JavaScript闭包工作原理示例讲解
Closures (闭包)是使用被作用域封闭的变量,函数,闭包等执行的一个函数的作用域。通常我们用和其相应的函数来指代这些作用域。(可以访问独立数据的函数)
词法作用域
考虑如下情况:
function init() {
let name = "Mozilla";
// name 是一个被init创建的局部变量
function displayName() {
// displayName() 是一个内部函数,
alert(name);
// 一个闭包使用在父函数中声明的变量
}
displayName();
}
init();
函数 init()
创建了一个局部变量 name和一个
名为 displayName()
的函数。displayName()
是一个内部函数——定义于 init()
之内且仅在该函数体内可用。displayName()
没有任何自己的局部变量,然而它可以访问到外部函数的变量,即可以使用父函数 init()
中声明的 name
变量。
function init() {
var name = "Mozilla"; // name is a local variable created by init
function displayName() { // displayName() is the inner function, a closure
alert (name); // displayName() uses variable declared in the parent function
}
displayName();
}
运行代码可以发现 displayName() 内的 alert() 语句成功的显示了在其父函数中声明的 name 变量的值。这是词法作用域的一个例子:在 JavaScript 中,变量的作用域是由它在源代码中所处位置决定的(显然如此),并且嵌套的函数可以访问到其外层作用域中声明的变量。
闭包
现在来考虑如下的例子 :
function makeFunc() {
var name = "Mozilla";
function displayName() {
alert(name);
}
return displayName;
}
var myFunc = makeFunc();
myFunc()
运行这段代码的效果和之前的 init()
示例完全一样:字符串 "Mozilla" 将被显示在一个 JavaScript 警告框中。其中的不同 — 也是有意思的地方 — 在于 displayName()
内部函数在执行前被从其外围函数中返回了。
这段代码看起来别扭却能正常运行。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 makeFunc()
执行过后,我们会很合理的认为 name 变量将不再可用。然而,因为代码运行的没问题,所以很显然在 JavaScript 中并不是这样的。
这个谜题的答案是 myFunc
变成一个 闭包 了。 闭包是一种特殊的对象。它由两部分构成:函数,以及创建该函数的环境。环境由闭包创建时在作用域中的任何局部变量组成。在我们的例子中,myFunc
是一个闭包,由 displayName
函数和闭包创建时存在的 "Mozilla" 字符串形成。
下面是一个更有意思的示例 — makeAdder
函数:
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
在这个示例中,我们定义了 makeAdder(x)
函数:带有一个参数 x
并返回一个新的函数。返回的函数带有一个参数 y
,并返回 x
和 y
的和。
从本质上讲,makeAdder
是一个函数工厂 — 创建将指定的值和它的参数求和的函数,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。
add5
和 add10
都是闭包。它们共享相同的函数定义,但是保存了不同的环境。在 add5
的环境中,x
为 5。而在 add10
中,x
则为 10。
实用的闭包
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。
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>
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 模块模式(module pattern):
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。
在循环中创建闭包:一个常见错误
在 ECMAScript 2015 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。
另一种方法使用了匿名闭包:
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++) {
(function() {
var item = helpText[i];
document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
showHelp(item.help);
}
})(); // Immediate event listener attachment with the current value of item (preserved until iteration).
}
}
setupHelp();
避免使用过多的闭包,可以用let关键词:
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++) {
let item = helpText[i];
document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
showHelp(item.help);
}
}
}
setupHelp();
用let而不用var,使得每个闭包绑定块内变量,不需要额外的闭包。
性能考量
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;
};
下面的代码可以更简洁的实现同样效果
function MyObject(name, message) {
this.name = name.toString();
this.message = message.toString();
}
(function() {
this.getName = function() {
return this.name;
};
this.getMessage = function() {
return this.message;
};
}).call(MyObject.prototype);
- Python基础04 运算
- 剑指OFFER之二叉树中和为某一值的路径(九度OJ1368)
- Python基础03 序列
- Python基础02 基本数据类型
- 用命令重启IIS 常重启IIS的朋友看过来
- Python基础01 Hello World!
- 剑指OFFER之从上往下打印二叉树(九度OJ1523)
- 给你的博客加上“Fork me on Github”彩带
- Android Studio添加PNG图片报错原因
- 剑指OFFER之包含min函数的栈(九度OJ1522)
- 使用VS2010开发Qt程序的一点经验
- 用Qt写软件系列五:一个安全防护软件的制作(3)
- 剑指OFFER之顺时针打印矩阵(九度OJ1391)
- 用Qt写软件系列五:一个安全防护软件的制作(2)
- JavaScript 教程
- JavaScript 编辑工具
- JavaScript 与HTML
- JavaScript 与Java
- JavaScript 数据结构
- JavaScript 基本数据类型
- JavaScript 特殊数据类型
- JavaScript 运算符
- JavaScript typeof 运算符
- JavaScript 表达式
- JavaScript 类型转换
- JavaScript 基本语法
- JavaScript 注释
- Javascript 基本处理流程
- Javascript 选择结构
- Javascript if 语句
- Javascript if 语句的嵌套
- Javascript switch 语句
- Javascript 循环结构
- Javascript 循环结构实例
- Javascript 跳转语句
- Javascript 控制语句总结
- Javascript 函数介绍
- Javascript 函数的定义
- Javascript 函数调用
- Javascript 几种特殊的函数
- JavaScript 内置函数简介
- Javascript eval() 函数
- Javascript isFinite() 函数
- Javascript isNaN() 函数
- parseInt() 与 parseFloat()
- escape() 与 unescape()
- Javascript 字符串介绍
- Javascript length属性
- javascript 字符串函数
- Javascript 日期对象简介
- Javascript 日期对象用途
- Date 对象属性和方法
- Javascript 数组是什么
- Javascript 创建数组
- Javascript 数组赋值与取值
- Javascript 数组属性和方法
- 使用 Redisson 实现的 redis 分布式锁在 SpringBoot 中的简单使用
- SpringBoot 的过滤器 Filter 配置
- CentOS 7 Redis 5.0.8 哨兵模式配置
- SpringBoot 项目的 Maven 多环境打包配置
- webRTC: 基于coturn项目的stun/turn服务器搭建
- 百度地图电子围栏功能
- opencv使用中出现的问题
- 人生苦短,我用k8s--------------Pod资源控制进阶管理
- 人生苦短,我用k8s--------------kuberctl命令合集
- Android使用Intent实现页面跳转
- Android实现单页显示3个Item的ViewPager炫酷切换效果
- Android用文件存储数据的方法
- Android编程监听APK安装与删除等过程的方法
- 人生苦短,我用k8s--------------详解yaml文件
- 排障集锦:九九八十一难之第二十难!-----使用jenkins镜像出现的问题Can not write to /var/jenkins_home/copy_reference_file.log.