uTools-Manuals/docs/javascript/Closures.html

<article id="wikiArticle">
<p></p><p></p>
<p class="summary">闭包是函数和声明该函数的词法环境的组合。</p>
<h3 id="词法作用域"><strong>词法作用域</strong></h3>
<p>考虑如下情况：</p>
<div style="width: auto; overflow: hidden;">
<pre><code  class="language-javascript">function init() {
    var name = "Mozilla"; // name 是一个被 init 创建的局部变量
    function displayName() { // displayName() 是内部函数,一个闭包
        alert(name); // 使用了父函数中声明的变量
    }
    displayName();
}
init();
</code></pre>
</div>
<p><code>init()</code> 创建了一个局部变量 <code>name</code> 和一个名为 <code>displayName()</code> 的函数。<code>displayName()</code> 是定义在 <code>init()</code> 里的内部函数，仅在该函数体内可用。<code>displayName()</code> 内没有自己的局部变量，然而它可以访问到外部函数的变量，所以 <code>displayName()</code> 可以使用父函数 <code>init()</code> 中声明的变量 <code>name</code> 。但是，如果有同名变量 <code>name</code> 在 <code>displayName()</code> 中被定义，则会使用 <code>displayName()</code> 中定义的 <code>name</code> 。</p>
<p></p><p><iframe frameborder="0" height="200" src="https://jsfiddle.net/xAFs9/3/embedded/js,result/" width="100%"></iframe></p><p></p>
<p><a class="external" href="http://jsfiddle.net/xAFs9/3/" rel="noopener" title="http://jsfiddle.net/xAFs9/">运行</a>代码可以发现 <code>displayName()</code> 内的 <code>alert()</code> 语句成功的显示了在其父函数中声明的 <code>name</code> 变量的值。这个<em>词法作用域</em>的例子介绍了引擎是如何解析函数嵌套中的变量的。词法作用域中使用的域，是变量在代码中声明的位置所决定的。嵌套的函数可以访问在其外部声明的变量。</p>
<h3 id="闭包"><strong>闭包</strong></h3>
<p>现在来考虑如下例子 ：</p>
<pre><code  class="language-javascript">function makeFunc() {
    var name = "Mozilla";
    function displayName() {
        alert(name);
    }
    return displayName;
}

var myFunc = makeFunc();
myFunc();</code></pre>
<p>运行这段代码和之前的 <code>init()</code> 示例的效果完全一样。其中的不同 — 也是有意思的地方 — 在于内部函数 <code>displayName()</code> 在执行前，被外部函数返回。</p>
<p>第一眼看上去，也许不能直观的看出这段代码能够正常运行。在一些编程语言中，函数中的局部变量仅在函数的执行期间可用。一旦 <code>makeFunc()</code> 执行完毕，我们会认为 <code>name</code> 变量将不能被访问。然而，因为代码运行得没问题，所以很显然在 JavaScript 中并不是这样的。</p>
<p>这个谜题的答案是，JavaScript中的函数会形成<em>闭包</em>。 闭包是由函数以及创建该函数的词法环境组合而成。<u><strong>这个环境包含了这个闭包创建时所能访问的所有局部变量</strong></u>。在我们的例子中，<code>myFunc</code> 是执行 <code>makeFunc</code> 时创建的 <code>displayName</code> 函数实例的引用，而 <code>displayName</code> 实例仍可访问其词法作用域中的变量，即可以访问到 <code>name</code> 。由此，当 <code>myFunc</code> 被调用时，<code>name</code> 仍可被访问，其值 <code>Mozilla</code> 就被传递到<code>alert</code>中。</p>
<p>下面是一个更有意思的示例 — <code>makeAdder</code> 函数：</p>
<pre><code  class="language-javascript">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
</code></pre>
<p>在这个示例中，我们定义了 <code>makeAdder(x)</code> 函数，它接受一个参数 <code>x</code> ，并返回一个新的函数。返回的函数接受一个参数 <code>y</code>，并返回<code>x+y</code>的值。</p>
<p>从本质上讲，<code>makeAdder</code> 是一个函数工厂 — 他创建了将指定的值和它的参数相加求和的函数。在上面的示例中，我们使用函数工厂创建了两个新函数 — 一个将其参数和 5 求和，另一个和 10 求和。</p>
<p><code>add5</code> 和 <code>add10</code> 都是闭包。它们共享相同的函数定义，但是保存了不同的词法环境。在 <code>add5</code> 的环境中，<code>x</code> 为 5。而在 <code>add10</code> 中，<code>x</code> 则为 10。</p>
<h3 id="Practical_closures" name="Practical_closures">实用的闭包</h3>
<p>闭包很有用，因为它允许将函数与其所操作的某些数据（环境）关联起来。这显然类似于面向对象编程。在面向对象编程中，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。</p>
<p> </p>
<p> </p>
<p>因此，通常你使用只有一个方法的对象的地方，都可以使用闭包。</p>
<p>在 Web 中，你想要这样做的情况特别常见。大部分我们所写的 JavaScript 代码都是基于事件的 — 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）。我们的代码通常作为回调：为响应事件而执行的函数。</p>
<p>假如，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 <code>body</code> 元素的 <code>font-size</code>，然后通过相对的 <code>em</code> 单位设置页面中其它元素（例如<code>header</code>）的字号：</p>
<pre><code class="language-css">body {
  font-family: Helvetica, Arial, sans-serif;
  font-size: 12px;
}

h1 {
  font-size: 1.5em;
}

h2 {
  font-size: 1.2em;
}
</code></pre>
<p>我们的文本尺寸调整按钮可以修改 <code>body</code> 元素的 <code>font-size</code> 属性，由于我们使用相对单位，页面中的其它元素也会相应地调整。</p>
<p>以下是 JavaScript：</p>
<pre><code  class="language-javascript">function makeSizer(size) {
  return function() {
    document.body.style.fontSize = size + 'px';
  };
}

var size12 = makeSizer(12);
var size14 = makeSizer(14);
var size16 = makeSizer(16);
</code></pre>
<p><code>size12</code>，<code>size14</code> 和 <code>size16</code> 三个函数将分别把 <code>body</code> 文本调整为 12，14，16 像素。我们可以将它们分别添加到按钮的点击事件上。如下所示：</p>
<pre><code  class="language-javascript">document.getElementById('size-12').onclick = size12;
document.getElementById('size-14').onclick = size14;
document.getElementById('size-16').onclick = size16;
</code></pre>
<pre><code class="language-html">&lt;a href="#" id="size-12"&gt;12&lt;/a&gt;
&lt;a href="#" id="size-14"&gt;14&lt;/a&gt;
&lt;a href="#" id="size-16"&gt;16&lt;/a&gt; 
</code></pre>
<p></p><p><iframe frameborder="0" height="200" src="https://jsfiddle.net/cubr4hs0/embedded/" width="100%"></iframe></p><p></p>
<h3 id="Emulating_private_methods_with_closures" name="Emulating_private_methods_with_closures">用闭包模拟私有方法</h3>
<p>编程语言中，比如 Java，是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。</p>
<p> </p>
<p> </p>
<p>而 JavaScript 没有这种原生支持，但我们可以使用闭包来模拟私有方法。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。</p>
<p>下面的示例展现了如何使用闭包来定义公共函数，并令其可以访问私有函数和变量。这个方式也称为 <a class="external" href="http://www.google.com/search?q=javascript+module+pattern" rel="noopener" title="http://www.google.com/search?q=javascript+module+pattern">模块模式（module pattern）：</a></p>
<pre><code  class="language-javascript">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 */
</code></pre>
<p>在之前的示例中，每个闭包都有它自己的词法环境；而这次我们只创建了一个词法环境，为三个函数所共享：<code>Counter.increment，</code><code>Counter.decrement</code> 和 <code>Counter.value</code>。</p>
<p>该共享环境创建于一个立即执行的匿名函数体内。这个环境中包含两个私有项：名为 <code>privateCounter</code> 的变量和名为 <code>changeBy</code> 的函数。这两项都无法在这个匿名函数外部直接访问。必须通过匿名函数返回的三个公共函数访问。</p>
<p>这三个公共函数是共享同一个环境的闭包。多亏 JavaScript 的词法作用域，它们都可以访问 <code>privateCounter</code> 变量和 <code>changeBy</code> 函数。</p>
<div class="note">
<p>你应该注意到我们定义了一个匿名函数，用于创建一个计数器。我们立即执行了这个匿名函数，并将他的值赋给了变量<code>counter</code>。我们可以把这个函数储存在另外一个变量<code>makeCounter</code>中，并用他来创建多个计数器。</p>
</div>
<pre><code  class="language-javascript">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 */
</code></pre>
<p>请注意两个计数器 <code>counter1</code> 和 <code>counter2</code> 是如何维护它们各自的独立性的。每个闭包都是引用自己词法作用域内的变量 <code>privateCounter</code> 。</p>
<p>每次调用其中一个计数器时，通过改变这个变量的值，会改变这个闭包的词法环境。然而在一个闭包内对变量的修改，不会影响到另外一个闭包中的变量。</p>
<div class="note">
<p>以这种方式使用闭包，提供了许多与面向对象编程相关的好处 —— 特别是数据隐藏和封装。</p>
</div>
<h3 id="Creating_closures_in_loops_A_common_mistake" name="Creating_closures_in_loops_A_common_mistake">在循环中创建闭包：一个常见错误</h3>
<p>在 ECMAScript 2015 引入 <a href="/en-US/docs/JavaScript/Reference/Statements/let" title="let"><code>let</code> 关键字</a> 之前，在循环中有一个常见的闭包创建问题。参考下面的示例：</p>
<pre><code class="language-html">&lt;p id="help"&gt;Helpful notes will appear here&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;E-mail: &lt;input type="text" id="email" name="email"&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Name: &lt;input type="text" id="name" name="name"&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Age: &lt;input type="text" id="age" name="age"&gt;&lt;/p&gt;
</code></pre>
<pre><code  class="language-javascript">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 &lt; helpText.length; i++) {
    var item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
      showHelp(item.help);
    }
  }
}

setupHelp(); 
</code></pre>
<p></p><p><iframe frameborder="0" height="200" src="https://jsfiddle.net/51brm6ps/embedded/" width="100%"></iframe></p><p></p>
<p>数组 <code>helpText</code> 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<code>input</code> 的 ID。通过循环这三项定义，依次为相应<code>input</code>添加了一个 <code>onfocus</code>  事件处理函数，以便显示帮助信息。</p>
<p>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<code>input</code>上，显示的都是关于年龄的信息。</p>
<p>原因是赋值给 <code>onfocus</code> 的是闭包。这些闭包是由他们的函数定义和在 <code>setupHelp</code> 作用域中捕获的环境所组成的。这三个闭包在循环中被创建，但他们共享了同一个词法作用域，在这个作用域中存在一个变量item。当onfocus的回调执行时，<code>item.help</code>的值被决定。由于循环在事件触发之前早已执行完毕，变量对象<code>item</code>（被三个闭包所共享）已经指向了<code>helpText</code>的最后一项。</p>
<p>解决这个问题的一种方案是使用更多的闭包：特别是使用前面所述的函数工厂：</p>
<pre><code  class="language-javascript">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 &lt; helpText.length; i++) {
    var item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = makeHelpCallback(item.help);
  }
}

setupHelp(); 
</code></pre>
<p></p><p><iframe frameborder="0" height="300" src="https://jsfiddle.net/v7gjv/12185/embedded/" width="100%"></iframe></p><p></p>
<p>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， <code>makeHelpCallback</code> 函数为每一个回调创建一个新的词法环境。在这些环境中，<code>help</code> 指向 <code>helpText</code> 数组中对应的字符串。</p>
<p>另一种方法使用了匿名闭包：</p>
<pre><code  class="language-javascript">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 &lt; helpText.length; i++) {
    (function() {
       var item = helpText[i];
       document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
         showHelp(item.help);
       }
    })(); // 马上把当前循环项的item与事件回调相关联起来
  }
}

setupHelp();</code></pre>
<p>避免使用过多的闭包，可以用let关键词：</p>
<pre><code  class="language-javascript">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 &lt; helpText.length; i++) {
    let item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
      showHelp(item.help);
    }
  }
}

setupHelp();</code></pre>
<p>这个例子使用<code>let</code>而不是<code>var</code>，因此每个闭包都绑定了块作用域的变量，这意味着不再需要额外的闭包。</p>
<h3 id="Performance_considerations" name="Performance_considerations">性能考量</h3>
<p>如果不是某些特定任务需要使用闭包，在其它函数中创建函数是不明智的，因为闭包在处理速度和内存消耗方面对脚本性能具有负面影响。</p>
<p>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时，方法都会被重新赋值一次（也就是，每个对象的创建）。</p>
<p>考虑以下示例：</p>
<pre><code  class="language-javascript">function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
  this.getName = function() {
    return this.name;
  };

  this.getMessage = function() {
    return this.message;
  };
}
</code></pre>
<p>在上面的代码中，我们并没有利用到闭包的好处，因此可以避免使用闭包。修改成如下：</p>
<pre><code  class="language-javascript">function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype = {
  getName: function() {
    return this.name;
  },
  getMessage: function() {
    return this.message;
  }
};

</code></pre>
<p>但我们不建议重新定义原型。可改成如下例子：</p>
<pre><code  class="language-javascript">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;
};

</code></pre>
<p>在前面的两个示例中，继承的原型可以为所有对象共享，不必在每一次创建对象时定义方法。参见 <a href="/zh-CN/docs/JavaScript/Guide/Details_of_the_Object_Model" title="en-US/docs/JavaScript/Guide/Details of the Object Model">对象模型的细节</a> 一章可以了解更为详细的信息。</p>
</article>