终于理解了 JavaScript 闭包
The following article is from 大迁世界 Author 前端小智
正如标题所述,JavaScript闭包对我来说一直有点神秘,看过很多闭包的文章,在工作使用过闭包,有时甚至在项目中使用闭包,但我确实是这是在使用闭包的知识。
最近看到的一些文章,终于,有人用于一种让我明白方式对闭包进行了解释,我将在本文中尝试使用这种方法来解释闭包。
准备
在理解闭包之前,有个重要的概念需要先了解一下,就是 js 执行上下文。
这篇文章是执行上下文 很不错的入门教程,文章中提到:
当代码在JavaScript中运行时,执行代码的环境非常重要,并将概括为以下几点:
全局作用域——第一次执行代码的默认环境。
函数作用域——当执行流进入函数体时。
(…) —— 我们当作 执行上下文 是当前代码执行的一个环境与作用域。
换句话说,当我们启动程序时,我们从全局执行上下文中开始。一些变量是在全局执行上下文中声明的。我们称之为全局变量。当程序调用一个函数时,会发生什么?
以下几个步骤:
JavaScript创建一个新的执行上下文,我们叫作本地执行上下文。 这个本地执行上下文将有它自己的一组变量,这些变量将是这个执行上下文的本地变量。 新的执行上下文被推到到执行堆栈中。可以将执行堆栈看作是一种保存程序在其执行中的位置的容器。
函数什么时候结束?当它遇到一个return
语句或一个结束括号}
。
当一个函数结束时,会发生以下情况:
这个本地执行上下文从执行堆栈中弹出。
函数将返回值返回调用上下文。调用上下文是调用这个本地的执行上下文,它可以是全局执行上下文,也可以是另外一个本地的执行上下文。这取决于调用执行上下文来处理此时的返回值,返回的值可以是一个对象、一个数组、一个函数、一个布尔值等等,如果函数没有
return
语句,则返回undefined
。这个本地执行上下文被销毁,销毁是很重要,这个本地执行上下文中声明的所有变量都将被删除,不在有变量,这个就是为什么 称为本地执行上下文中自有的变量。
基础的例子
在讨论闭包之前,让我们看一下下面的代码:
1: let a = 3
2: function addTwo(x) {
3: let ret = x + 2
4: return ret
5: }
6: let b = addTwo(a)
7: console.log(b)
为了理解JavaScript引擎是如何工作的,让我们详细分析一下:
在第
1
行,我们在全局执行上下文中声明了一个新变量a
,并将赋值为3
。接下来就变得棘手了,第
2
行到第5
行实际上是在一起的。这里发生了什么? 我们在全局执行上下文中声明了一个名为addTwo
的新变量,我们给它分配了什么?一个函数定义。两个括号{}
之间的任何内容都被分配给addTwo
,函数内部的代码没有被求值,没有被执行,只是存储在一个变量中以备将来使用。现在我们在第
6
行。它看起来很简单,但是这里有很多东西需要拆开分析。首先,我们在全局执行上下文中声明一个新变量,并将其标记为b
,变量一经声明,其值即为undefined
。接下来,仍然在第
6
行,我们看到一个赋值操作符。我们准备给变量b
赋一个新值,接下来我们看到一个函数被调用。当看到一个变量后面跟着一个圆括号(…)
时,这就是调用函数的信号,接着,每个函数都返回一些东西(值、对象或 undefined),无论从函数返回什么,都将赋值给变量b
。但是首先我们需要调用
addTwo
的函数。JavaScript将在其全局执行上下文内存中查找名为addTwo
的变量。噢,它找到了一个,它是在步骤2(或第2 - 5行)中定义的。变量add2
包含一个函数定义。注意,变量a
作为参数传递给函数。JavaScript在全局执行上下文内存中搜索变量a
,找到它,发现它的值是3
,并将数字3
作为参数传递给函数,准备好执行函数。现在执行上下文将切换,创建了一个新的本地执行上下文,我们将其命名为“addTwo执行上下文”,执行上下文被推送到调用堆栈上。在
addTwo
执行上下文中,我们要做的第一件事是什么?你可能会说,“在
addTwo
执行上下文中声明了一个新的变量ret
”,这是不对的。正确的答案是,我们需要先看函数的参数。在addTwo
执行上下文中声明一个新的变量``x```,因为值3
是作为参数传递的,所以变量x
被赋值为3。下一步是:在
addTwo
执行上下文中声明一个新的变量ret
。它的值被设置为undefined
(第三行)。仍然是第3行,需要执行一个相加操作。首先我们需要
x
的值,JavaScript会寻找一个变量x
,它会首先在addTwo
执行上下文中寻找,找到了一个值为3
。第二个操作数是数字2
。两个相加结果为5
就被分配给变量ret
。第
4
行,我们返回变量ret
的内容,在addTwo执行上下文中查找,找到值为5
,返回,函数结束。第
4-5
行,函数结束。addTwo执行上下文被销毁,变量x
和ret
被释放,它们已经不存在了。addTwo 执行上下文从调用堆栈中弹出,返回值返回给调用上下文,在这种情况下,调用上下文是全局执行上下文,因为函数addTwo
是从全局执行上下文调用的。现在我们继续第
4
步的内容,返回值5被分配给变量b
,程序仍然在第6
行。在第7行,
b
的值 5 被打印到控制台了。
对于一个非常简单的程序,这是一个非常冗长的解释,我们甚至还没有涉及闭包。但肯定会涉及的,不过首先我们得绕一两个弯。
词法作用域(Lexical scope)
我们需要理解词法作用域的一些知识。请看下面的例子:
1: let val1 = 2
2: function multiplyThis(n) {
3: let ret = n * val1
4: return ret
5: }
6: let multiplied = multiplyThis(6)
7: console.log('example of scope:', multiplied)
这里想说明,我们在函数执行上下文中有变量,在全局执行上下文中有变量。JavaScript的一个复杂之处在于它如何查找变量,如果在函数执行上下文中找不到变量,它将在调用上下文中寻找它,如果在它的调用上下文中没有找到,就一直往上一级,直到它在全局执行上下文中查找为止。(如果最后找不到,它就是 undefined
)。
下面列出向个步骤来解释一下(如果你已经熟悉了,请跳过):
在全局执行上下文中声明一个新的变量
val1
,并将其赋值为2
。第
2-5
行,声明一个新的变量multiplyThis
,并给它分配一个函数定义。第
6
行,声明一个在全局执行上下文multiplied
新变量。从全局执行上下文内存中查找变量
multiplyThis
,并将其作为函数执行,传递数字6
作为参数。新函数调用(创建新执行上下文),创建一个新的
multiplyThis
函数执行上下文。在
multiplyThis
执行上下文中,声明一个变量n
并将其赋值为6
。第
3
行。在multiplyThis
执行上下文中,声明一个变量ret
。继续第
3
行。对两个操作数n
和val1
进行乘法运算.在multiplyThis
执行上下文中查找变量n
。我们在步骤6中声明了它,它的内容是数字6
。在multiplyThis
执行上下文中查找变量val1
。multiplyThis
执行上下文没有一个标记为val1
的变量。我们向调用上下文查找,调用上下文是全局执行上下文,在全局执行上下文中寻找val1
。哦,是的、在那儿,它在步骤1中定义,数值是2
。继续第
3
行。将两个操作数相乘并将其赋值给ret
变量,6 * 2 = 12,ret 现在值为12
。返回
ret
变量,销毁multiplyThis
执行上下文及其变量ret
和n
。变量val1
没有被销毁,因为它是全局执行上下文的一部分。回到第
6
行。在调用上下文中,数字12
赋值给multiplied
的变量。最后在第
7
行,我们在控制台中打印multiplied
变量的值
在这个例子中,我们需要记住一个函数可以访问在它的调用上下文中定义的变量,这个就是词法作用域(Lexical scope)。
返回函数的函数
在第一个例子中,函数addTwo
返回一个数字。请记住,函数可以返回任何东西。让我们看一个返回函数的函数示例,因为这对于理解闭包非常重要。看粟子:
1: let val = 7
2: function createAdder() {
3: function addNumbers(a, b) {
4: let ret = a + b
5: return ret
6: }
7: return addNumbers
8: }
9: let adder = createAdder()
10: let sum = adder(val, 8)
11: console.log('example of function returning a function: ', sum)
让我们回到分步分解:
第
1
行。我们在全局执行上下文中声明一个变量val
并赋值为7
。第
2-8
行。我们在全局执行上下文中声明了一个名为createAdder
的变量,并为其分配了一个函数定义。第3-7
行描述了上述函数定义,和以前一样,在这一点上,我们没有直接讨论这个函数。我们只是将函数定义存储到那个变量(createAdder
)中。第
9
行。我们在全局执行上下文中声明了一个名为adder
的新变量,暂时,值为undefined
。第
9
行。我们看到括号()
,我们需要执行或调用一个函数,查找全局执行上下文的内存并查找名为createAdder
的变量,它是在步骤2
中创建的。好吧,我们调用它。调用函数时,执行到第
2
行。创建一个新的createAdder
执行上下文。我们可以在createAdder
的执行上下文中创建自有变量。js 引擎将createAdder
的上下文添加到调用堆栈。这个函数没有参数,让我们直接跳到它的主体部分.第
3-6
行。我们有一个新的函数声明,我们在createAdder
执行上下文中创建一个变量addNumbers
。这很重要,addnumber
只存在于createAdder
执行上下文中。我们将函数定义存储在名为 ``addNumbers``` 的自有变量中。第
7
行,我们返回变量addNumbers
的内容。js引擎查找一个名为addNumbers
的变量并找到它,这是一个函数定义。好的,函数可以返回任何东西,包括函数定义。我们返addNumbers
的定义。第4
行和第5
行括号之间的内容构成该函数定义。返回时,
createAdder
执行上下文将被销毁。addNumbers
变量不再存在。但addNumbers
函数定义仍然存在,因为它返回并赋值给了adder
变量。第
10
行。我们在全局执行上下文中定义了一个新的变量sum
,先赋值为undefined
;接下来我们需要执行一个函数。哪个函数? 是名为
adder
变量中定义的函数。我们在全局执行上下文中查找它,果然找到了它,这个函数有两个参数。让我们查找这两个参数,第一个是我们在步骤1中定义的变量
val
,它表示数字7
,第二个是数字8
。现在我们要执行这个函数,函数定义概述在第
3-5
行,因为这个函数是匿名,为了方便理解,我们暂且叫它adder
吧。这时创建一个adder
函数执行上下文,在adder
执行上下文中创建了两个新变量a
和b
。它们分别被赋值为7
和8
,因为这些是我们在上一步传递给函数的参数。第
4
行。在adder
执行上下文中声明了一个名为ret
的新变量,第
4
行。将变量a
的内容和变量b
的内容相加得15
并赋给ret
变量。ret
变量从该函数返回。这个匿名函数执行上下文被销毁,从调用堆栈中删除,变量a
、b
和ret
不再存在。返回值被分配给我们在步骤9中定义的
sum
变量。我们将
sum
的值打印到控制台。如预期,控制台将打印
15
。我们在这里确实经历了很多困难,我想在这里说明几点。首先,函数定义可以存储在变量中,函数定义在程序调用之前是不可见的。其次,每次调用函数时,都会(临时)创建一个本地执行上下文。当函数完成时,执行上下文将消失。函数在遇到return
或右括号}
时执行完成。
最后,一个闭包
看看下面的代码,并试着弄清楚会发生什么。
1: function createCounter() {
2: let counter = 0
3: const myFunction = function() {
4: counter = counter + 1
5: return counter
6: }
7: return myFunction
8: }
9: const increment = createCounter()
10: const c1 = increment()
11: const c2 = increment()
12: const c3 = increment()
13: console.log('example increment', c1, c2, c3)
现在,我们已经从前两个示例中掌握了它的诀窍,让我们按照预期的方式快速执行它:
第
1-8
行。我们在全局执行上下文中创建了一个新的变量createCounter
,并赋值了一个的函数定义。第
9
行。我们在全局执行上下文中声明了一个名为increment
的新变量。第
9
行。我们需要调用createCounter
函数并将其返回值赋给increment
变量。第
1-8
行。调用函数,创建新的本地执行上下文。第
2
行。在本地执行上下文中,声明一个名为counter
的新变量并赋值为0
;第
3-6
行。声明一个名为myFunction
的新变量,变量在本地执行上下文中声明,变量的内容是为第4
行和第5行所定义。第7行。返回
myFunction
变量的内容,删除本地执行上下文。变量myFunction
和counter
不再存在。此时控制权回到了调用上下文。第
9
行。在调用上下文(全局执行上下文)中,createCounter
返回的值赋给了increment
,变量increment
现在包含一个函数定义内容为createCounter
返回的函数。它不再标记为myFunction````,但它的定义是相同的。在全局上下文中,它是的标记为
labeledincrement```。第
10
行。声明一个新变量c1
。继续第
10
行。查找increment
变量,它是一个函数并调用它。它包含前面返回的函数定义,如第4-5
行所定义的。创建一个新的执行上下文。没有参数,开始执行函数。
第
4
行。counter=counter + 1
。在本地执行上下文中查找counter
变量。我们只是创建了那个上下文,从来没有声明任何局部变量。让我们看看全局执行上下文。这里也没有counter
变量。Javascript会将其计算为counter = undefined + 1,声明一个标记为counter
的新局部变量,并将其赋值为number 1,因为undefined被当作值为 0。第
5
行。我们变量counter
的值1
,我们销毁本地执行上下文和counter
变量。回到第
10
行。返回值1
被赋给c1
。第
11
行。重复步骤10-14
,c2
也被赋值为1
。第
12
行。重复步骤10-14
,c3
也被赋值为1
。第
13
行。我们打印变量c1 c2
和c3
的内容。
你自己试试,看看会发生什么。你会将注意到,它并不像从我上面的解释中所期望的那样记录1,1,1
。而是记录1,2,3
。这个是为什么?
不知怎么滴,increment
函数记住了那个cunter
的值。这是怎么回事?
counter
是全局执行上下文的一部分吗?尝试 console.log(counter)
,得到undefined
的结果,显然不是这样的。
也许,当你调用increment
时,它会以某种方式返回它创建的函数(createCounter)?这怎么可能呢?变量increment
包含函数定义,而不是函数的来源,显然也不是这样的。
所以一定有另一种机制。闭包,我们终于找到了,丢失的那块。
它是这样工作的,无论何时声明新函数并将其赋值给变量,都要存储函数定义和闭包。闭包包含在函数创建时作用域中的所有变量,它类似于背包。函数定义附带一个小背包,它的包中存储了函数定义创建时作用域中的所有变量。
所以我们上面的解释都是错的,让我们再试一次,但是这次是正确的。
1: function createCounter() {
2: let counter = 0
3: const myFunction = function() {
4: counter = counter + 1
5: return counter
6: }
7: return myFunction
8: }
9: const increment = createCounter()
10: const c1 = increment()
11: const c2 = increment()
12: const c3 = increment()
13: console.log('example increment', c1, c2, c3)
同上,第
1-8
行。我们在全局执行上下文中创建了一个新的变量createCounter
,它得到了指定的函数定义。同上,第
9
行。我们在全局执行上下文中声明了一个名为increment
的新变量。同上,第
9
行。我们需要调用createCounter
函数并将其返回值赋给increment
变量。同上,第
1-8
行。调用函数,创建新的本地执行上下文。同上,第
2
行。在本地执行上下文中,声明一个名为counter
的新变量并赋值为0
。第
3-6
行。声明一个名为myFunction
的新变量,变量在本地执行上下文中声明,变量的内容是另一个函数定义。如第4
行和第5
行所定义,现在我们还创建了一个闭包,并将其作为函数定义的一部分。闭包包含作用域中的变量,在本例中是变量counter
(值为0
)。第
7
行。返回myFunction
变量的内容,删除本地执行上下文。myFunction
和counter
不再存在。控制权交给了调用上下文,我们返回函数定义和它的闭包,闭包中包含了创建它时在作用域内的变量。第
9
行。在调用上下文(全局执行上下文)中,createCounter
返回的值被指定为increment
,变量increment
现在包含一个函数定义(和闭包),由createCounter返回的函数定义,它不再标记为myFunction
,但它的定义是相同的,在全局上下文中,称为increment
。第
10
行。声明一个新变量c1
。继续第
10
行。查找变量increment
,它是一个函数,调用它。它包含前面返回的函数定义,如第4-5
行所定义的。(它还有一个带有变量的闭包)。创建一个新的执行上下文,没有参数,开始执行函数。
第
4
行。counter = counter + 1
,寻找变量counter
,在查找本地或全局执行上下文之前,让我们检查一下闭包,瞧,闭包包含一个名为counter
的变量,其值为0
。在第4
行表达式之后,它的值被设置为1
。它再次被储存在闭包里,闭包现在包含值为1
的变量counter
。第
5
行。我们返回counter的值
,销毁本地执行上下文。回到第
10
行。返回值1
被赋给变量c1
。第
11
行。我们重复步骤10-14
。这一次,在闭包中此时变量counter
的值是1。它在第12
行设置的,它的值被递增并以2
的形式存储在递增函数的闭包中,c2
被赋值为2
。第
12
行。重复步骤10-14
行,c3
被赋值为3。第13行。我们打印变量
c1 c2
和c3
的值。
你可能会问,是否有任何函数具有闭包,甚至是在全局范围内创建的函数?答案是肯定的。在全局作用域中创建的函数创建闭包,但是由于这些函数是在全局作用域中创建的,所以它们可以访问全局作用域中的所有变量,闭包的概念并不重要。
当函数返回函数时,闭包的概念就变得更加重要了。返回的函数可以访问不属于全局作用域的变量,但它们仅存在于其闭包中。
闭包不是那么简单
有时候闭包在你甚至没有注意到它的时候就会出现,你可能已经看到了我们称为部分应用程序的示例,如下面的代码所示:
let c = 4
const addX = x => n => n + x
const addThree = addX(3)
let d = addThree(c)
console.log('example partial application', d)
如果箭头函数让你感到困惑,下面是同样效果:
let c = 4
function addX(x) {
return function(n) {
return n + x
}
}
const addThree = addX(3)
let d = addThree(c)
console.log('example partial application', d)
我们声明一个能用加法函数addX
,它接受一个参数x
并返回另一个函数。返回的函数还接受一个参数并将其添加到变量x
中。
变量x
是闭包的一部分,当变量addThree
在本地上下文中声明时,它被分配一个函数定义和一个闭包,闭包包含变量x
。
所以当addThree
被调用并执行时,它可以从闭包中访问变量x
以及为参数传递变量n
并返回两者的和 7
。
总结
我将永远记住闭包的方法是通过背包的类比。当一个函数被创建并传递或从另一个函数返回时,它会携带一个背包。背包中是函数声明时作用域内的所有变量。
代码部署后可能存在的BUG没法实时知道,事后为了解决这些BUG,花了大量的时间进行log 调试,这边顺便给大家推荐一个好用的BUG监控工具 Fundebug。
- EOF -
1、闭包,是真的美
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