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JavaScript内核系列 第7章 闭包

2012年08月19日 ⁄ 综合 ⁄ 共 7968字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭
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原创作者: abruzzi  

第七章 闭包

闭包向来给包括JavaScript程序员在内的程序员以神秘，高深的感觉，事实上，闭包的概念在函数式编程语言中算不上是难以理解的知识。如果对作用域，函数为独立的对象这样的基本概念理解较好的话，理解闭包的概念并在实际的编程实践中应用则颇有水到渠成之感。

在DOM的事件处理方面，大多数程序员甚至自己已经在使用闭包了而不自知，在这种情况下，对于浏览器中内嵌的JavaScript引擎的bug可能造成内存泄漏这一问题姑且不论，就是程序员自己调试也常常会一头雾水。

用简单的语句来描述JavaScript中的闭包的概念：由于JavaScript中，函数是对象，对象是属性的集合，而属性的值又可以是对象，则在函数内定义函数成为理所当然，如果在函数func内部声明函数inner，然后在函数外部调用inner，这个过程即产生了一个闭包。

7.1闭包的特性

我们先来看一个例子，如果不了解JavaScript的特性，很难找到原因：

 

 

 

Js代码

  1. var outter = [];  
  2. function clouseTest () {  
  3.     var array = ["one", "two", "three", "four"];  
  4.     for(var i = 0; i < array.length;i++){  
  5.        var x = {};  
  6.        x.no = i;  
  7.        x.text = array[i];  
  8.        x.invoke = function(){  
  9.            print(i);  
  10.        }  
  11.        outter.push(x);  
  12.     }  
  13. }  
  14.    
  15. //调用这个函数  
  16. clouseTest();  
  17.    
  18. print(outter[0].invoke());  
  19. print(outter[1].invoke());  
  20. print(outter[2].invoke());  
  21. print(outter[3].invoke());  
var outter = [];function clouseTest () {    var array = ["one", "two", "three", "four"];    for(var i = 0; i < array.length;i++){       var x = {};       x.no = i;       x.text = array[i];       x.invoke = function(){           print(i);       }       outter.push(x);    }} //调用这个函数clouseTest(); print(outter[0].invoke());print(outter[1].invoke());print(outter[2].invoke());print(outter[3].invoke());

 

 

运行的结果如何呢？很多初学者可能会得出这样的答案：

 

 

0
1
2
3

 

然而，运行这个程序，得到的结果为：

4
4
4
4

 

其实，在每次迭代的时候，这样的语句x.invoke = function(){print(i);}并没有被执行，只是构建了一个函数体为”print(i);”的函数对象，如此而已。而当i=4时，迭代停止，外部函数返回，当再去调用outter[0].invoke()时，i的值依旧为4，因此outter数组中的每一个元素的invoke都返回i的值：4。

 

如何解决这一问题呢？我们可以声明一个匿名函数，并立即执行它：

 

 

 

Js代码

  1. var outter = [];  
  2.    
  3. function clouseTest2(){  
  4.     var array = ["one", "two", "three", "four"];  
  5.     for(var i = 0; i < array.length;i++){  
  6.        var x = {};  
  7.        x.no = i;  
  8.        x.text = array[i];  
  9.        x.invoke = function(no){  
  10.            return function(){  
  11.               print(no);  
  12.            }  
  13.        }(i);  
  14.        outter.push(x);  
  15.     }    
  16. }  
  17.    
  18. clouseTest2();  
var outter = []; function clouseTest2(){    var array = ["one", "two", "three", "four"];    for(var i = 0; i < array.length;i++){       var x = {};       x.no = i;       x.text = array[i];       x.invoke = function(no){           return function(){              print(no);           }       }(i);       outter.push(x);    }  } clouseTest2();

 

 

这个例子中，我们为x.invoke赋值的时候，先运行一个可以返回一个函数的函数，然后立即执行之，这样，x.invoke的每一次迭代器时相当与执行这样的语句：

 

 

Java代码

  1. //x == 0  
  2. x.invoke = function(){print(0);}  
  3. //x == 1  
  4. x.invoke = function(){print(1);}  
  5. //x == 2  
  6. x.invoke = function(){print(2);}  
  7. //x == 3  
  8. x.invoke = function(){print(3);}  
//x == 0x.invoke = function(){print(0);}//x == 1x.invoke = function(){print(1);}//x == 2x.invoke = function(){print(2);}//x == 3x.invoke = function(){print(3);}

 

 

这样就可以得到正确结果了。闭包允许你引用存在于外部函数中的变量。然而，它并不是使用该变量创建时的值，相反，它使用外部函数中该变量最后的值。

7.2闭包的用途

现在，闭包的概念已经清晰了，我们来看看闭包的用途。事实上，通过使用闭包，我们可以做很多事情。比如模拟面向对象的代码风格；更优雅，更简洁的表达出代码；在某些方面提升代码的执行效率。

7.2.1 匿名自执行函数

上一节中的例子，事实上就是闭包的一种用途，根据前面讲到的内容可知，所有的变量，如果不加上var关键字，则默认的会添加到全局对象的属性上去，这样的临时变量加入全局对象有很多坏处，比如：别的函数可能误用这些变量；造成全局对象过于庞大，影响访问速度(因为变量的取值是需要从原型链上遍历的)。除了每次使用变量都是用var关键字外，我们在实际情况下经常遇到这样一种情况，即有的函数只需要执行一次，其内部变量无需维护，比如UI的初始化，那么我们可以使用闭包：

 

 

 

Js代码

  1. var datamodel = {  
  2.     table : [],  
  3.     tree : {}  
  4. };  
  5.    
  6. (function(dm){  
  7.     for(var i = 0; i < dm.table.rows; i++){  
  8.        var row = dm.table.rows[i];  
  9.        for(var j = 0; j < row.cells; i++){  
  10.            drawCell(i, j);  
  11.        }  
  12.     }  
  13.      
  14.     //build dm.tree    
  15. })(datamodel);  
var datamodel = {    table : [],    tree : {}}; (function(dm){    for(var i = 0; i < dm.table.rows; i++){       var row = dm.table.rows[i];       for(var j = 0; j < row.cells; i++){           drawCell(i, j);       }    }       //build dm.tree  })(datamodel);

 

 

我们创建了一个匿名的函数，并立即执行它，由于外部无法引用它内部的变量，因此在执行完后很快就会被释放，关键是这种机制不会污染全局对象。

7.2.2缓存

再来看一个例子，设想我们有一个处理过程很耗时的函数对象，每次调用都会花费很长时间，那么我们就需要将计算出来的值存储起来，当调用这个函数的时候，首先在缓存中查找，如果找不到，则进行计算，然后更新缓存并返回值，如果找到了，直接返回查找到的值即可。闭包正是可以做到这一点，因为它不会释放外部的引用，从而函数内部的值可以得以保留。

 

 

 

Js代码

  1. var CachedSearchBox = (function(){  
  2.     var cache = {},  
  3.        count = [];  
  4.     return {  
  5.        attachSearchBox : function(dsid){  
  6.            if(dsid in cache){//如果结果在缓存中  
  7.               return cache[dsid];//直接返回缓存中的对象  
  8.            }  
  9.            var fsb = new uikit.webctrl.SearchBox(dsid);//新建  
  10.            cache[dsid] = fsb;//更新缓存  
  11.            if(count.length > 100){//保正缓存的大小<=100  
  12.               delete cache[count.shift()];  
  13.            }  
  14.            return fsb;        
  15.        },  
  16.    
  17.        clearSearchBox : function(dsid){  
  18.            if(dsid in cache){  
  19.               cache[dsid].clearSelection();    
  20.            }  
  21.        }  
  22.     };  
  23. })();  
  24.    
  25. CachedSearchBox.attachSearchBox("input1");  
  26.    
var CachedSearchBox = (function(){    var cache = {},       count = [];    return {       attachSearchBox : function(dsid){           if(dsid in cache){//如果结果在缓存中              return cache[dsid];//直接返回缓存中的对象           }           var fsb = new uikit.webctrl.SearchBox(dsid);//新建           cache[dsid] = fsb;//更新缓存           if(count.length > 100){//保正缓存的大小<=100              delete cache[count.shift()];           }           return fsb;             },        clearSearchBox : function(dsid){           if(dsid in cache){              cache[dsid].clearSelection();             }       }    };})(); CachedSearchBox.attachSearchBox("input1");

 

 

这样，当我们第二次调用CachedSearchBox.attachSerachBox(“input1”)的时候，我们就可以从缓存中取道该对象，而不用再去创建一个新的searchbox对象。

7.2.3 实现封装

可以先来看一个关于封装的例子，在person之外的地方无法访问其内部的变量，而通过提供闭包的形式来访问：

 

 

 

Js代码

  1. var person = function(){  
  2.     //变量作用域为函数内部，外部无法访问  
  3.     var name = "default";     
  4.      
  5.     return {  
  6.        getName : function(){  
  7.            return name;  
  8.        },  
  9.        setName : function(newName){  
  10.            name = newName;  
  11.        }  
  12.     }  
  13. }();  
  14.    
  15. print(person.name);//直接访问，结果为undefined  
  16. print(person.getName());  
  17. person.setName("abruzzi");  
  18. print(person.getName());  
var person = function(){    //变量作用域为函数内部，外部无法访问    var name = "default";          return {       getName : function(){           return name;       },       setName : function(newName){           name = newName;       }    }}(); print(person.name);//直接访问，结果为undefinedprint(person.getName());person.setName("abruzzi");print(person.getName());

 

 

得到结果如下：

 

 

undefined
default
abruzzi

 

         闭包的另一个重要用途是实现面向对象中的对象，传统的对象语言都提供类的模板机制，这样不同的对象(类的实例)拥有独立的成员及状态，互不干涉。虽然JavaScript中没有类这样的机制，但是通过使用闭包，我们可以模拟出这样的机制。还是以上边的例子来讲：

 

 

 

Js代码

  1. function Person(){  
  2.     var name = "default";     
  3.      
  4.     return {  
  5.        getName : function(){  
  6.            return name;  
  7.        },  
  8.        setName : function(newName){  
  9.            name = newName;  
  10.        }  
  11.     }  
  12. };  
  13.    
  14.    
  15. var john = Person();  
  16. print(john.getName());  
  17. john.setName("john");  
  18. print(john.getName());  
  19.    
  20. var jack = Person();  
  21. print(jack.getName());  
  22. jack.setName("jack");  
  23. print(jack.getName());  
function Person(){    var name = "default";          return {       getName : function(){           return name;       },       setName : function(newName){           name = newName;       }    }};  var john = Person();print(john.getName());john.setName("john");print(john.getName()); var jack = Person();print(jack.getName());jack.setName("jack");print(jack.getName());

 

 

运行结果如下：

 

 

 

default
john
default
jack

 

 

由此代码可知，john和jack都可以称为是Person这个类的实例，因为这两个实例对name这个成员的访问是独立的，互不影响的。

事实上，在函数式的程序设计中，会大量的用到闭包，我们将在第八章讨论函数式编程，在那里我们会再次探讨闭包的作用。

7.3应该注意的问题

7.3.1内存泄漏

在不同的JavaScript解释器实现中，由于解释器本身的缺陷，使用闭包可能造成内存泄漏，内存泄漏是比较严重的问题，会严重影响浏览器的响应速度，降低用户体验，甚至会造成浏览器无响应等现象。

JavaScript的解释器都具备垃圾回收机制，一般采用的是引用计数的形式，如果一个对象的引用计数为零，则垃圾回收机制会将其回收，这个过程是自动的。但是，有了闭包的概念之后，这个过程就变得复杂起来了，在闭包中，因为局部的变量可能在将来的某些时刻需要被使用，因此垃圾回收机制不会处理这些被外部引用到的局部变量，而如果出现循环引用，即对象A引用B，B引用C，而C又引用到A，这样的情况使得垃圾回收机制得出其引用计数不为零的结论，从而造成内存泄漏。

7.3.2上下文的引用

关于this我们之前已经做过讨论，它表示对调用对象的引用，而在闭包中，最容易出现错误的地方是误用了this。在前端JavaScript开发中，一个常见的错误是错将this类比为其他的外部局部变量：

 

 

Js代码

  1. $(function(){  
  2.     var con = $("div#panel");  
  3.     this.id = "content";  
  4.     con.click(function(){  
  5.        alert(this.id);//panel  
  6.     });  
  7. });  
$(function(){    var con = $("div#panel");    this.id = "content";    con.click(function(){       alert(this.id);//panel    });});

 

此处的alert(this.id)到底引用着什么值呢？很多开发者可能会根据闭包的概念，做出错误的判断：

 

 

content

 

 

理由是，this.id显示的被赋值为content,而在click回调中，形成的闭包会引用到this.id，因此返回值为content。然而事实上，这个alert会弹出”panel”，究其原因，就是此处的this,虽然闭包可以引用局部变量，但是涉及到this的时候，情况就有些微妙了，因为调用对象的存在，使得当闭包被调用时(当这个panel的click事件发生时)，此处的this引用的是con这个jQuery对象。而匿名函数中的this.id = “content”是对匿名函数本身做的操作。两个this引用的并非同一个对象。

         如果想要在事件处理函数中访问这个值，我们必须做一些改变：

 

 

Js代码

  1. $(function(){  
  2.     var con = $("div#panel");  
  3.     this.id = "content";  
  4.     var self = this;  
  5.     con.click(function(){  
  6.        alert(self.id);//content  
  7.     });  
  8. });  
$(function(){    var con = $("div#panel");    this.id = "content";    var self = this;    con.click(function(){       alert(self.id);//content    });});

 

 

这样，我们在事件处理函数中保存的是外部的一个局部变量self的引用，而并非this。这种技巧在实际应用中多有应用，我们在后边的章节里进行详细讨论。关于闭包的更多内容，我们将在第九章详细讨论，包括讨论其他命令式语言中的“闭包”，闭包在实际项目中的应用等等。

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