javascript闭包

前言

　　闭包对于初学者而言一直是一个不太好理解的概念。最近在学习javascript的时候碰巧看到了关于这方面的讲解，自己才明白了许多，所以把它写出来分享给大家。当然，本文也是参考了很多blog和书籍，加上自己的理解写出来的，文章末尾会附上对应的参考文档。

基础知识

//javascript的变量作用域可以分为两种：全局变量和局部变量。
//在函数内声明的变量就是局部变量，这个变量在函数体内可访问，在函数外部无法直接读取局部变量。
//例如：
var globalVariable = 1; //全局变量
function f() {
    var localVariable = 100; //局部变量 注意函数内的变量一定要加上关键字var才能成为局部变量，不然就会成为全局变量
}
alert(globalVariable); //显示1
alert(localVariable);  //抛出错误 提示localVariable未声明

//javascript内部函数又称为嵌套函数，就是在函数中声明的函数
//函数可以实现多级嵌套
//例如：
function f() {
    function innerFunction() {
        //innerFunction是f的内部函数
        function anotherInnerFunction() {
            //anotherInnerFunction是innerFunction的内部函数
        }
    }
}

//局部变量对于内部函数而言是可访问的，整个作用域链只能向下传递。
//例如：
function f() {
    var localVariable = 100; //局部变量
    function innerFunction() {
        var anotherLocalVariable = 200; //局部变量
        alert(localVariable);//内部函数可以访问外部函数的局部变量
    }
    alert(anotherLocalVariable); //抛出错误 提示anotherLocalVariable未声明
}

//javascript借鉴了函数式编程的概念，把函数提到了一等公民的地位，意思是函数可以跟变量一样被赋值，作为传入参数和返回参数。
//例如：
function f1() {
}
var temp1 = f1; //函数可以赋值给变量

function f2(f) {
    f();
}
f2(f1); //函数f1可以作为函数f2的参数

function f3() {
    function f4() {
    }
    return f4; //函数f4可以作为函数f3执行后返回的参数
}
var temp2 = f3(); //temp2的值是f4

闭包的概念

　　如果单纯从字面上来理解"闭包"这两个字，往往让人摸不着头脑，所以我们可以更多地把"闭包"当作一个代号名称，不要从字面上理解这个概念。参考了多处资料，发现闭包的官方定义很晦涩难懂，经过我的理解，觉得闭包的概念可以这样描述：当一个内部函数被调用，就会形成闭包。看代码应该会更清晰一些：

//在声明它的函数中调用
function f() {
    var localVariable = 100; //局部变量
    function innerFunction() {
        //访问局部变量
        localVariable += 1;
        alert(localVariable);
    }
    innerFunction();
}
f(); //显示101
//这样子确实也形成了闭包，但暂时没发现这样做有什么意义


//在声明它的函数外部调用
function f() {
    var localVariable = 100; //局部变量
    function innerFunction() {
        //访问局部变量
        localVariable += 1;
        alert(localVariable);
    }
    return innerFunction; //innerFunction作为函数f的返回参数
}
var temp = f(); 
temp(); //显示101
temp(); //显示102
//可见,闭包使得函数外部操作局部变量变为可能
//假如我们只是单纯执行f(),不把结果赋值给全局变量temp,那么执行完后,由于不存在其他引用,这时候函数f就会成为垃圾回收的对象
//而由于赋值给全局变量temp了,innerFunction引用到f函数,函数f的局部变量localVariable就不会被回收,所以就出现了上文中执行两次temp(),实现累加效果

闭包的应用场景

　　单纯地知道闭包的概念是远远不够的，要充分理解闭包这个概念，还得从它的使用场景入手。

　　其实闭包的应用可以简单总结为一句话：将变量维持在内存，带来更好的安全性和封装性。就像在上一节中使用的demo一样，将localVariable维持在内存中，使得改变它变为可能。其实，要实现这个功能，你可能觉得使用全局变量就可以了，除非重新加载或关闭页面，否则全局变量一直在内存中。但是使用全局变量其实不是一种不好的做法，最主要是因为全局变量是可以手动更改的，例如定义一个globalVariable，你在接下来的代码可以随心所欲地修改，而使用闭包，想要修改变量，就只能通过调用已经实现的特定函数，学过面向对象的人都知道，这就是良好封装性的体现，不能随意修改，就保证了变量的安全性。例如下面的demo：

function f() {
    var localVariable = 100; //局部变量
    function innerPlus() {
        localVariable += 1;
        alert(localVariable);
    }
    function innerMinus() {
        localVariable -= 1;
        alert(localVariable);
    }
    return {
        plus: innerPlus,
        minus:innerMinus
    }; //这次返回的不再是一个单独的函数,而是一个对象,对象的属性是两个内部函数
}
var temp = f();
temp.plus();  //显示101
temp.minus(); //显示100
//只能通过temp的特定API操作变量,实现了封装性和更好的安全性

　　这里再补充一个Demo，关于内部函数在声明它的函数中调用的实际应用场景。

//对node节点的背景颜色做一次渐变
function fadeBgColor(node) {
    var level = 1;
    function fade() {
        if (level < 15) {
            var hex = level.toString(16);//将整型转化为16位的字符 如10对应a
            node.style.backgroundColor = '#FFFF' + hex + hex;
            level += 1;//访问局部变量
            setTimeout(fade, 200);//递归调用自身
        }
    }
    setTimeout(fade, 200);//200ms后执行fade函数
}
fadeBgColor(document.body);

深入理解闭包

　　接下来的这一小节将从闭包的微观世界说起，展示一段javascipt代码，通过对javascript解析器执行原理的剖析，逐步地探讨闭包的内部机理。

function f() {
    var localVariable = 100;
    function innerFunction() {
        localVariable += 1;
        alert(localVariable);
    }
    return innerFunction;
}
var temp = f();
temp();

　　1. javascript解析器会在页面加载后创建一个全局执行上下文(Execution Context)，全局执行上下文的作用域链中只有一个全局对象，它定义了javascript中所有可用的全局变量和函数，全局对象在初始化的时候会包含this,window,document等对象，全局对象会随着javascript的执行动态地新增对象。

　　2. 当javascript解析器执行到函数声明function f(){...}的时候，因为函数f是一个全局函数，所以会把全局执行上下文的作用域链赋给函数f的内部属性scope(内部属性无法通过javascript直接访问)。

　　3. 接下来var temp = f()，这时javascript解析器会执行函数f，同时创建一个对应的执行上下文，并创建一个活动对象，并初始化给this和函数传入参数arguments，同时加入函数f中所有的变量(初始化为undifined)，随着函数的执行变量将逐步被赋值。活动对象会出现在执行上下文作用域链的顶端，紧接着是f函数的scope属性中的对象。

　　

　　4. 执行f函数的时候，javascript解析器会完成函数innerFunction的声明，这时innerFunction的执行上下文是函数f的执行上下文，所以会把函数f的执行上下文作用域链赋值给innerFunction的scope属性。

　　5. 最后执行temp()，其实就是执行innerFunction()，这时候会创建一个对应的新的执行上下文，同时创建temp函数的活动对象。同样活动对象会出现在作用域链的顶端，接下来是scope属性的作用域链。

　　

　　此时，函数f从声明到执行的步骤就完成了。最终函数temp的作用域链引用着函数f的活动对象，所以在函数f返回后就不会被GC回收。从这里也可以清晰地看到，函数temp在查找localVariable变量的时候，首先先从自身的活动对象中查找，找不到再到原型对象(有关原型对象这里就暂时不讨论了)中找，之后就到函数f的活动对象中找，再找不到就到全局对象中查找。

　　如果你有什么新的想法，欢迎留言讨论。

参考文献: 阮一峰的网络日志-学习javascript闭包，javascript权威指南第8章闭包，高性能网站建设进阶指南第7章编写高效的javascript，闭包维基百科，javascirpt语言精髓4.8节

修改记录: [2014.8.25 第一次修改 主要修改了闭包的概念] [2014.9.23 第二次修改 主要修改了活动对象的描述] [2014.11.28 第三次修改 新增内部函数在声明它的函数中调用的案例]