我从来不理解 JavaScript 闭包,直到有人这样向我解释它...

摘要: 理解 JS 闭包。

Fundebug经授权转载,版权归原作者所有。

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。

最近看国外的一些文章,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:

全局代码——第一次执行代码的默认环境。

函数代码——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范围。

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。当您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标记为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xret被消去了,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。
  • 行 2 - 5,声明一个新的变量 multiplyThis,并给它分配一个函数定义。
  • 第六行,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。
  • 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val1multiplyThis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 retn 。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:

  • 第一行。我们在全局执行上下文中声明一个变量val并赋值为 7。
  • 行 2 - 8。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 至 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。
  • 在第 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,先负值为 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 ab。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abret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。

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

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:

  • 行 1 - 8。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。
  • 行 1 - 8。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;
  • 行 3 - 6。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myFunctioncounter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, 行 1 - 8。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,行 1 - 8。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 。
  • 行 3 - 6。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。myFunctioncounter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 步设置的,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,c3被赋值为 3。
  • 第 13 行。我们打印变量 c1 c2 和 c3 的值。

您可能会问,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);

如果箭头函数让您感到困惑,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。

参考

关于Fundebug

Fundebug专注于JavaScript、微信小程序、微信小游戏、支付宝小程序、React Native、Node.js和Java线上应用实时BUG监控。 自从2016年双十一正式上线,Fundebug累计处理了20亿+错误事件,付费客户有阳光保险、核桃编程、荔枝FM、掌门1对1、微脉、青团社等众多品牌企业。欢迎大家免费试用

版权声明

转载时请注明作者 Fundebug以及本文地址:
https://blog.fundebug.com/2019/02/12/understand-javascript-closure/

您的用户遇到BUG了吗?

体验Demo 免费使用