JavaScript进阶教程(5)-一文让你搞懂作用域链和闭包
JavaScript进阶教程(5)-一文让你搞懂作用域链和闭包
1 作用域
在JS中变量可以分为局部变量和全局变量，对于变量不熟悉的可以看一下我这篇文章：搞懂JavaScript全局变量与局部变量，看这篇文章就够了 作用域就是变量的使用范围，分为局部作用域和全局作用域，局部变量的使用范围为局部作用域，全局变量的使用范围是全局作用域。在 ECMAScript 2015 引入let 关键字之前，js中没有块级作用域---即在JS中一对花括号（{}）中定义的变量，依然可以在花括号外面使用。
{
var num2 = 100;
}
console.log(num2); // >1002 作用域链
当内部函数访问外部函数的变量时，采用的是链式查找的方式进行获取的，从里向外层层的搜索，搜索到了就直接使用，搜索到0级作用域的时候，如果还是没有找到这个变量，就报错。这种结构我们称为作用域链。
// 作用域链:变量的使用,从里向外,层层的搜索,搜索到了就直接使用
// 搜索到0级作用域的时候,如果还是没有找到这个变量,就会报错
var num = 10; //作用域链 级别:0
function f1() {
var num2 = 20;
function f2() {
var num3 = 30;
console.log(num); // >10
}
f2();
}
f1();
3 预解析
JS代码在浏览器中是由JS引擎进行解析执行的，分为两步，预解析和代码执行。预解析分为 变量预解析（变量提升） 和 函数预解析（函数提升），浏览器JS代码运行之前，会把变量的声明和函数的声明提前(提升)到该作用域的最上面。
3.1 变量预解析
把所有变量的声明提升到当前作用域的最前面，不提升赋值操作。 示例：
console.log(num); // 没有报错，返回的是一个undefined
var num = 666;预解析后:
// 预解析后：变量提升
var num;
console.log(num); // 所以返回的是一个undefined
num = 666;3.2 函数预解析
将所有函数声明提升到当前作用域的最前面。 示例：
f1(); // 能够正常调用
function f1() {
console.log("Albert唱歌太好听了");
}预解析后：
function f1() {
console.log("Albert唱歌太好听了");
}
f1(); //预解析后，代码是逐行执行的，执行到 f1()后，去调用函数 f1（）4 闭包
在专业书籍上对于闭包的解释为：Javascript的闭包是指一个函数与周围状态（词法环境）的引用捆绑在一起（封闭）的组合，在JavaScript中，每次创建函数时，都会同时创建闭包。闭包是一种保护私有变量的机制，在函数执行时形成私有的作用域，保护里面的私有变量不受外界干扰，即形成一个不销毁的栈环境。 这句话比较难以理解，对于闭包我的理解是，在函数A中，有一个函数B，在函数B中可以访问函数A中定义的变量或者是数据x，被访问的变量x可以和B函数一同存在。即使A函数已经运行结束，导致创建变量x的环境销毁，B函数中x变量也依然会存在，直到访问变量x的B函数被销毁，此时形成了闭包。如下面代码所示：
function A() {
var x = 0;
function B() {
return ++x;
}
return B // 返回B函数
}
var B = A(); // 创建B函数
console.log(B()); // 1
console.log(B()); // 2
console.log(B()); // 3
console.log(B()); // 4
console.log("%c%s", "color:red", "*******---------*********");
// 创建新的B函数
B = A();
console.log(B()); // 1
4.1 闭包小案例：
// 普通的函数
function f1() {
var num = 0;
num++;
return num;
}
console.log(f1());
console.log(f1());
console.log(f1());
console.log("%c%s", "color:red", "*******---------*********");
// 闭包
function f2() {
var num = 0;
return function() {
num++;
return num;
}
}
var ff = f2();
console.log(ff()); // 1
console.log(ff()); // 2
console.log(ff()); // 3
4.2 闭包点赞案例
演示地址：https://www.albertyy.com/2020/9/like.html
代码：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>闭包点赞案例：公众号AlbertYang</title>
<style>
ul {
list-style-type: none;
}
li {
float: left;
margin-left: 10px;
margin-bottom: 20px;
}
img {
height: 300px;
}
input {
margin-left: 30%;
}
</style>
</head>
<body>
<ul>
<li><img src="1.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
<li><img src="2.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
<li><img src="3.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
<li><img src="4.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
<li><img src="5.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
<li><img src="6.jpg" alt=""><br /><input type="button" value="(1)赞"></li>
</ul>
</body>
<script>
// 根据标签名字获取元素
function my$(tagName) {
return document.getElementsByTagName(tagName);
}
// 闭包缓存数据
function getValue() {
var value = 2;
return function() {
// 每一次点击的时候,都应该改变当前点击按钮的value值
this.value = "(" + (value++) + ")赞";
}
}
//获取所有的按钮
var btnObjs = my$("input");
//循环遍历每个按钮,注册点击事件
for (var i = 0; i < btnObjs.length; i++) {
//注册事件
btnObjs[i].onclick = getValue();
}
</script>
</html>5 闭包的作用
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。在一些编程语言中，比如 Java，是支持将方法声明为私有的(private)，即它们只能被同一个类中的其它方法所调用。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。下面我们计数器为例，代码如下：
var myCounter = function() {
var privateCounter = 0;
function changeBy(val) {
privateCounter += val;
}
return {
increment: function() {
changeBy(1);
},
decrement: function() {
changeBy(-1);
},
value: function() {
return privateCounter;
}
}
};
var Counter1 = myCounter();
var Counter2 = myCounter();
console.log(Counter1.value()); /* 计数器1现在为 0 */
Counter1.increment();
Counter1.increment();
console.log(Counter1.value()); /* 计数器1现在为 2 */
Counter1.decrement();
console.log(Counter1.value()); /* 计数器1现在为 1 */
console.log(Counter2.value()); /* 计数器2现在为 0 */
Counter2.increment();
console.log(Counter2.value()); /* 计数器2现在为 1 */
在上边的代码中我们创建了一个匿名函数含两个私有项：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，Counter.increment，Counter.decrement 和Counter.value，这三个公共函数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 privateCounter 变量和 changeBy 函数。我们把匿名函数储存在一个变量myCounter 中，并用它来创建多个计数器，每次创建都会同时创建闭包，因为每个闭包都有它自己的词法环境，每个闭包都是引用自己词法作用域内的变量 privateCounter ，所以两个计数器 Counter1 和 Counter2 是各自独立的。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。
6 闭包导致的一些问题
在 ECMAScript 2015 引入let 关键字之前，在循环中有一个常见的闭包创建问题。请看以下代码：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>公众号AlbertYang</title>
</head>
<body>
<p id="help">提示信息</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>
</body>
<script>
function showHelp(help) {
document.getElementById('help').innerHTML = help;
}
function setupHelp() {
var helpText = [{
'id': 'email',
'help': '你的邮件地址'
},
{
'id': 'name',
'help': '你的名字'
},
{
'id': 'age',
'help': '你的年龄'
}
];
for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
var item = helpText[i];
document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
showHelp(item.help);
}
}
}
setupHelp();
</script>
</html>上边代码中，我们在数组 helpText 中定义了三个提示信息，每一个都关联于对应的文档中的input 的 ID。通过循环依次为相应input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input上，显示的都是关于年龄的信息。 演示地址：https://www.albertyy.com/2020/7/closure1.html 我们想要的正确效果：https://www.albertyy.com/2020/7/closure2.html
这是因为赋值给 onfocus 的是闭包。这些闭包是由他们的函数定义和在 setupHelp 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。这里因为变量item使用var进行声明，由于变量提升（item可以在函数setupHelp的任何地方使用），所以item具有函数作用域。当onfocus的回调执行时，item.help的值被决定。由于循环在onfocus 事件触发之前早已执行完毕，变量对象item（被三个闭包所共享）已经指向了helpText的最后一项。要解决这个问题，有以下几个方法。
6.1 第一：使用更多的闭包
function showHelp(help) {
document.getElementById('help').innerHTML = help;
}
function makeHelpCallback(help) {
return function() {
showHelp(help);
};
}
function setupHelp() {
var helpText = [{
'id': 'email',
'help': '你的邮件地址'
},
{
'id': 'name',
'help': '你的名字'
},
{
'id': 'age',
'help': '你的年龄'
}
];
for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
var item = helpText[i];
document.getElementById(item.id).onfocus = makeHelpCallback(item.help);
}
}
setupHelp();这段代码可以正常的执行了。这是因为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词法环境。在这些环境中，help 指向 helpText 数组中对应的字符串。
6.2 第二种方法：使用了匿名闭包
function showHelp(help) {
document.getElementById('help').innerHTML = help;
}
function setupHelp() {
var helpText = [{
'id': 'email',
'help': '你的邮件地址'
},
{
'id': 'name',
'help': '你的名字'
},
{
'id': 'age',
'help': '你的年龄'
}
];
for (var i = 0; i < 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();6.3 第三种方法：使用用ES2015引入的let关键词
function showHelp(help) {
document.getElementById('help').innerHTML = help;
}
function setupHelp() {
var helpText = [{
'id': 'email',
'help': '你的邮件地址'
},
{
'id': 'name',
'help': '你的名字'
},
{
'id': 'age',
'help': '你的年龄'
}
];
for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
let item = helpText[i]; //使用let代替var
document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
showHelp(item.help);
}
}
}
setupHelp();这个里使用let而不是var，因为let是具有块作用域的变量，即它所声明的变量只在所在的代码块({})内有效，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。
6.4 第四种方法：使用 forEach()来遍历
function showHelp(help) {
document.getElementById('help').innerHTML = help;
}
function setupHelp() {
var helpText = [{
'id': 'email',
'help': '你的邮件地址'
},
{
'id': 'name',
'help': '你的名字'
},
{
'id': 'age',
'help': '你的年龄'
}
];
helpText.forEach(function(text) {
document.getElementById(text.id).onfocus = function() {
showHelp(text.help);
}
});
}
setupHelp();7 性能
由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中，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。如果不是某些特定任务需要使用闭包，最好不要使用闭包。例如，在创建新的对象或者类时，方法通常应该放到原型对象中，而不是定义到对象的构造函数中。原因是这将导致每次构造函数被调用时，方法都会被重新赋值一次（也就是说，对于每一个实例对象，geName和 getMessage都是一模一样的内容， 每生成一个实例，都必须为重复的内容，多占用一些内存，如果实例对象很多，会造成极大的内存浪费）。
请看以下代码：
function MyObject(name, message) {
this.name = name.toString();
this.message = message.toString();
this.getName = function() {
return this.name;
};
this.getMessage = function() {
return this.message;
};
}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。
修改如下：
function MyObject(name, message) {
this.name = name.toString();
this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype = {
getName: function() {
return this.name;
},
getMessage: function() {
return this.message;
}
};如果我们不想重新定义原型，可修改如下：
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;
};思考：为了测试你是否理解闭包请看下面两段代码，请思考它们的运行结果是什么？并在留言区给出你的答案。
代码一：
var name = "Window";
var object = {
name: "Object",
getNameFunc: function() {
return function() {
return this.name;
};
}
};
console.log(object.getNameFunc()());代码二：
var name = "Window";
var object = {
name: "Object",
getNameFunc: function() {
var that = this;
return function() {
return that.name;
};
}
};
console.log(object.getNameFunc()());8 总结
内部函数访问外部函数的变量时，采用的是链式查找的方式进行获取的，从里向外层层的搜索，搜索到了就直接使用，搜索到0级作用域的时候，如果还是没有找到这个变量，就报错，这种结构我们称为作用域链。本质上，闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁 局部变量是在函数中，函数使用结束后，局部变量就会被自动的释放，但是产生闭包后，里面的局部变量的使用作用域链就会被延长，闭包的作用是缓存数据这是闭包的优点也是缺点，这会导致变量不能及时的释放。如果想要缓存数据，就把这个数据放在外层的函数和里层的函数的中间位置。由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中，内存消耗很大，所以不要滥用闭包。