[轉]深入理解Javascript閉包

一、什麼是閉包?

  “官方”的解釋是:所謂“閉包”,指的是一個擁有許多變量和綁定了這些變量的環境的表達式(通常是一個函數),因而這些變量也是該表達式的一部分。

  相信很少有人能直接看懂這句話,因爲他描述的太學術。我想用如何在Javascript中創建一個閉包來告訴你什麼是閉包,因爲跳過閉包的創建過程直接理解閉包的定義是非常困難的。看下面這段代碼:

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

  這段代碼有兩個特點:

  1、函數b嵌套在函數a內部;

  2、函數a返回函數b。

  這樣在執行完var c=a()後,變量c實際上是指向了函數b,再執行c()後就會彈出一個窗口顯示i的值(第一次爲1)。這段代碼其實就創建了一個閉包,爲什麼?因爲函數a外的變量c引用了函數a內的函數b,就是說:

  當函數a的內部函數b被函數a外的一個變量引用的時候,就創建了一個閉包。

  我猜想你一定還是不理解閉包,因爲你不知道閉包有什麼作用,下面讓我們繼續探索。

  二、閉包有什麼作用?

  簡而言之,閉包的作用就是在a執行完並返回後,閉包使得Javascript的垃圾回收機制GC不會收回a所佔用的資源,因爲a的內部函數b的執行需要依賴a中的變量。這是對閉包作用的非常直白的描述,不專業也不嚴謹,但大概意思就是這樣,理解閉包需要循序漸進的過程。

在上面的例子中,由於閉包的存在使得函數a返回後,a中的i始終存在,這樣每次執行c(),i都是自加1後alert出i的值。

  那 麼我們來想象另一種情況,如果a返回的不是函數b,情況就完全不同了。因爲a執行完後,b沒有被返回給a的外界,只是被a所引用,而此時a也只會被b引 用,因此函數a和b互相引用但又不被外界打擾(被外界引用),函數a和b就會被GC回收。(關於Javascript的垃圾回收機制將在後面詳細介紹)

  三、閉包內的微觀世界

  如 果要更加深入的瞭解閉包以及函數a和嵌套函數b的關係,我們需要引入另外幾個概念:函數的執行環境(excution context)、活動對象(call object)、作用域(scope)、作用域鏈(scope chain)。以函數a從定義到執行的過程爲例闡述這幾個概念。

  1、當定義函數a的時候,js解釋器會將函數a的作用域鏈(scope chain)設置爲定義a時a所在的“環境”,如果a是一個全局函數,則scope chain中只有window對象。

  2、當函數a執行的時候,a會進入相應的執行環境(excution context)。

  3、在創建執行環境的過程中,首先會爲a添加一個scope屬性,即a的作用域,其值就爲第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域鏈。

  4、然後執行環境會創建一個活動對象(call object)。活動對象也是一個擁有屬性的對象,但它不具有原型而且不能通過JavaScript代碼直接訪問。創建完活動對象後,把活動對象添加到a的作用域鏈的最頂端。此時a的作用域鏈包含了兩個對象:a的活動對象和window對象。

  5、下一步是在活動對象上添加一個arguments屬性,它保存着調用函數a時所傳遞的參數。

  6、最後把所有函數a的形參和內部的函數b的引用也添加到a的活動對象上。在這一步中,完成了函數b的的定義,因此如同第3步,函數b的作用域鏈被設置爲b所被定義的環境,即a的作用域。

  到此,整個函數a從定義到執行的步驟就完成了。此時a返回函數b的引用給c,又函數b的作用域鏈包含了對函數a的活動對象的引用,也就是說b可以訪問到a中定義的所有變量和函數。函數b被c引用,函數b又依賴函數a,因此函數a在返回後不會被GC回收。

  當函數b執行的時候亦會像以上步驟一樣。因此,執行時b的作用域鏈包含了3個對象:b的活動對象、a的活動對象和window對象,如下圖所示:

  如圖所示,當在函數b中訪問一個變量的時候,搜索順序是先搜索自身的活動對象,如果存在則返回,如果不存在將繼續搜索函數a的活動對象,依 次查找,直到找到爲止。如果整個作用域鏈上都無法找到,則返回undefined。如果函數b存在prototype原型對象,則在查找完自身的活動對象 後先查找自身的原型對象,再繼續查找。這就是Javascript中的變量查找機制。

  四、閉包的應用場景

  1、保護函數內的變量安全。以最開始的例子爲例,函數a中i只有函數b才能訪問,而無法通過其他途徑訪問到,因此保護了i的安全性。

  2、在內存中維持一個變量。依然如前例,由於閉包,函數a中i的一直存在於內存中,因此每次執行c(),都會給i自加1。

  以上兩點是閉包最基本的應用場景,很多經典案例都源於此。

  五、Javascript的垃圾回收機制

  在Javascript中,如果一個對象不再被引用,那麼這個對象就會被GC回收。如果兩個對象互相引用,而不再被第3者所引用,那麼這兩個互相引用的對象也會被回收。因爲函數a被b引用,b又被a外的c引用,這就是爲什麼函數a執行後不會被回收的原因。
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