JavaScript闭包

闭包

语法作用域

考虑如下情况：

function init() { 
    var name = "Mozlilla"; // 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

现在来考虑如下例子:

function makeFunc() {
    var name = "Mozilla";
    function displayName() {
        alert(name);
    }
    return displayName;
}

var myFunc = makeFunc();
myFunc();

运行这段代码和之前的init()实例的效果完全一样。其中的不同 --- 也是有意思的地方 --- 在于内部函数displayName()在执行前，被外部函数返回。

JavaScript中的函数会形成闭包。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。在我们的例子中，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。由此，当myFunc被调用时，name仍可被访问，其值Mozilla就被传递到alert中。

下面是一个更有意思的实例makeAdder函数

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

在这个实例中，我们定义了makeAdder(x)函数,它接受了一个参数x，并返回一个新的函数。返回的函数接受一个参数y,并返回x+y的值

在本质上讲，makeAdder是一个函数工厂 --- 他创建了将制定的值和它的参数相加求和的函数。在上面的实例中，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，另外和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环境中，x为5。而在add10中，x则为10.

实用的闭包

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。

因此，通常你使用只有一个方法的对象的地方，都可以使用闭包。

在Web中，你想要这样做的情况特别常见。大部分我们所写的JavaScript代码都是基于事件的 --- 定义某种行为，然后将其添加到用户触发的事件之上(比如点击或者按键)。我们的代码通常作为回调：为相应事件而执行的函数。

假如，我们想在页面上添加一些可以调整字号的按钮。一种方法是以像素为单位指定body元素的font-size，然后通过相对的em单位设置页面中其它元素(例如header)的字号：

body {
  font-family: Helvetica, Arial, sans-serif;
  font-size: 12px;
}

h1 {
  font-size: 1.5em;
}

h2 {
  font-size: 1.2em;
}

我们文本尺寸调整按钮可以修改body元素的font-size属性，由于我们使用相对单位，页面中的其它元素也会相应地调整。

以下是JavaScript：

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

var soze12 = makeSizer(12);
var soze14 = makeSizer(14);
var soze16 = makeSizer(16);

size12，size14，size16三个函数将分别把body文本调整为12， 14， 16像素。我们可以将它们分别添加到按钮的事件上。如下所示：

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

<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

编程语言中，比如Java，是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。

下面的示例展现了如何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。这个方式也称为 模块模式（module pattern）：

var Counter = (function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
      privateCounter += val;
  }
  return {
      increment: function() {
          changeBy(1);
      },
      decrement: function() {
          changeBy(-1);
      },
      value: function() {
          return privateCounter;
      }
  }
})();

console.log(Counter.value());  /* logs 0 */
Counter.increment();
Counter.increment();
console.log(Counter.value()); /* logs 2 */
Counter.decrement();
console.log(Counter.value()); /* logs 1 */

在之前的实例中，每个闭包都它自己的语法环境；而这次我们只创建了一个词法环境，为三个函数所共享：Counter.increment, Counter.decrement 和 Counter.value。

该共享环境创建于一个立即执行的匿名函数体内。这个环境中包含两个私有项：名为privateCounter的变量和名为changeBy的函数。这两项都无法再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。

这三个公共函数是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。

你应该注意到我们定义了一个匿名函数，用于创建一个计数器。我们立即执行了这个匿名函数，并将他的值赋给了变量counter。我们可以把这个函数储存在另外一个变量makeCounter中，并用他来创建多个计数器。

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 */

请注意两个计数器 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。

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。

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。参考下面的示例：

<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>

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();

注: onfocus:当元素获取到焦点的时候触发;

数组 helpText 中定义了三个有用的提示信息，每一个都关联于对应的文档中的input 的 ID。通过循环这三项定义，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。

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：特别是使用前面所述的函数工厂：

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();

这段代码可以如我们所期望的那样工作。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。

另一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': '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：

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();

这个例子使用let而不是var，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。

性能考量

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。原因是这将导致每次构造器被调用时，方法都会被重新赋值一次（也就是，每个对象的创建）。

考虑以下实例：

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：

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：

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;
};