闭包学习进阶

闭包（closure）是Javascript语言的一个难点，也是它的特色，很多高级应用都要依靠闭包实现。

一、变量的作用域

要理解闭包，首先必须理解Javascript特殊的变量作用域。

变量的作用域无非就是两种：全局变量和局部变量。

Javascript语言的特殊之处，就在于函数内部可以直接读取全局变量。

   var n=999;
　　function f1(){
　　　　alert(n);
　　}
　　f1(); // 999

另一方面，在函数外部自然无法读取函数内的局部变量。

function f1(){
　var n=999;
}
alert(n); // error

这里有一个地方需要注意，函数内部声明变量的时候，一定要使用var命令。如果不用的话，你实际上声明了一个全局变量！

function f1(){
　n=999;
}
f1();
alert(n); // 999

二、如何从外部读取局部变量？

出于种种原因，我们有时候需要得到函数内的局部变量。但是，前面已经说过了，正常情况下，这是办不到的，只有通过变通方法才能实现。

那就是在函数的内部，再定义一个函数。

function f1(){
　var n=999;
　function f2(){
　　alert(n); // 999
　}
}

在上面的代码中，函数f2就被包括在函数f1内部，这时f1内部的所有局部变量，对f2都是可见的。但是反过来就不行，f2内部的局部变量，对f1就是不可见的。这就是Javascript语言特有的"链式作用域"结构（chain scope），子对象会一级一级地向上寻找所有父对象的变量。所以，父对象的所有变量，对子对象都是可见的，反之则不成立。

既然f2可以读取f1中的局部变量，那么只要把f2作为返回值，我们不就可以在f1外部读取它的内部变量了吗！

function f1(){
　var n=999;
　function f2(){
　　alert(n); 
　}
  return f2;
}
var result=f1();
result(); // 999

三、闭包的概念

上一节代码中的f2函数，就是闭包。闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数。

由于在Javascript中，只有函数内部的子函数才能读取局部变量，因此可以把闭包简单理解成"定义在一个函数内部的函数"。

所以，在本质上，闭包就是将函数内部和函数外部连接起来的一座桥梁。

四、闭包的用途

闭包可以用在许多地方。它的最大用处有两个，一个是前面提到的可以读取函数内部的变量，另一个就是让这些变量的值始终保持在内存中。

怎么来理解这句话呢？请看下面的代码。

 function f1(){
　　var n=999;
　　nAdd=function(){n+=1}
　　function f2(){
　　　alert(n);
　　}
   return f2;
 }
   var result=f1();
   result(); // 999
   nAdd();
   result(); // 1000

在这段代码中，result实际上就是闭包f2函数。它一共运行了两次，第一次的值是999，第二次的值是1000。这证明了，函数f1中的局部变量n一直保存在内存中，并没有在f1调用后被自动清除。

为什么会这样呢？原因就在于f1是f2的父函数，而f2被赋给了一个全局变量，这导致f2始终在内存中，而f2的存在依赖于f1，因此f1也始终在内存中，不会在调用结束后，被垃圾回收机制（garbage collection）回收。

这段代码中另一个值得注意的地方，就是"nAdd=function(){n+=1}"这一行，首先在nAdd前面没有使用var关键字，因此nAdd是一个全局变量，而不是局部变量。其次，nAdd的值是一个匿名函数（anonymous function），而这个匿名函数本身也是一个闭包，所以nAdd相当于是一个setter，可以在函数外部对函数内部的局部变量进行操作。

五、使用闭包注意点

1. 由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中，内存消耗很大，所以不能滥用闭包，否则会造成网页的性能问题，在IE中可能导致内存泄露。解决方法是，在退出函数之前，将不使用的局部变量全部删除。

2. 闭包会在父函数外部，改变父函数内部变量的值。所以，如果你把父函数当作对象（object）使用，把闭包当作它的公用方法（Public Method），把内部变量当作它的私有属性（private value），这时一定要小心，不要随便改变父函数内部变量的值。

六、思考题

如果你能理解下面两段代码的运行结果，应该就算理解闭包的运行机制了。

代码片段一

   var name = "The Window";
　　var object = {
　　　　name : "My Object",
　　　　getNameFunc : function(){
　　　　　　return function(){
　　　　　　　　return this.name;
　　　　　　};
　　　　}
　　};
　　alert(object.getNameFunc()());

代码片段二

   var name = "The Window";
　　var object = {
　　　　name : "My Object",
　　　　getNameFunc : function(){
　　　　　　var that = this;
　　　　　　return function(){
　　　　　　　　return that.name;
　　　　　　};
　　　　}
　　};
　　alert(object.getNameFunc()());

6.1 闭包面试题

6.1.1 输出内容

下面的代码将会输出什么内容？

let count = 0;
(function immediate() {
  if (count === 0) {
    let count = 1;
    console.log(count); // 输出什么？
  }
  console.log(count); // 输出什么？
})();

答案
输出 1 和 0。

第一个语句 let count = 0 声明了一个变量 count。

immediate() 是一个闭包，它从外部作用域得到 count 变量。在 immediate() 函数作用域内， count 是 0。

但是，在条件内，另一个 let count = 1 声明了局部变量 count，该变量覆盖了作用域之外的 count。第一个 console.log（count） 输出 1。

第二个 console.log(count) 输出为 0 ，因为这里的 count 变量是从外部作用域访问的。

6.1.2 输出内容

下面的代码将会输出什么内容？

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  setTimeout(function log() {
    console.log(i); // => ?
  }, 1000);
}

答案
输出：3, 3, 3。

代码分为两个阶段执行。

阶段1
for() 重复 3 次。在每次循环都会创建一个新函数 log()，该函数将捕获变量 i。 setTimout() 安排log() 在 1000 毫秒后执行。
当 for() 循环完成时，变量 i 的值为 3。
阶段2
第二阶段发生在 1000ms 之后：
setTimeout() 执行预定的 log() 函数。 log() 读取变量 i 当前的值 3，并输出 3
所以输出 3, 3, 3。

6.1.3 错误信息

下面的代码将会输出什么：

function createIncrement() {
  let count = 0;
  function increment() { 
    count++;
  }
  let message = `Count is ${count}`;
  function log() {
    console.log(message);
  }
  return [increment, log];
}
const [increment, log] = createIncrement();
increment(); 
increment(); 
increment(); 
log(); // => ?

答案
输出：‘Count is 0’

increment() 函数被调用 3 次，将 count 增加到 3。

message 变量存在于 createIncrement() 函数的作用域内。其初始值为 ‘Count is 0’。但即使 count 变量已经增加了几次，message 变量的值也始终为 ‘Count is 0’。

log() 函数是一个闭包，它从 createIncrement() 作用域中获取 message 变量。 console.log(message) 输出录’Count is 0’到控制台。

6.1.4 重新封装

下面的函数 createStack() 用于创建栈结构：

function createStack() {
  return {
    items: [],
    push(item) {
      this.items.push(item);
    },
    pop() {
      return this.items.pop();
    }
  };
}
const stack = createStack();
stack.push(10);
stack.push(5);
stack.pop(); // => 5
stack.items; // => [10]
stack.items = [10, 100, 1000]; // 栈结构的封装被破坏了

它能正常工作，但有一个小问题，因为暴露了 stack.items 属性，所以任何人都可以直接修改 items 数组。

这是一个大问题，因为它破坏了栈的封装：应该只有 push() 和 pop() 方法是公开的，而 stack.items 或其他任何细节都不能被访问。

使用闭包的概念重构上面的栈实现，这样就无法在 createStack() 函数作用域之外访问 items 数组：

function createStack() {
  // 把你的代码写在这里
}
const stack = createStack();
stack.push(10);
stack.push(5);
stack.pop(); // => 5
stack.items; // => undefined

答案
以下是对 createStack() 的重构：

function createStack() {
  const items = [];
  return {
    push(item) {
      items.push(item);
    },
    pop() {
      return items.pop();
    }
  };
}
const stack = createStack();
stack.push(10);
stack.push(5);
stack.pop(); // => 5
stack.items; // => undefined

items 已被移至 createStack() 作用域内。

这样修改后，从 createStack() 作用域的外部无法访问或修改 items 数组。现在 items 是一个私有变量，并且栈被封装：只有 push() 和 pop() 方法是公共的。

push() 和 pop() 方法是闭包，它们从 createStack() 函数作用域中得到 items 变量。

6.1.5 智能乘法

编写一个函数 multiply() ，将两个数字相乘：

function multiply(num1, num2) {
  // 把你的代码写在这里...
}

要求：

如果用 2 个参数调用 multiply(num1，numb2)，则应返回这 2 个参数的乘积。

但是如果用 1个参数调用，则该函数应返回另一个函数： const anotherFunc = multiply(num1) 。返回的函数在调用 anotherFunc(num2) 时执行乘法 num1 * num2。

multiply(4, 5); // => 20
multiply(3, 3); // => 9
const double = multiply(2);
double(5);  // => 10
double(11); // => 22

答案
以下是 multiply() 函数的一种实现方式：
如果 number2 参数不是 undefined，则该函数仅返回 number1 * number2。

但是，如果 number2 是 undefined，则意味着已经使用一个参数调用了 multiply() 函数。这时就要返回一个函数 doMultiply()，该函数稍后被调用时将执行实际的乘法运算。

doMultiply() 是闭包，因为它从 multiply() 作用域中得到了number1 变量。

6.1.6 范围

有以下函数 clickHandler，immediate和delayedReload：

let countClicks = 0;
button.addEventListener('click', function clickHandler() {
  countClicks++;
});
const result = (function immediate(number) {
  const message = `number is: ${number}`;
  return message;
})(100);
setTimeout(function delayedReload() {
  location.reload();
}, 1000);

这3个函数中哪个能够访问外部范围变量？

答案
clickHandler 能够从外部作用域访问变量 countClicks。

immediate 无法访问外部作用域中的任何变量。

delayedReload 从全局作用域（也就是最外层作用域）中访问全局变量 location。

6.1.7 丢失的参数

下列代码输出什么：

(function immediateA(a) {
  return (function immediateB(b) {
    console.log(a); // => ?
  })(1);
})(0);

答案
输出为：0

用参数 0 调用 immediateA，因此 a 参数为 0。

immediateB 函数嵌套在 immediateA 函数中，是一个闭包，它从外部 immediateA 作用域中得到 a 变量，其中 a 为 0。因此 console.log(a) 的输出为 0。

七、闭包实战

实现一个防抖函数，规定时间内连续操作则只运行一次逻辑函数，这里以浏览器滚动实时打印高度为例介绍防抖函数的实现：

function debounce(fn, delay) {
	let timer = null
	return function() {
		if(timer) {
			clearTimeout(timer)
		}
		timer = setTimeout(fn, delay)
	}
}
function showTop () {
	var scrollTop = document.body.scrollTop || document.documentElement.scrollTop
	console.log('当前位置' + scrollTop)
}
window.onscroll = debounce(showTop, 1000)

debounce作为一个函数，执行之后每次返回一个函数来进行操作，但是在这两个函数之间存在一个timer变量，根据上述闭包的概念我们可以知道，他并不会随着debounce函数的执行而消亡。