词法作用域

1
2
3
4
5
6
7
8
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();

init() 创建了一个局部变量 name 和一个名为 displayName() 的函数。displayName() 是定义在 init() 里的内部函数,仅在该函数体内可用。displayName() 内没有自己的局部变量,然而它可以访问到外部函数的变量,所以 displayName() 可以使用父函数 init() 中声明的变量 name 。但是,如果有同名变量 name 在 displayName() 中被定义,则会使用 displayName() 中定义的 name 。

闭包

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
function makeFunc() {
var name = "Mozilla";
function displayName() {
alert(name);
}
return displayName;
}

var myFunc = makeFunc();
myFunc();

在执行 displayName() 之前,会先被外部函数返回。myFunc 是执行 makeFunc 时创建的 displayName 函数实例的引用,而 displayName 实例仍可访问其词法作用域中的变量,即可以访问到 name

闭包是由函数以及创建该函数的词法环境组合而成。这个环境包含了这个闭包创建时所能访问的所有局部变量

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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

makeAdder 是一个函数工厂 — 他创建了将指定的值和它的参数相加求和的函数。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,但是保存了不同的词法环境。在 add5 的环境中,x 为 5。而在 add10 中,x 则为 10。

实用的闭包

通过以下方法来更改页面字体的大小

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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;

1
2
3
<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

像 Java 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。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。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
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 */

两个计数器 counter1 和 counter2 是如何维护它们各自的独立性的。每个闭包都是引用自己词法作用域内的变量 privateCounter 。

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。然而在一个闭包内对变量的修改,不会影响到另外一个闭包中的变量。

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,在循环中有一个常见的闭包创建问题。

1
2
3
4
<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>

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
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();

运行这段代码后,无论焦点在哪个input上,显示的都是关于年龄的信息。

原因是赋值给 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。当onfocus的回调执行时,item.help的值被决定。由于循环在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。

解决这个问题的一种方案是使用更多的闭包:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
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();

另一种方法使用了匿名闭包:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
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);
}
})(); // 马上把当前循环项的item与事件回调相关联起来
}
}

setupHelp();

避免使用过多的闭包,可以用 let 关键词:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
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();

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。

性能考量

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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。修改成如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
function MyObject(name, message) {
this.name = name.toString();
this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype = {
getName: function() {
return this.name;
},
getMessage: function() {
return this.message;
}
};

但我们不建议重新定义原型。可改成如下例子:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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;
};