javascript - JavaScript 闭包是如何工作的？

Question

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你会如何向了解 JavaScript 闭包组成的概念(例如函数、变量等)但不了解闭包本身的人解释 JavaScript 闭包？

我见过the Scheme example在维基百科上给出，但不幸的是它没有帮助。

Answer 1

闭包是一对:

一个函数，和

对该函数外部作用域(词法环境)的引用

词法环境是每个执行上下文(堆栈帧)的一部分，是标识符(即局部变量名称)和值之间的映射。
JavaScript 中的每个函数都维护对其外部词法环境的引用。此引用用于配置调用函数时创建的执行上下文。此引用使函数内部的代码能够“查看”函数外部声明的变量，而不管函数何时何地被调用。
如果一个函数被一个函数调用，而该函数又被另一个函数调用，那么就会创建一个指向外部词法环境的引用链。这个链称为作用域链。
在以下代码中，inner用在 foo 时创建的执行上下文的词法环境形成一个闭包被调用，关闭变量 secret :

function foo() {
  const secret = Math.trunc(Math.random()*100)
  return function inner() {
    console.log(`The secret number is ${secret}.`)
  }
}
const f = foo() // `secret` is not directly accessible from outside `foo`
f() // The only way to retrieve `secret`, is to invoke `f`

换句话说:在 JavaScript 中，函数携带对私有(private)“状态框”的引用，只有它们(以及在同一词法环境中声明的任何其他函数)才能访问该引用。这个状态框对于函数的调用者是不可见的，为数据隐藏和封装提供了一个很好的机制。
请记住:JavaScript 中的函数可以像变量(一等函数)一样传递，这意味着这些功能和状态的配对可以在您的程序中传递:类似于您在 C++ 中传递类的实例的方式。
如果 JavaScript 没有闭包，则必须在函数之间显式传递更多状态，从而使参数列表更长且代码更嘈杂。
因此，如果您希望函数始终可以访问私有(private)状态，则可以使用闭包。
...而且经常我们确实希望将状态与函数相关联。例如，在 Java 或 C++ 中，当您向类添加私有(private)实例变量和方法时，您将状态与功能相关联。
在 C 和大多数其他常见语言中，在函数返回后，所有局部变量都不再可访问，因为堆栈帧被破坏。在 JavaScript 中，如果你在另一个函数中声明一个函数，那么外部函数的局部变量在从它返回后仍然可以访问。这样，在上面的代码中，secret保持对函数对象可用 inner , 从 foo 返回后.
闭包的使用
当您需要与函数关联的私有(private)状态时，闭包很有用。这是一个非常常见的场景 - 请记住:JavaScript 直到 2015 年才有类语法，而且它仍然没有私有(private)字段语法。闭包满足了这种需求。
私有(private)实例变量
在下面的代码中，函数 toString关闭汽车的细节。

function Car(manufacturer, model, year, color) {
  return {
    toString() {
      return `${manufacturer} ${model} (${year}, ${color})`
    }
  }
}
const car = new Car('Aston Martin','V8 Vantage','2012','Quantum Silver')
console.log(car.toString())

函数式编程
在下面的代码中，函数 inner两者均收盘 fn和 args .

function curry(fn) {
  const args = []
  return function inner(arg) {
    if(args.length === fn.length) return fn(...args)
    args.push(arg)
    return inner
  }
}

function add(a, b) {
  return a + b
}

const curriedAdd = curry(add)
console.log(curriedAdd(2)(3)()) // 5

面向事件的编程
在以下代码中，函数 onClick关闭变量 BACKGROUND_COLOR .

const $ = document.querySelector.bind(document)
const BACKGROUND_COLOR = 'rgba(200,200,242,1)'

function onClick() {
  $('body').style.background = BACKGROUND_COLOR
}

$('button').addEventListener('click', onClick)

<button>Set background color</button>

模块化
在以下示例中，所有实现细节都隐藏在立即执行的函数表达式中。功能 tick和 toString关闭他们完成工作所需的私有(private)状态和功能。闭包使我们能够模块化和封装我们的代码。

let namespace = {};

(function foo(n) {
  let numbers = []
  function format(n) {
    return Math.trunc(n)
  }
  function tick() {
    numbers.push(Math.random() * 100)
  }
  function toString() {
    return numbers.map(format)
  }
  n.counter = {
    tick,
    toString
  }
}(namespace))

const counter = namespace.counter
counter.tick()
counter.tick()
console.log(counter.toString())

例子
示例 1
这个例子表明局部变量没有在闭包中复制:闭包维护对原始变量本身的引用。就好像堆栈帧在外部函数退出后仍然存在于内存中一样。

function foo() {
  let x = 42
  let inner  = function() { console.log(x) }
  x = x+1
  return inner
}
var f = foo()
f() // logs 43

示例 2
在下面的代码中，三个方法 log , increment , 和 update都关闭在同一个词法环境中。
并且每次createObject被调用，一个新的执行上下文(堆栈帧)被创建，一个全新的变量 x ，并创建了一组新的函数(log 等)，它们关闭了这个新变量。

function createObject() {
  let x = 42;
  return {
    log() { console.log(x) },
    increment() { x++ },
    update(value) { x = value }
  }
}

const o = createObject()
o.increment()
o.log() // 43
o.update(5)
o.log() // 5
const p = createObject()
p.log() // 42

示例 3
如果您使用的是使用 var 声明的变量，请注意您了解要关闭的变量。使用 var 声明的变量被吊起。由于 let 的引入，这在现代 JavaScript 中的问题要小得多。和 const .
在下面的代码中，每次循环，一个新函数inner已创建，结束于 i .但是因为var i被提升到循环外，所有这些内部函数都关闭同一个变量，这意味着 i 的最终值(3) 打印，三遍。

function foo() {
  var result = []
  for (var i = 0; i < 3; i++) {
    result.push(function inner() { console.log(i) } )
  }
  return result
}

const result = foo()
// The following will print `3`, three times...
for (var i = 0; i < 3; i++) {
  result[i]() 
}

最后的要点:

每当在 JavaScript 中声明一个函数时，都会创建闭包。

返回 function从另一个函数内部是闭包的经典例子，因为外部函数内部的状态对于返回的内部函数是隐式可用的，即使在外部函数完成执行之后也是如此。

每当您使用 eval()在函数内部，使用了闭包。文你eval可以引用函数的局部变量，在非严格模式下，甚至可以使用eval('var foo = …')创建新的局部变量.

当您使用 new Function(…) ( Function constructor )在函数内部，它不会关闭其词法环境:而是关闭全局上下文。新函数不能引用外部函数的局部变量。

JavaScript 中的闭包就像在函数声明点保留对作用域的引用( 不是 副本)，而函数声明又保留对其外部作用域的引用，依此类推，一直到作用域链顶部的全局对象。

声明函数时会创建一个闭包；这个闭包用于在调用函数时配置执行上下文。

每次调用函数时都会创建一组新的局部变量。

链接

Douglas Crockford 的模拟 private attributes and private methods对于一个对象，使用闭包。

关于闭包如何做的很好的解释 cause memory leaks in IE如果你不小心。

JavaScript Closures 上的 MDN 文档.