Javascript 闭包全面解析

        今天有人问了下有关javascript的闭包的问题，自己也没有看相关的文档，只是模糊的回答了下。回答完之后感觉那样对自己不好，一定要弄清javascript的闭包。正好在火狐开发者社区看到一篇有关闭包的文章https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Closures 

一、什么是闭包？

     闭包是指函数有自主独立的变量，也就是说定义闭包中的函数可以记忆它创建时候的“环境”。

二、 语法的作用域

看看下面的函数

 

<script type="text/javascript">


function init() {
	
	var name ="dongtian";
	function displayName(){
		alert(name);
	}
}

init();
</script>

 

 

在函数init()里面定义一个变量名称为name的临时变量，然后定义一个名称为displayName 的内部函数。此内部函数仅仅只有在本init方法内可用，其他都没有办法调用，你看displayName函数内并没有自己的局部变量，然而它可以访问到外包函数的变量-可以使用父函数使用的变量。

我们更改上面的代码

 

<script type="text/javascript">


function init() {
	
	var name ="dongtian";
	function displayName(){
		alert(name);
	}
	//仅仅在init方法体内调用
	displayName();
}

init();
</script>

 这是作用域的一个例子，在javascript 中，变量的作用域是嵌套函数可以访问外部的变量。

 

 

三、闭包

我们先看下面的一个例子

 

<script type="text/javascript">


function init() {
	
	var name ="dongtian";
	function displayName(){
		alert(name);
	}
	//仅仅在init方法体内调用
	return displayName;
}

var display = new init();

display();
</script>

        运行代码与上面的结果一样，这段代码看起来比较别扭，但是运行正常，我们都知道一个函数的作用域仅仅在运行期可用，当init方法运行完之后我们会认为name变量已经失效不可用了，但是虽然运行没有问题，实际上是对应name变量不是那样不可用已经失效了。

 

   因为这个init已经变成闭包了，是闭包的一个特殊对象，它有两部分构成：函数以及创建函数的环境,环境由闭包创建时候在作用域的任何局部变量组成，-上面我们可以说 init 是个闭包，由displayName函数和闭包创建时候的name="dongtian"组成。

下面看一个加法器的一个闭包的写法：

 

<script type="text/javascript">

function  subAdd(x) {
	
	return function(y) {
		return x +y;
	}
}


var add1 = subAdd(2);
var add2 = subAdd(5);

alert(add1(2));
alert(add2(3));


</script>

 

 

   这个例子我们定义了subAdd（）函数，带有一个参数x，并且返回一个新的函数,返回的函数中带有一个参数y并返回 x和y的和。从本质上讲 subAdd()函数是个工厂函数，创建它并且要指定值并且包含一个求和的函数。在上面的例子中我们通过此函数工厂创建了两个函数一个将参数2求和一个将参数5求和，从这我们可以看出此两个函数都是闭包，它们共享函数的定义并且他们处在不同的环境中。

运行结果是 弹出 4 和 8

 

四、为何使用闭包

理论就是这些了 — 可是闭包确实有用吗？让我们看看闭包的实践意义。闭包允许将函数与其所操作的某些数据（环境）关连起来。这显然类似于面向对象编程。在面对象编程中，对象允许我们将某些数据（对象的属性）与一个或者多个方法相关联。

       因而，一般说来，可以使用只有一个方法的对象的地方，都可以使用闭包。

       在 Web 中，您可能想这样做的情形非常普遍。大部分我们所写的 Web JavaScript 代码都是事件驱动的 — 定义某种行为，然后将其添加到用户触发的事件之上（比如点击或者按键）。我们的代码通常添加为回调：响应事件而执行的函数。

         以下是一个实际的示例：假设我们想在页面上添加一些可以调整字号的按钮。一种方法是以像素为单位指定body 元素的 font-size，然后通过相对的 em 单位设置页面中其它元素（例如页眉）的字号：

 

body {
  font-family: Helvetica, Arial, sans-serif;
  font-size: 12px;
}

h1 {
  font-size: 1.5em;
}
h2 {
  font-size: 1.2em;
}

 

 

       我们的交互式的文本尺寸按钮可以修改 body 元素的 font-size 属性，而由于我们使用相对的单位，页面中的其它元素也会相应地调整。

 

以下是 JavaScript：

 

function makeSizer(size) {
  return function() {
    document.body.style.fontSize = size + 'px';
  };
}

var size12 = makeSizer(12);
var size14 = makeSizer(14);
var size16 = makeSizer(16);

 

 

      size12，size14 和 size16 为将 body 文本相应地调整为 12，14，16 像素的函数。我们可以将它们分别添加到按钮上（这里是链接）。如下所示：

 

 

document.getElementById('size-12').onclick = size12;
document.getElementById('size-14').onclick = size14;
document.getElementById('size-16').onclick = size16;

 

<a href="#" id="size-12">12</a>
<a href="#" id="size-14">14</a>
<a href="#" id="size-16">16</a>

 

 

五、用闭包模拟私有方法

 

      诸如 Java 在内的一些语言支持将方法声明为私有的，即它们只能被同一个类中的其它方法所调用。

对此，JavaScript 并不提供原生的支持，但是可以使用闭包模拟私有方法。私有方法不仅仅有利于限制对代码的访问：还提供了管理全局命名空间的强大能力，避免非核心的方法弄乱了代码的公共接口部分。

下面的示例展现了如何使用闭包来定义公共函数，且其可以访问私有函数和变量。这个方式也称为 

var Counter = (function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  }   
})();

console.log(Counter.value()); /* logs 0 */
Counter.increment();
Counter.increment();
console.log(Counter.value()); /* logs 2 */
Counter.decrement();
console.log(Counter.value()); /* logs 1 */

         这里有很多细节。在以往的示例中，每个闭包都有它自己的环境；而这次我们只创建了一个环境，为三个函数所共享：Counter.increment，Counter.decrement 和 Counter.value。

 

         该共享环境创建于一个匿名函数体内，该函数一经定义立刻执行。环境中包含两个私有项：名为privateCounter 的变量和名为 changeBy 的函数。 这两项都无法在匿名函数外部直接访问。必须通过匿名包装器返回的三个公共函数访问。

 

        这三个公共函数是共享同一个环境的闭包。多亏 JavaScript 的词法范围的作用域，它们都可以访问privateCounter 变量和 changeBy 函数。

 

         您应该注意到了，我们定义了一个匿名函数用于创建计数器，然后直接调用该函数，并将返回值赋给Counter 变量。也可以将这个函数保存到另一个变量中，以便创建多个计数器。

var makeCounter = function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  }  
};

var Counter1 = makeCounter();
var Counter2 = makeCounter();
console.log(Counter1.value()); /* logs 0 */
Counter1.increment();
Counter1.increment();
console.log(Counter1.value()); /* logs 2 */
Counter1.decrement();
console.log(Counter1.value()); /* logs 1 */
console.log(Counter2.value()); /* logs 0 */

      请注意两个计数器是如何维护它们各自的独立性的。每次调用 makeCounter() 函数期间，其环境是不同的。每次调用中， privateCounter 中含有不同的实例。

       这种形式的闭包提供了许多通常由面向对象编程U所享有的益处，尤其是数据隐藏和封装。

 

六、在循环中创建闭包---- 一种常见的错误

    在 JavaScript 1.7 引入 let 关键字 之前，闭包的一个常见的问题发生于在循环中创建闭包。参考下面的示例：

<p id="help">Helpful notes will appear here</p>
<p>E-mail: <input type="text" id="email" name="email"></p>
<p>Name: <input type="text" id="name" name="name"></p>
<p>Age: <input type="text" id="age" name="age"></p>

 

function showHelp(help) {
  document.getElementById('help').innerHTML = help;
}

function setupHelp() {
  var helpText = [
      {'id': 'email', 'help': 'Your e-mail address'},
      {'id': 'name', 'help': 'Your full name'},
      {'id': 'age', 'help': 'Your age (you must be over 16)'}
    ];

  for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
    var item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
      showHelp(item.help);
    }
  }
}

setupHelp();

 

      数组 helpText 中定义了三个有用的提示信息，每一个都关联于对应的文档中的输入域的 ID。通过循环这三项定义，依次为每一个输入域添加了一个 onfocus 事件处理函数，以便显示帮助信息。

运行这段代码后，您会发现它没有达到想要的效果。无论焦点在哪个输入域上，显示的都是关于年龄的消息。

          该问题的原因在于赋给 onfocus 是闭包（setupHelp）中的匿名函数而不是闭包对象；在闭包（setupHelp）中一共创建了三个匿名函数，但是它们都共享同一个环境（item）。在 onfocus 的回调被执行时，循环早已经完成，且此时 item 变量（由所有三个闭包所共享）已经指向了 helpText 列表中的最后一项。

    解决这个问题的一种方案是使onfocus指向一个新的闭包对象。

function showHelp(help) {
  document.getElementById('help').innerHTML = help;
}

function makeHelpCallback(help) {
  return function() {
    showHelp(help);
  };
}

function setupHelp() {
  var helpText = [
      {'id': 'email', 'help': 'Your e-mail address'},
      {'id': 'name', 'help': 'Your full name'},
      {'id': 'age', 'help': 'Your age (you must be over 16)'}
    ];

  for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
    var item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = makeHelpCallback(item.help);
  }
}

setupHelp();

           这段代码可以如我们所期望的那样工作。所有的回调不再共享同一个环境， makeHelpCallback 函数为每一个回调创建一个新的环境。在这些环境中，help 指向 helpText 数组中对应的字符串。

 

七、性能

       如果不是因为某些特殊任务而需要闭包，在没有必要的情况下，在其它函数中创建函数是不明智的，因为闭包对脚本性能具有负面影响，包括处理速度和内存消耗。

例如，在创建新的对象或者类时，方法通常应该关联于对象的原型，而不是定义到对象的构造器中。原因是这将导致每次构造器被调用，方法都会被重新赋值一次（也就是说，为每一个对象的创建）。

       考虑以下虽然不切实际但却说明问题的示例：

function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
  this.getName = function() {
    return this.name;
  };

  this.getMessage = function() {
    return this.message;
  };
}

     上面的代码并未利用到闭包的益处，因此，应该修改为如下常规形式：

function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype = {
  getName: function() {
    return this.name;
  },
  getMessage: function() {
    return this.message;
  }
};

    或者改成

function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype.getName = function() {
  return this.name;
};
MyObject.prototype.getMessage = function() {
  return this.message;
};

 

   在前面的两个示例中，继承的原型可以为所有对象共享，且不必在每一次创建对象时定义方法。

八、总结

记住闭包的作用一般有两种，所有局部变量永驻内存和外包无法访问到局部变量。