深入理解JavaScript閉包(closure)

文章目錄

• 一、什麼是閉包？
• 二、閉包有什麼作用和效果？
• 三、閉包的微觀世界
• 四、閉包的應用情境
• 五、Javascript的記憶體回收機制
• 六、結語

http://www.felixwoo.com/archives/247

最近在網上查閱了不少Javascript閉包(closure)相關的資料，寫的大多是非常的學術和專業。對於初學者來說別說理解閉包了，就連文字敘述都很難看懂。撰寫此文的目的就是用最通俗的文字揭開Javascript閉包的真實面目。

一、什麼是閉包？

“官方”的解釋是：閉包是一個擁有許多變數和綁定了這些變數的環境的運算式（通常是一個函數），因而這些變數也是該運算式的一部分。
相信很少有人能直接看懂這句話，因為他描述的太學術。其實這句話通俗的來說就是：JavaScript中所有的function都是一個閉包。不過一般來說，嵌套的function所產生的閉包更為強大，也是大部分時候我們所謂的“閉包”。看下面這段代碼：

function a() {    var i = 0;    function b() {        alert(++i);    }    return b;}var c = a();c();

這段代碼有兩個特點：

1. 函數b嵌套在函數a內部；
2. 函數a返回函數b。

參考關聯性

這樣在執行完var c=a()後，變數c實際上是指向了函數b，b中用到了變數i，再執行c()後就會彈出一個視窗顯示i的值(第一次為1)。這段代碼其實就建立了一個閉包，為什嗎？因為函數a外的變數c引用了函數a內的函數b，就是說：

當函數a的內建函式b被函數a外的一個變數引用的時候，就建立了一個我們通常所謂的“閉包”。

讓我們說的更透徹一些。所謂“閉包”，就是在建構函式體內定義另外的函數作為目標對象的方法函數，而這個對象的方法函數反過來引用外層外層函數體中的臨時變數。這使得只要目標 對象在生存期內始終能保持其方法，就能間接保持原建構函式體當時用到的臨時變數值。儘管最開始的建構函式調用已經結束，臨時變數的名稱也都消失了，但在目 標對象的方法內卻始終能引用到該變數的值，而且該值只能通這種方法來訪問。即使再次調用相同的建構函式，但只會產生新對象和方法，新的臨時變數只是對應新 的值，和上次那次調用的是各自獨立的。

為了更深刻的理解閉包，下面讓我們繼續探索閉包的作用和效果。

二、閉包有什麼作用和效果？

簡而言之，閉包的作用就是在a執行完並返回後，閉包使得Javascript的記憶體回收機制GC不會收回a所佔用的資源，因為a的內建函式b的執行需要依賴a中的變數。這是對閉包作用的非常直白的描述，不專業也不嚴謹，但大概意思就是這樣，理解閉包需要循序漸進的過程。
在上面的例子中，由於閉包的存在使得函數a返回後，a中的i始終存在，這樣每次執行c()，i都是自加1後alert出i的值。

那麼我們來想象另一種情況，如果a返回的不是函數b，情況就完全不同了。因為a執行完後，b沒有被返回給a的外界，只是被a所引用，而此時a也只會被b引用，因此函數a和b互相引用但又不被外界打擾(被外界引用)，函數a和b就會被GC回收。(關於Javascript的記憶體回收機制將在後面詳細介紹)

三、閉包的微觀世界

如果要更加深入的瞭解閉包以及函數a和嵌套函數b的關係，我們需要引入另外幾個概念：函數的執行環境(excution context)、使用中的物件(call object)、範圍(scope)、範圍鏈(scope chain)。以函數a從定義到執行的過程為例闡述這幾個概念。

1. 當定義函數a的時候，js解譯器會將函數a的範圍鏈(scope chain)設定為定義a時a所在的“環境”，如果a是一個全域函數，則scope chain中只有window對象。
2. 當執行函數a的時候，a會進入相應的執行環境(excution context)。
3. 在建立執行環境的過程中，首先會為a添加一個scope屬性，即a的範圍，其值就為第1步中的scope chain。即a.scope=a的範圍鏈。
4. 然後執行環境會建立一個使用中的物件(call object)。使用中的物件也是一個擁有屬性的對象，但它不具有原型而且不能通過JavaScript代碼直接存取。建立完使用中的物件後，把使用中的物件添加到a的範圍鏈的最頂端。此時a的範圍鏈包含了兩個對象：a的使用中的物件和window對象。
5. 下一步是在使用中的物件上添加一個arguments屬性，它儲存著調用函數a時所傳遞的參數。
6. 最後把所有函數a的形參和內部的函數b的引用也添加到a的使用中的物件上。在這一步中，完成了函數b的的定義，因此如同第3步，函數b的範圍鏈被設定為b所被定義的環境，即a的範圍。

到此，整個函數a從定義到執行的步驟就完成了。此時a返回函數b的引用給c，又函數b的範圍鏈包含了對函數a的使用中的物件的引用，也就是說b可以訪問到a中定義的所有變數和函數。函數b被c引用，函數b又依賴函數a，因此函數a在返回後不會被GC回收。

當函數b執行的時候亦會像以上步驟一樣。因此，執行時b的範圍鏈包含了3個對象：b的使用中的物件、a的使用中的物件和window對象，如所示：

，當在函數b中訪問一個變數的時候，搜尋順序是：

1. 先搜尋自身的使用中的物件，如果存在則返回，如果不存在將繼續搜尋函數a的使用中的物件，依次尋找，直到找到為止。
2. 如果函數b存在prototype原型對象，則在尋找完自身的使用中的物件後先尋找自身的原型對象，再繼續尋找。這就是Javascript中的變數尋找機制。
3. 如果整個範圍鏈上都無法找到，則返回undefined。

小結，本段中提到了兩個重要的詞語：函數的定義與執行。文中提到函數的範圍是在定義函數時候就已經確定，而不是在執行的時候確定（參看步驟1和3）。用一段代碼來說明這個問題：

function f(x) {    var g = function () { return x; }    return g;}var h = f(1);alert(h());

這段代碼中變數h指向了f中的那個匿名函數(由g返回)。

• 假設函數h的範圍是在執行)確定的，那麼此時h的範圍鏈是：h的使用中的物件->alert的使用中的物件->window對象。
• 假設函數h的範圍實在定義時確定的，就是說h指向的那個匿名函數在定義的時候就已經確定了範圍。那麼在執行的時候，h的範圍鏈為：h的使用中的物件->f的使用中的物件->window對象。

如果第一種假設成立，那輸出值就是undefined；如果第二種假設成立，輸出值則為1。

運行結果證明了第2個假設是正確的，說明函數的範圍確實是在定義這個函數的時候就已經確定了。

四、閉包的應用情境

1. 保護函數內的變數安全。以最開始的例子為例，函數a中i只有函數b才能訪問，而無法通過其他途徑訪問到，因此保護了i的安全性。
2. 在記憶體中維持一個變數。依然如前例，由於閉包，函數a中i的一直存在於記憶體中，因此每次執行c()，都會給i自加1。
3. 通過保護變數的安全實現JS私人屬性和私人方法（不能被外部存取）推薦閱讀：http://javascript.crockford.com/private.html
   私人屬性和方法在Constructor外是無法被訪問的

    

   function Constructor(...) {    var that = this;    var membername = value;    function membername(...) {...}}

以上3點是閉包最基本的應用情境，很多經典案例都源於此。

五、Javascript的記憶體回收機制

在Javascript中，如果一個對象不再被引用，那麼這個對象就會被GC回收。如果兩個對象互相引用，而不再被第3者所引用，那麼這兩個互相引用的對象也會被回收。因為函數a被b引用，b又被a外的c引用，這就是為什麼函數a執行後不會被回收的原因。

六、結語

理解JavaScript的閉包是邁向進階JS程式員的必經之路，理解了其解釋和運行機制才能寫出更為安全和優雅的代碼。如果您對本文有任何的建議和疑問，歡迎留言。轉載請著名出處。