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javascript 之function的(closure)闭包特性

博客分类：

javaScript

javaScript closure 闭包

javascript之 function的闭包（closure）特性

javascript 的 function 具有闭包的特性，是 javascript 语言的一个特色。

一、基础知识：变量的作用域

   要理解闭包，首先必须理解javascript变量的作用域。
   变量的作用域有两种：全局变量和局部变量。

   1. 在javascript中，函数内部可以直接读取全局变量。

var n = 9999;
function f1(){
   alert(n);
}
f1();//9999

2. 另外一方面，在函数外部无法读取函数内部的局部变量。

function f1(){
   var n = 99;
}
alert(n); //[Error] Uncaught ReferenceError: n is not defined

   3. 这里有一个地方需要注意，函数内部声明变量的时候，一定要使用 var 命令。
      如果不用的话，则向上查找引用，直至全局。没有找到时，则定义一个全局变量。

      即：如果没有使用 var 关键字创建的变量都是全局变量，即使是在函数内部。

function f1(){
   n =99;
}
f1();
console.log(n);  //99

二、基础知识：如何从外部读取局部变量

   出于种种原因，我们有时候需要得到函数内的局部变量。
   但是，前面已经说过了，正常情况下，这是办不到的，只有通过变通方法才能实现。
   那就是在函数内部再定义一个函数。

fucntion f1(){  
   var n =99;  
   function f2(){  
      alert(n); //99  
   }  
}

父对象的所有变量，对子对象都是可见的，反之不成立。
既然f2可以读取f1中的局部变量，那么只要把f2作为返回值，我们不就可以在f1外部读取它的内部变量了吗？

function f1(){
   var n=99;
   function f2(){
      alert(n);
   }
   return f2;
}
var result = f1();

result(); //99

三、闭包的概念及原理

概念：
   在 javascript 中，function 的闭包是指：
   在 function 运行时产生的局部的上下文（闭包）环境，以 return 的形式被外部引用，而在内存中不被释放。

   可以把具有闭包功能的 function 看成是一个生产闭包的工厂，每执行一次该函数，就会产生一个闭包。
   这个闭包中的变量和函数被外部引用，而被保存在内存中。


运行原理：
   根据垃圾回收机制，局部变量在函数运行完毕后就被从内存中移除。
   但是，如果局部变量被外部引用（或外部存在对局部变量的引用），
   则局部变量及在其上下文环境内被引用到的变量不会被释放。
   因此，由于局部变量的值还在内存中存在着，当引用闭包时，可以引用到其上下文环境的变量的值。

构成闭包的两个要素：
   1. 局部变量被外部引用。
      在函数中以 return 形式返回给外部。
   2. 被引用的局部变量类型是函数。
      javascript是解释执行的，无需编译。只有被外部引用的对象是函数时，其上下文才会被保留，而形成闭包。因为此时函数还未执行，只是返回了一个函数的引用。所以需要保留其上下文，以备函数执行时使用。

四、闭包的用途

   闭包的用途有两个，
   一个是可以在函数内部任意定义变量而不必担心命名冲突。
   另一个就是让这些变量存储一些我们需要的值在内存中，不被释放。

   怎么理解呢，看看如下：

function f1(){
    var n =99;

    nAdd = function(){
        n+=1;
    };

    function f2(){
        console.log(n);		   
    }

    return f2;	   
}

//test
var result = f1();

result(); // 99
nAdd();
result(); // 100

   这段代码证明了，函数f1中的局部变量一直保存在内存中，并没有在f1调用后被自动清除。

   另一个值得注意的地方，就是"nAdd=function(){n+=1}"这一行，在nAdd前面没有使用var关键字，因此nAdd是一个全局变量，而不是局部变量，所以nAdd可以作为一个setter，在函数外部对函数内部的局部变量进行操作。

   再看下面的例子：

function f2(){  
    var n =99;  
  
    // 定义一个全局变量 
    nAdd = function(){
        n += 1;  
        console.log(n);
    };
}

// 执行函数，生成局部变量上下文
f2();

nAdd();   // 100


//

五、使用闭包的注意点

   1.由于闭包会使得函数中的变量都保存在内存中，内存消耗很大，所以不能滥用闭包，否则会造成网页的性能问题，在IE中可能导致内存泄漏。解决方法是：在推出函数之前，将不使用的局部变量删除。

   2.闭包会在父函数外部，改变父函数内部变量的值。
     所以，如果你把父函数当作对象使用，把闭包当作它的公用方法，把内部变量当作它的私有属性，这时一定要小心，不要随便改变父函数内部变量的值。

六、对比 function 的构造函数

前面已经说过，既然 javascript 的 function 的闭包特性，其本质就是生产一个包含有局部变量的闭包。

问题：使用 function 的闭包来产生一个包含局部变量的闭包
      与使用 function 的构造函数来new 一个函数的实例有什么不同？
回答：
       1. 变量的访问权限不同。
       2. 在只生产一个闭包的情况下，前者似乎更简洁。

请看下面的例子：

使用闭包：


<!DOCTYPE html>
<html>
<body>

    <p>Counting with a local variable.</p>
    <button type="button" onclick="myFunction()">Count!</button>
    <p id="demo">0</p>

    <script>

        // 定义一个匿名函数，并让它只执行一次。
        // 变量 add 是这个匿名函数产生的闭包。
        var add = (function () {
            var counter = 0;
            return function () {return counter += 1;}
        })();

        // add 函数可以访问到 counter 变量，但：
        // counter 变量并不是 add 函数的一个属性。
        // counter 变量只能通过 add 函数访问到。  
        function myFunction(){
            document.getElementById("demo").innerHTML = add();
        }
        
    </script>

</body>
</html>

使用构造函数同样也可以实现：


<!DOCTYPE html>
<html>
<body>

    <p>Counting with a local variable.</p>
    <button type="button" onclick="myFunction()">Count!</button>
    <p id="demo">0</p>

    <script>

        //定义一个构造函数，可以多次调用。
        function Factory(){
            this.counter = 0;
            this.increase = function(){       
               return ++this.counter;
            }
        }
        // 变量 add 是这个构造函数产生的(instance)实例。
        var add = new Factory();

        
        // add 对象可以访问到 counter 变量
        // counter 变量是 add 对象的一个属性。这个属性的访问权限是对外公开的。
        // 可以使用 ++add.counter 
        function myFunction(){
            document.getElementById("demo").innerHTML = add.increase();
        //  document.getElementById("demo").innerHTML = ++add.counter;
        }


    </script>

</body>
</html>

七、闭包的应用

1、使用闭包：创建 POJO (Plain Old Javascript Object)

有时需要创建一些简单的 Javascript 对象，用来存储一些属性。例如：

var dog = function (name, age) {
    return {
       name: name,
       age: age
    };
}

你可以像上面那样，每需要创建一类对象，就手动写一段代码。但是，完全没必要这么做。使用 Javascript 的闭包特性，可以为你动态的存储和构建：

var POJO = function () {
    // 取得对 function 的 arguments 对象的引用
    // arguments 是一个数组，包括所有调用 function 时输入的参数
    var members = arguments;
    return function () {
        var obj = {}, i = 0, j = members.length;
        for (; i < j; ++i) {
            obj[members[i]] = arguments[i];
        }

        return obj;
    };
};

使用我们创建的 POJO 函数：

//================================
// 创建一个 Dog 构造函数
var Dog = POJO('name', 'age');

// 创建一个 POJO 对象
var dog1 = Dog('Fido', 2);

// 这就是我们创建的 POJO 对象
//   dog1 = {
//       "name" : "Fido",
//       "age"  : 2
//   }

//=================================
// 创建一个 Cat 构造函数
var Cat = POJO('name', 'color', 'age');

// 创建二个 POJO 对象
var cat1 = Cat('Areo', 'black', 2);
var cat2 = Cat('Hellen', 'yellow', 1);

2、使用闭包：任意使用【增加】变量【属性】。并将其私有化，不必担心变量名冲突。

下面的代码实现了一个动态加载的进度条功能。
连续点击加载按钮时，进度条总是从头开始。

先看一下未使用的情况： id 是全局变量

<!DOCTYPE html>q<html>
<head>
    <!-- LINK: 
     http://www.w3schools.com/w3css/default.asp 
    -->
    <title>W3.CSS</title>
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="stylesheet" href="http://www.w3schools.com/lib/w3.css">

    <style>
    .w3-progress-container-s{
        height:0.15em;
    }
    </style>

</head>
<body class="w3-container">

    <h2>Dynamic Progress Bar</h2>

    <div class="w3-progress-container w3-progress-container-s">
        <div id="myBar" class="w3-progressbar w3-cyan" style="width:1%"></div>
    </div>

    <br>
    <button class="w3-btn w3-dark-grey" onclick="move()">Click Me</button> 

    <script>
    var id;  //  id 是全局变量
    function move() {
          /* 
          if move() method is called repeatedly, then remove the previus interval function.
          */
          if(typeof id !== "undefined"){
            clearInterval(id);
          }
          
          var elem = document.getElementById("myBar");
          var width = 1;
          id = setInterval(frame, 10);
          function frame() {
            if (width >= 75) {
              if( width < 98){
                    width = width + (100 - width) * 0.005;
                    elem.style.width = width + '%'; 
              }else{
                    clearInterval(id);
              }      
            }else{
              width = width + 2;
              elem.style.width = width + '%'; 
            }
          }
    }//end of "move()"
    </script>

</body>
</html>

只使用函数时所面对的问题：
每次函数执行时，所有函数内部的变量都会被重置。无法记忆上一次函数执行的结果。
如果把这些结果放在全局变量中，有二个问题：（1）可以被任意访问和修改。（2）可能会引起变量名的冲突，覆盖已经存在的变量。

闭包为函数提供了变量存放的地方。这些变量是函数私有的，只能被函数自己引用到。

使用闭包：
id 被私有化，成为局部变量。
私有化的局部变量不会引起和其它变量名冲突，可以任意起名，任意数量（只要内存够用）。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <!-- LINK: 
                http://www.w3schools.com/w3css/default.asp 
    __________________________________________________________________________________________
    -->
    <title>W3.CSS</title>
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="stylesheet" href="http://www.w3schools.com/lib/w3.css">

    <style>
    .w3-progress-container-s{
        height:0.15em;
    }
    </style>

</head>
<body class="w3-container">

        <h2>Dynamic Progress Bar</h2>

        <div class="w3-progress-container w3-progress-container-s">
          <div id="myBar" class="w3-progressbar w3-cyan" style="width:0"></div>
        </div>
        <br>

        <button class="w3-btn w3-dark-grey" onclick="startLoading()">Click Me</button> 

        <script>
            var startLoading = function(){
                var id;  // id 被私有化，成为局部变量。且不会引起和其它变量名冲突。
                return function move(){
                      /* 
                      if move() method is called repeatedly, then remove the previus interval function.
                      */
                      if(typeof id !== "undefined"){
                        clearInterval(id);
                      }
                      
                      var elem = document.getElementById("myBar");
                      var width = 1;
                      id = setInterval(frame, 10);
                      function frame() {
                        if (width >= 75) {
                          if( width < 98){
                                width = width + (100 - width) * 0.005;
                                elem.style.width = width + '%'; 
                          }else{
                                clearInterval(id);
                          }      
                        }else{
                          width = width + 2;
                          elem.style.width = width + '%'; 
                        }
                      }
                };//end of "move()"                
            }();   
        </script>

</body>
</html>

3、一个典型的 counter 对象

//
// 变量 i 只能通过 counter 对象提供的方法进行操作。
//
var counter = (function(){
    var i = 0;
    return {
        get: function(){
            return i;
        },
        set: function( val ){
            i = val;
        },
        increment: function() {
            return ++i;
        }
    };
}());


//
//改进为：可设置初始值
var counter = (function(i){
    return {
        get: function(){
            return i;
        },
        set: function( val ){
            i = val;
        },
        increment: function() {
            return ++i;
        }
    };
}(0));

注意：除了函数内部的变量也以被 Closure，函数的参数也可以被 Closure。

例子：

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

var add5 = makeAdder(5);
var add10 = makeAdder(10);

console.log(add5(2));  // 7
console.log(add10(2)); // 12

例子二：写一个 add 函数，可以这样调用：add(3,5) 或 add(3)(5)

function add(x, y){
    if(y) 
        return x + y;
    else
        return function(y){
            return x + y;
        }
}

—————————————

javascript 函数基础系列文章

1、JavaScript之变量的作用域
2、javascript之变量类型与变量声明及函数变量的运行机制
3、javaScript之function定义
4、javascript之function的prototype对象
5、javascript之function的(closure)闭包特性
6、javascript之function的this
7、javascript之function的apply(), call()

___________

javascript 面向对象编程系列文章：

    1、javaScript之面向对象编程
    2、javascript之面向对象编程之属性继承
    3、javascript之面向对象编程之原型继承


-

引用请注明
原文出处： http://lixh1986.iteye.com/blog/1891833

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2016-07-12
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javascript之function的prototype对象 | Ext.Component 和 Ext.Element 的区别

2013-06-21 20:37
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