JavaScript闭包应用介绍

来源：https://wintc.top/article/33

本文介绍一下JS中的一个重要概念——闭包。其实即便是最初级的前端开发人员，应该都已经接触过它。

一、闭包的概念和特性

首先看个闭包的例子：

function makeFab () {
  let last = 1, current = 1
  return function inner() {
    [current, last] = [current + last, current]
    return last
  }
}

let fab = makeFab()
console.log(fab()) // 1
console.log(fab()) // 2
console.log(fab()) // 3
console.log(fab()) // 5

这是一个生成斐波那契数列的例子。makeFab的返回值就是一个闭包，makeFab像一个工厂函数，每次调用都会创建一个闭包函数，如例子中的fab。fab每次调用不需要传参数，都会返回不同的值，因为在闭包生成的时候，它记住了变量last和current，以至于在后续的调用中能够返回不同的值。能记住函数本身所在作用域的变量，这就是闭包和普通函数的区别所在。

MDN中给出的闭包的定义是：函数与对其状态即词法环境的引用共同构成闭包。这里的“词法环境的引用”，可以简单理解为“引用了函数外部的一些变量”，例如上述例子中每次调用makeFab都会创建并返回inner函数，引用了last和current两个变量。

二、闭包——函数式编程之魂

Javascript和python这两门动态语言都强调一个概念：万物皆对象。自然，函数也是对象。

在Javascript里，我们可以像操作普通变量一样，把函数在我们的代码里抛来抛去，然后在某个时刻调用一下，这就是所谓的函数式编程。函数式编程灵活简洁，而语言对闭包的支持，让函数式编程拥有了灵魂。

以实现一个可复用的确认框为例，比如在用户进行一些删除或者重要操作的时候，为了防止误操作，我们可能会通过弹窗让用户再次确认操作。因为确认框是通用的，所以确认框组件的逻辑应该足够抽象，仅仅是负责弹窗、触发确认、触发取消事件，而触发确认/取消事件是异步操作，这时候我们就需要使用两个回调函数完成操作，弹窗函数confirm接收三个参数：一个提示语句，一个确认回调函数，一个取消回调函数：

function confirm (confirmText, confirmCallback, cancelCallback) {
  // 插入提示框DOM，包含提示语句、确认按钮、取消按钮
  // 添加确认按钮点击事件，事件函数中做dom清理工作并调用confirmCallback
  // 添加取消按钮点击事件，事件函数中做dom清理工作并调用cancelCallback
}

这样我们可以通过向confirm传递回调函数，并且根据不同结果完成不同的动作，比如我们根据id删除一条数据可以这样写：

function removeItem (id) {
  confirm('确认删除吗？', () => {
    // 用户点击确认, 发送远程ajax请求
    api.removeItem(id).then(xxx)
  }, () => {
    // 用户点击取消，
    console.log('取消删除')
  })
}

这个例子中，confirmCallback正是利用了闭包，创建了一个引用了上下文中id变量的函数，这样的例子在回调函数中比比皆是，并且大多数时候引用的变量是很多个。 试想，如果语言不支持闭包，那这些变量要怎么办？作为参数全部传递给confirm函数，然后在调用confirmCallback/cancelCallback时再作为参数传递给它们？显然，这里闭包提供了极大便利。

三、闭包的一些例子

1. 防抖、节流函数

前端很常见的一个需求是远程搜索，根据用户输入框的内容自动发送ajax请求，然后从后端把搜索结果请求回来。为了简化用户的操作，有时候我们并不会专门放置一个按钮来点击触发搜索事件，而是直接监听内容的变化来搜索（比如像vue的官网搜索栏）。这时候为了避免请求过于频繁，我们可能就会用到“防抖”的技巧，即当用户停止输入一段时间（比如500ms）后才执行发送请求。可以写一个简单的防抖函数实现这个功能：

function debounce (func, time) {
  let timer = 0
  return function (...args) {
    timer && clearTimeout(timer)
    timer = setTimeout(() => {
      timer = 0
      func.apply(this, args)
    }, time)
  }
}

input.onkeypress = debounce(function () {
  console.log(input.value) // 事件处理逻辑
}, 500)

debounce函数每次调用时，都会创建一个新的闭包函数，该函数保留了对事件逻辑处理函数func以及防抖时间间隔time以及定时器标志timer的引用。类似的还有节流函数：

function throttle(func, time) {
  let timer = 0 // 定时器标记相当于一个锁标志
  return function (...args) {
    if (timer) return
    func.apply(this, args)
    timer = setTimeout(() => timer = 0, time)
  }
}

2. 优雅解决按钮多次连续点击问题

用户点击一个表单提交按钮，前端会向后台发送一个异步请求，请求还没返回，焦急的用户又多点了几下按钮，造成了额外的请求。有时候多发几次请求最多只是多消耗了一些服务器资源，而另外一些情况是，表单提交本身会修改后台的数据，那多次提交就会导致意料之外的后果了。无论是为了减少服务器资源消耗还是避免多次修改后台数据，给表单提交按钮添加点击限制是很有必要的。

怎么解决呢？一个常用的办法是打个标记，即在响应函数所在作用域声明一个布尔变量lock，响应函数被调用时，先判断lock的值，为true则表示上一次请求还未返回，此次点击无效；为false则将lock设置为true，然后发送请求，请求结束再将lock改为false。

很显然，这个lock会污染函数所在的作用域，比如在Vue组件中，我们可能就要将这个标记记录在组件属性上；而当有多个这样的按钮，则还需要不同的属性来标记（想想给这些属性取名都是一件头疼的事情吧！）。而生成闭包伴随着新的函数作用域的创建，利用这一点，刚好可以解决这个问题。下面是一个简单的例子：       

let clickButton = (function () {
  let lock = false
  return function (postParams) {
    if (lock) return
    lock = true
    // 使用axios发送请求
    axios.post('urlxxx', postParams).then(
      // 表单提交成功
    ).catch(error => {
      // 表单提交出错
      console.log(error)
    }).finally(() => {
      // 不管成功失败 都解锁
      lock = false
    })
  }
})()

button.addEventListener('click', clickButton)

这样lock变量就会在一个单独的作用域里，一次点击的请求发出以后，必须等请求回来，才会开始下一次请求。

当然，为了避免各个地方都声明lock，修改lock，我们可以把上述逻辑抽象一下，实现一个装饰器，就像节流/防抖函数一样。以下是一个通用的装饰器函数：

function singleClick(func, manuDone = false) {
  let lock = false
  return function (...args) {
    if (lock) return
    lock = true
    let done = () => lock = false
    if (manuDone) return func.call(this, ...args, done)
    let promise = func.call(this, ...args)
    promise ? promise.finally(done) : done()
    return promise
  }
}

默认情况下，需要原函数返回一个promise以达到promise决议后将lock重置为false，而如果没有返回值，lock将会被立即重置（比如表单验证不通过，响应函数直接返回），调用示例：

let clickButton = singleClick(function (postParams) {
  if (!checkForm()) return
  return axios.post('urlxxx', postParams).then(
    // 表单提交成功
  ).catch(error => {
    // 表单提交出错
    console.log(error)
  })
})
button.addEventListener('click', clickButton)

在一些不方便返回promise或者请求结束还要进行其它动作之后才能重置lock的地方，singleClick提供了第二个参数manuDone，允许你可以手动调用一个done函数来重置lock，这个done函数会放在原函数参数列表的末尾。使用例子：

let print = singleClick(function (i, done) {
  console.log('print is called', i)
  setTimeout(done, 2000)
}, true)

function test () {
  for (let i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout(() => {
      print(i)
    }, i * 1000)
  }
}

print函数使用singleClick装饰，每次调用2秒后重置lock变量，测试每秒调用一次print函数，执行代码输出如下图：

       可以看到，其中一些调用没有打印结果，这正是我们想要的结果！singleClick装饰器比每次设置lock变量要方便许多，这里singleClick函数的返回值，以及其中的done函数，都是一个闭包。

3. 闭包模拟私有方法或者变量

“封装”是面向对象的特性之一，所谓“封装”，即一个对象对外隐藏了其内部的一些属性或者方法的实现细节，外界仅能通过暴露的接口操作该对象。JS是比较“自由”的语言，所以并没有类似C++语言那样提供私有变量或成员函数的定义方式，不过利用闭包，却可以很好地模拟这个特性。

比如游戏开发中，玩家对象身上通常会有一个经验属性，假设为exp，"打怪"、“做任务”、“使用经验书”等都会增加exp这个值，而在升级的时候又会减掉exp的值，把exp直接暴露给各处业务来操作显然是很糟糕的。在JS里面我们可以用闭包把它隐藏起来，简单模拟如下：

function makePlayer () {
  let exp = 0 // 经验值
  return {
    getExp () {
      return exp
    },
    changeExp (delta, sReason = '') {
      // log(xxx),记录变动日志
      exp += delta
    }
  }
}

let p = makePlayer()
console.log(p.getExp()) // 0
p.changeExp(2000)
console.log(p.getExp()) // 2000

这样我们调用makePlayer()就会生成一个玩家对象p，p内通过方法操作exp这个变量，但是却不可以通过p.exp访问，显然更符合“封装”的特性。

四、总结

闭包是JS中的强大特性之一，然而至于闭包怎么使用，我觉得不算是一个问题，甚至我们完全没必要研究闭包怎么使用。我的观点是，闭包应该是自然而言地出现在你的代码里，因为它是解决当前问题最直截了当的办法；而当你刻意想去使用它的时候，往往可能已经走了弯路。