深刻理解JavaScript闭包(closure)

最近在网上查阅了很多Javascript闭包(closure)相关的资料，写的大可能是很是的学术和专业。对于初学者来讲别说理解闭包了，就连文字叙述都很难看懂。撰写此文的目的就是用最通俗的文字揭开Javascript闭包的真实面目。

1、什么是闭包？

“官方”的解释是：闭包是一个拥有许多变量和绑定了这些变量的环境的表达式（一般是一个函数），于是这些变量也是该表达式的一部分。
相信不多有人能直接看懂这句话，由于他描述的太学术。其实这句话通俗的来讲就是：JavaScript中全部的function都是一个闭包。不过通常来讲，嵌套的function所产生的闭包更为强大，也是大部分时候咱们所谓的“闭包”。看下面这段代码：

function a() {
    var i = 0;
    function b() {
        alert(++i);
    }
    return b;
}
var c = a();
c();

这段代码有两个特色：

1. 函数b嵌套在函数a内部；
2. 函数a返回函数b。

引用关系如图：

这样在执行完var c=a()后，变量c其实是指向了函数b，b中用到了变量i，再执行c()后就会弹出一个窗口显示i的值(第一次为1)。这段代码其实就建立了一个闭包，为何？由于函数a外的变量c引用了函数a内的函数b，就是说：

当函数a的内部函数b被函数a外的一个变量引用的时候，就建立了一个咱们一般所谓的“闭包”。

让咱们说的更透彻一些。所谓“闭包”，就是在构造函数体内定义另外的函数做为目标对象的方法函数，而这个对象的方法函数反过来引用外层函数体中的临时变量。这使得只要目标 对象在生存期内始终能保持其方法，就能间接保持原构造函数体当时用到的临时变量值。尽管最开始的构造函数调用已经结束，临时变量的名称也都消失了，但在目 标对象的方法内却始终能引用到该变量的值，并且该值只能通这种方法来访问。即便再次调用相同的构造函数，但只会生成新对象和方法，新的临时变量只是对应新 的值，和上次那次调用的是各自独立的。

为了更深入的理解闭包，下面让咱们继续探索闭包的做用和效果。

2、闭包有什么做用和效果？

简而言之，闭包的做用就是在a执行完并返回后，闭包使得Javascript的垃圾回收机制GC不会收回a所占用的资源，由于a的内部函数b的执行须要依赖a中的变量。这是对闭包做用的很是直白的描述，不专业也不严谨，但你必定能看懂。理解闭包须要按部就班的过程。
在上面的例子中，因为闭包的存在使得函数a返回后，a中的i始终存在，这样每次执行c()，i都是自加1后alert出i的值。

那么咱们来想象另外一种状况，若是a返回的不是函数b，状况就彻底不一样了。由于a执行完后，b没有被返回给a的外界，只是被a所引用，而此时a也只会被b引用，所以函数a和b互相引用但又不被外界打扰(被外界引用)，函数a和b就会被GC回收。(关于Javascript的垃圾回收机制将在后面详细介绍)

3、闭包的微观世界

若是要更加深刻的了解闭包以及函数a和嵌套函数b的关系，咱们须要引入另外几个概念：函数的执行环境(excution context)、活动对象(call object)、做用域(scope)、做用域链(scope chain)。以函数a从定义到执行的过程为例阐述这几个概念。

1. 当定义函数a的时候，js解释器会将函数a的做用域链(scope chain)设置为定义a时a所在的“环境”，若是a是一个全局函数，则scope chain中只有window对象。
2. 当执行函数a的时候，a会进入相应的执行环境(excution context)。
3. 在建立执行环境的过程当中，首先会为a添加一个scope属性，即a的做用域，其值就为第1步中的scope chain。即a.scope=a的做用域链。
4. 而后执行环境会建立一个活动对象(call object)。活动对象也是一个拥有属性的对象，但它不具备原型并且不能经过JavaScript代码直接访问。建立完活动对象后，把活动对象添加到a的做用域链的最顶端。此时a的做用域链包含了两个对象：a的活动对象和window对象。
5. 下一步是在活动对象上添加一个arguments属性，它保存着调用函数a时所传递的参数。
6. 最后把全部函数a的形参和内部的函数b的引用也添加到a的活动对象上。在这一步中，完成了函数b的的定义，所以如同第3步，函数b的做用域链被设置为b所被定义的环境，即a的做用域。

到此，整个函数a从定义到执行的步骤就完成了。此时a返回函数b的引用给c，又函数b的做用域链包含了对函数a的活动对象的引用，也就是说b能够访问到a中定义的全部变量和函数。函数b被c引用，函数b又依赖函数a，所以函数a在返回后不会被GC回收。

当函数b执行的时候亦会像以上步骤同样。所以，执行时b的做用域链包含了3个对象：b的活动对象、a的活动对象和window对象，以下图所示：

如图所示，当在函数b中访问一个变量的时候，搜索顺序是：

1. 先搜索自身的活动对象，若是存在则返回，若是不存在将继续搜索函数a的活动对象，依次查找，直到找到为止。
2. 若是函数b存在prototype原型对象，则在查找完自身的活动对象后先查找自身的原型对象，再继续查找。这就是Javascript中的变量查找机制。
3. 若是整个做用域链上都没法找到，则返回undefined。

小结，本段中提到了两个重要的词语：函数的定义与执行。文中提到函数的做用域是在定义函数时候就已经肯定，而不是在执行的时候肯定（参看步骤1和3）。用一段代码来讲明这个问题：

function f(x) {
    var g = function () { return x; }
    return g;
}
var h = f(1);
alert(h());

这段代码中变量h指向了f中的那个匿名函数(由g返回)。

• 假设函数h的做用域是在执行alert(h())肯定的，那么此时h的做用域链是：h的活动对象->alert的活动对象->window对象。
• 假设函数h的做用域是在定义时肯定的，就是说h指向的那个匿名函数在定义的时候就已经肯定了做用域。那么在执行的时候，h的做用域链为：h的活动对象->f的活动对象->window对象。

若是第一种假设成立，那输出值就是undefined；若是第二种假设成立，输出值则为1。

运行结果证实了第2个假设是正确的，说明函数的做用域确实是在定义这个函数的时候就已经肯定了。

4、闭包的应用场景

1. 保护函数内的变量安全。以最开始的例子为例，函数a中i只有函数b才能访问，而没法经过其余途径访问到，所以保护了i的安全性。
2. 在内存中维持一个变量。依然如前例，因为闭包，函数a中i的一直存在于内存中，所以每次执行c()，都会给i自加1。
3. 经过保护变量的安全实现JS私有属性和私有方法（不能被外部访问）推荐阅读：道格拉斯老师的一篇文章
   私有属性和方法在Constructor外是没法被访问的

function Constructor(...) {
    var that = this;
    var membername = value;
    function membername(...) {...}
}

以上3点是闭包最基本的应用场景，不少经典案例都源于此。

5、Javascript的垃圾回收机制

在Javascript中，若是一个对象再也不被引用，那么这个对象就会被GC回收。若是两个对象互相引用，而再也不被第3者所引用，那么这两个互相引用的对象也会被回收。由于函数a被b引用，b又被a外的c引用，这就是为何函数a执行后不会被回收的缘由。

6、结语

理解JavaScript的闭包是迈向高级JS程序员的必经之路，理解了其解释和运行机制才能写出更为安全和优雅的代码。

转载自felix woo