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闭包

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闭包是什么

一个函数和对其周围状态（lexical environment，词法环境）的引用捆绑在一起（或者说函数被引用包围），这样的组合就是闭包（closure）

函数执行后返回结果是一个内部函数，并被外部变量所引用，如果内部函数持有被执行函数作用域的变量，即形成了闭包。

可以在内部函数访问到外部函数作用域。使用闭包，一可以读取函数中的变量，二可以将函数中的变量存储在内存中，保护变量不被污染。而正因闭包会把函数中的变量值存储在内存中，会对内存有消耗，所以不能滥用闭包，否则会影响网页性能，造成内存泄漏。当不需要使用闭包时，要及时释放内存，可将内层函数对象的变量赋值为null。

在 JavaScript中，每当创建一个函数，闭包就会在函数创建的同时被创建出来，作为函数内部与外部连接起来的一座桥梁

下面给出一个简单的例子

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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();

displayName() 没有自己的局部变量。然而，由于闭包的特性，它可以访问到外部函数的变量

闭包原理

函数执行分成两个阶段(预编译阶段和执行阶段)。

  • 在预编译阶段，如果发现内部函数使用了外部函数的变量，则会在内存中创建一个“闭包”对象并保存对应变量值，如果已存在“闭包”，则只需要增加对应属性值即可。

  • 执行完后，函数执行上下文会被销毁，函数对“闭包”对象的引用也会被销毁，但其内部函数还持用该“闭包”的引用，所以内部函数可以继续使用“外部函数”中的变量

利用了函数作用域链的特性，一个函数内部定义的函数会将包含外部函数的活动对象添加到它的作用域链中，函数执行完毕，其执行作用域链销毁，但因内部函数的作用域链仍然在引用这个活动对象，所以其活动对象不会被销毁，直到内部函数被烧毁后才被销毁。

优点

  1. 可以从内部函数访问外部函数的作用域中的变量，且访问到的变量长期驻扎在内存中，可供之后使用
  2. 避免变量污染全局
  3. 把变量存到独立的作用域，作为私有成员存在

缺点

  1. 对内存消耗有负面影响。因内部函数保存了对外部变量的引用，导致无法被垃圾回收，增大内存使用量，所以使用不当会导致内存泄漏
  2. 对处理速度具有负面影响。闭包的层级决定了引用的外部变量在查找时经过的作用域链长度
  3. 可能获取到意外的值(captured value)

闭包使用场景

场景一： 典型应用是模块封装，在各模块规范出现之前，都是用这样的方式防止变量污染全局。

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var Yideng = (function () {
    // 这样声明为模块私有变量，外界无法直接访问
    var foo = 0;

    function Yideng() {}
    Yideng.prototype.bar = function bar() {
        return foo;
    };
    return Yideng;
}());

场景二： 在循环中创建闭包，防止取到意外的值。
如下代码，无论哪个元素触发事件，都会弹出 3。因为函数执行后引用的 i 是同一个，而 i 在循环结束后就是 3

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for (var i = 0; i < 3; i++) {
    document.getElementById('id' + i).onfocus = function() {
      alert(i);
    };
}
//可用闭包解决
function makeCallback(num) {
  return function() {
    alert(num);
  };
}
for (var i = 0; i < 3; i++) {
    document.getElementById('id' + i).onfocus = makeCallback(i);
}

任何闭包的使用场景都离不开这两点:

  • 创建私有变量
  • 延长变量的生命周期

一般函数的词法环境在函数返回后就被销毁，但是闭包会保存对创建时所在词法环境的引用，即便创建时所在的执行上下文被销毁，但创建时所在词法环境依然存在，以达到延长变量的生命周期的目的

下面举个例子：

在页面上添加一些可以调整字号的按钮

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function makeSizer(size) {
  return function() {
    document.body.style.fontSize = size + 'px';
  };
}

var size12 = makeSizer(12);
var size14 = makeSizer(14);
var size16 = makeSizer(16);

document.getElementById('size-12').onclick = size12;
document.getElementById('size-14').onclick = size14;
document.getElementById('size-16').onclick = size16;
柯里化函数

柯里化的目的在于避免频繁调用具有相同参数函数的同时，又能够轻松的重用

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// 假设我们有一个求长方形面积的函数
function getArea(width, height) {
    return width * height
}
// 如果我们碰到的长方形的宽老是10
const area1 = getArea(10, 20)
const area2 = getArea(10, 30)
const area3 = getArea(10, 40)

// 我们可以使用闭包柯里化这个计算面积的函数
function getArea(width) {
    return height => {
        return width * height
    }
}

const getTenWidthArea = getArea(10)
// 之后碰到宽度为10的长方形就可以这样计算面积
const area1 = getTenWidthArea(20)

// 而且如果遇到宽度偶尔变化也可以轻松复用
const getTwentyWidthArea = getArea(20)
使用闭包模拟私有方法

在JavaScript中，没有支持声明私有变量，但我们可以使用闭包来模拟私有方法

下面举个例子：

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var Counter = (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 */

上述通过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，这种方式也叫模块方式

两个计数器 Counter1 和 Counter2 是维护它们各自的独立性的，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，不会影响另一个闭包中的变量

其它

例如计数器、延迟调用、回调等闭包的应用，其核心思想还是创建私有变量和延长变量的生命周期

闭包注意事项

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

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。

原因在于每个对象的创建，方法都会被重新赋值

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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：

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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;
};
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