圾回收。

    function process() {
    // do something
}
var bigData = {...}; // 大致量数据
process(bigData);
var btn = document.getElementById('btn');
btn.addEventListener("click",function(e){
    console.log('btn click');
})

    点击事件的回调函数根本不须要 bigData 这个大致量数据。理论上讲，在执行完 process 函数后，这个消耗巨大内存的数据结构应该被做为垃圾而回收。然而由于 click 函数在整个函数做用域上拥有一个闭包，bigData 将会仍然保持一段事件。

    块级做用域能够解决这个问题：

    function process() {
   // do something
}
{
   let bigData = {...}; // 大致量数据
   process(bigData);
}
var btn = document.getElementById('btn');
btn.addEventListener("click",function(e){
   console.log('btn click');
})

  2. 循环

    对每一次循环的迭代从新绑定。

    for (let i = 0; i < 10; i++) {
    console.log(i);
}
console.log(i); // ReferenceError

    也能够这样：

    {
    let j;
    for (j = 0; i < 10; i++) {
        let i = j; // 每次迭代从新绑定
        console.log(i);
    }
}

提高

函数做用域仍是块级做用域的行为都依赖于一个相同的规则： 在一个做用域中声明的任何变量都附着在这个做用域上。

可是出现一个做用域内各类位置的声明如何依附做用域？

先有鸡仍是先有蛋？

咱们倾向于认为代码是自上而下地被解释执行的。这大体上是对的，但也有一部分并不是如此。

a = 2;
var a;
console.log(a); // 2

若是代码自上而下的解释运行，预期应该输出 undefined ，由于 var a 在 a = 2 以后，应该从新定义了变量 a。显然，结果并非如此。

console.log(a); // undefined
var a = 2;

从上面的例子上，你也许会猜想这里会输出 2，或者认为这里会致使一个 ReferenceError 被抛出。不幸的是，结果倒是 undefined。

代码究竟如何执行，是先有声明仍是赋值？

编译器再次袭来

咱们知道，引擎在 javascript 执行代码以前会先对代码进行编译，编译的其中一个工做就是找到全部的声明，并将它关联在合适的做用域上。

因此，在咱们的代码被执行前，全部的声明，包括变量和函数，都会被首先处理。

对于var a = 2，咱们认为是一个语句，但 javascript 实际上认为这是俩个语句：var a 和 a = 2。第一句（声明）会在编译阶段处理，第二句（赋值）会在执行阶段处理。

知道了这些，我想对于上一节的疑惑也就迎刃而解了：先有声明，后有赋值。

注意：提高是以做用域为单位的

函数声明会被提高，可是表达式不会。

foo(); // 1
goo(); // TypeError

function foo() {
    console.log(1);
}

var goo = function() {
    console.log(2);
};

变量 goo 被提高了，但表达式没有，因此调用 goo 时，goo 的值为 undefined。因此会报 TypeError。

函数优先

函数声明和变量都会提高。可是函数享有更高的优先级。

console.log(typeof foo); // function

var foo = 2;

function foo() {
    console.log(1);
}

从上面代码能够看出，结果输出 function 而不是 undefined 。说明函数声明优先于变量。

重复声明，后面的会覆盖前面的。

做用域闭包

必需要对做用域有健全和坚实的理解才能理解闭包。

启蒙

在 javascript 中闭包无处不在，你只是必须认出它并接纳它。它是依赖于词法做用域编写代码而产生的结果。

事实真相

闭包就是函数可以记住并访问它的词法做用域，即便当这个函数在他的词法做用域以外执行时

function foo() {
    var a = 2;
    function bar() {
        console.log(2);
    }
    bar();
}

这种形式算闭包吗？技术上算，它实现了闭包，函数 bar 在函数 foo 的做用域上有一个闭包，即 bar 闭住了 foo 的做用域。可是在上面代码中并非能够严格地观察到。

function foo() {
    var a = 2;
    function bar() {
        console.log(2);
    }
    return bar;
}
var baz = foo();
baz(); //2  这样使用才算真正意义上的闭包

bar 对于 foo 内的做用域拥有此法做用域访问权，当咱们调用 foo 以后返回 bar 的引用。按理来讲，foo 执行事后，咱们通常会指望 foo 的整个内部做用域消失，由于垃圾回收机制会自动回收再也不使用的内存。但 bar 拥有一个词法做用域的闭包，覆盖着 foo 的内部做用域，闭包为了能使 bar 在之后的任意时刻能够引用这个做用域而保持的它的存在。

因此，bar 在词法做用域以外依然拥有对那个做用域的引用，这个引用称为闭包。

闭包使一个函数能够继续访问它在编写时被定义的词法做用域。

var a = 2;

function bar() {
    console.log(a);
}

function foo(fn) {
    fn(); // 发现闭包！
}

foo(bar);

上面的代码，函数做为参数被传递，实际上这也是一种观察／使用闭包的例子。

不管咱们使用什么方法将一个函数传送到它的词法做用域以外，它都将维护一个指向它被声明时的做用域的引用。

循环 + 闭包

for (var i = 1; i <= 5; i++) {
    setTimeout(function timer() {
        console.log(i); // 5
    }, i * 1000);
}

这段代码的预期是每隔一秒分别打印数字：1，2，3，4，5。可是咱们执行后发现结果一共输出了 5 次 6。

为何达不到预期的效果？

定时器的回调函数会在循环完成以后执行（详见事件循环机制）。而 for 不是块级做用域，因此每次执行 timer 函数的时候，它们的闭包都在全局做用域上。而此时全局做用域环境中的变量 i 的值为 6。

咱们的代码缺乏了什么？

由于每个 timer 函数执行的时候都是使用全局做用域，因此访问的变量必然是一致的，因此想要达到预期的结果，咱们必须为每个 timer 函数建立一个私有做用域，并在这个私有做用域内存在一个可供回调函数访问的变量。如今咱们来改写一下：

for (var i = 1; i <= 5; i++) {
    (function() {
        let j = i;
        setTimeout(function() {
            console.log(j); // 1,2,3,4,5
        }, i * 1000);
    })();
}

咱们使用 IIFE 为每次迭代建立新的做用域，而且保存每次迭代须要的值。

其实这里主要用到的原理是使用块级做用域，因此，理论上还有其余方式能够实现，好比：with，try/catch,let/const，你们均可以尝试下哦。

模块

模块也利用了闭包的力量。

function coolModule() {
    var something = "cool";
    function doSomething() {
        console.log(something);
    }

    return {
        doSomething: doSomething
    };
}

var foo = coolModule()
foo.doSomething() // cool
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