JavaScript高级程序设计---学习笔记

Posted 2020-09-09

函数表达式

定义函数的方式有两种：一种是函数声明，另一种是函数表达式。

关于函数声明，它的一个重要特征就是函数声明提升，意思是在执行代码之前会先读取函数声明所以可以把函数声明放在调用它的语句后面。

而函数表达式必须在调用它之前定义。

 

1、递归

递归函数是在一个函数通过名字调用自身的情况下构成的，如：

function factorial(num){
     if(num <= 1){
         return 1;
     }else{
         return num * factorial(num - 1);
     }
 }

这是一个经典的递归阶乘函数，但是如果用下面的方式会导致它出错：

function factorial(num){
     if(num <= 1){
         return 1;
     }else{
         return num * factorial(num - 1);
     }
 }
    
    var anotherFactorial = factorial;
    factorial = null;
    alert(anotherFactorial(4));//出错！

以上代码先把factorial()函数保存在变量anotherFactorial中，然后将factorial变量设置为null，结果指向原始函数的引用只剩下一个，然后调用anotherFactorial()时，

由于必须执行factorial()，而factorial已经不再是函数，所以就会导致错误。

在这种情况下，使用arguments.callee可以解决这个问题。arguments.callee是一个指向正在执行的函数的指针，因此可以用它来实现对函数的递归调用。例：

function factorial(num){
    if(num <= 1){
        return 1;
    }else{
        return num * arguments.callee(num - 1);
    }
}

通过使用arguments.callee代替函数名，可以确保无论怎样调用函数都不会出现问题。因此，在编写递归函数时，使用arguments.callee总比使用函数名更保险。

但在严格模式下，不能通过脚本访问arguments.callee，访问这个属性会导致错误。不过可以使用命名函数表达式来达成相同的结果，例：

var factorial = (function f(num){
    if(num <= 1){
        return 1;
    }else{
        return num * f(num - 1);
    }
});

以上代码创建了一个名为f()的命名函数表达式，然后将它赋值给变量factorial。即使把函数名赋值给了另一个对象，函数的名字f仍然有效，所以递归调用仍然能完成。

这种方式在严格模式和非严格模式下都可行。

 

2、闭包

闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数。创建闭包的常见方式就是在一个函数内部创建另一个函数。

以比较函数createComparisonFunction()函数为例：

function createCompareFunction(propertyName){
    return function(object1,object2){
        var value1 = object1[propertyName];
        var value2 = object2[propertyName];
        if(value1 < value2){
            return -1;
        }else if(value1 > value2){
            return 1;
        }else{
            return 0;
        }
    };
}

这个例子中，内部函数中的代码访问了外部函数中的变量propertyName。即使这个内部函数被返回了，而且是在其他地方被调用了，但它仍然可以访问变量propertyName,之所以还能够访问这个变量，是因为内部函数的作用域链中包含createCompareFunction()的作用域。

当某个函数被调用时，会创建一个执行环境及相应的作用域链。然后，使用arguments和其他命名参数的值来初始化函数的活动对象。

但在作用域链中，外部函数的活动对象始终处于第二位，外部函数的外部函数的活动对象处于第三位...直至作用域链终点的全局执行环境。

在函数执行过程中，为读取和写入变量的值，就需要在作用域链中查找变量，如下例子：

function compare(value1,value2){
    if(value1 < value2){
        return -1;
    }else if(value1 > value2){
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}
    var result = compare(5,10);

      例子中先定义了compare()函数，然后又在全局作用域中调用了它，当调用compare()时，会创建一个包含arguments、value1和value2的活动对象。

全局执行环境的变量对象（result和compare）在compare()执行环境的作用域链中则处于第二位。

      后台的每个执行环境都有一个表示变量的对象---变量对象。全局环境的变量对象始终存在，而像compare()函数这样的局部环境的变量对象只在函数的执行过程中存在。

在创建compare()函数时，会创建一个预先包含全局变量对象的作用域链，这个作用域链被保存在内部的[[Scope]]属性中。

当调用compare()函数时，会为函数创建一个执行环境，然后通过复制函数的[[Scope]]属性中的对象构建起执行环境的作用域链。

此后又有一个活动对象（在此作为变量对象使用）被创建并被推入执行环境作用域链的前端。

对于这个例子中compare()函数的执行环境而言，其作用域链包含两个变量对象：本地活动对象和全局变量对象。

作用域链本质上是一个指向变量对象的指针列表，它只引用但不实际包含变量对象。

      无论什么时候在函数中访问一个变量时，就会从作用域链中搜索具有相应名字的变量。

一般来讲，当函数执行完毕后，局部活动对象就会被销毁，内存中仅保存全局作用域（全局执行环境的变量对象）

      但是，闭包的情况会有所不同。

      在另一个函数内部定义的函数会将包含函数（即外部函数）的活动对象添加到它的作用域链中，因此在createComparisonFunction()函数内部定义的匿名函数作用域链中，实际上将会包含外部函数createComparisonFunction()的活动对象。

在匿名函数从createComparisonFunction()中被返回后，它的作用域链被初始化为包含createComparisonFunction()函数的活动对象和全局变量对象。

这样匿名函数就可以访问在createComparisonFunction()中定义的所有变量。

      更为重要的是，createComparisonFunction()函数在执行完毕后，其活动对象不会被销毁，因为匿名函数的作用域链仍然在引用这个活动对象。

换句话说，当createComparisonFunction()函数返回后，其执行环境的作用域链会被销毁，但它的活动对象仍然会留在内存中，直到匿名函数被销毁后，

createComparisonFunction()的活动对象才会被销毁，例：

   //创建函数
    var compareNames = createComparisonFunction("name");
    //调用函数
    var result = compareNames({name:"Kalus"},{name:"Demon"});
    //解除对匿名函数的引用（以便释放内存）
    compareNames = null;

例子中创建的比较函数被保存在变量compareNames中。而通过将compareNames设置为null解除该函数的引用，就等于通知垃圾回收例程将其清除。

随着匿名函数的作用域链被销毁，其他作用域（除了全局作用域）也都安全地销毁了。

      由于闭包会携带包含它的函数的作用域，因此会比其他函数占用更多的内存，过度使用闭包可能会导致内存占用过多。

1）闭包与变量

 闭包只能取得包含函数中任何变量的最后一个值。因为闭包所保存的是整个变量对象，而不是某个特殊的变量。例：

 function createFunctions(){
        var result=new Array();
        for(var i=0;i<10;i++){
            result[i]=function(){//包含函数
                return i;
            }
        }
        return result;
    }
    var result=createFunctions();
    alert(result[1]());//10

这个函数会返回一个函数数组(result[1]()、result[2]()...)。结果是函数数组中每个函数都会返回10，因为每个函数的作用域链中都保存着createFunctions()函数的活动对象，所以它们引用的都是同一个变量i。当createFunctions()函数返回后，变量i的值是10，此时函数数组中每个函数都引用着保存变量i的同一个变量对象，所以在每个函数内部i的值都是10。

为了让每个函数都返回自己的索引值，即位置0的函数返回0，位置1的函数返回1...，可以通过创建另一个匿名函数强制让闭包的行为符合预期，如：

function createFunctions(){
        var result=new Array();
        for(var i=0;i<10;i++){
            result[i]=function(num){
                return function(){
                    return num;
                };
            }(i);
        }
        return result;
    }
    var result=createFunctions();
    alert(result[1]());//1
    alert(result[2]());//2

这样重写了前面的createFunctions()函数后，每个函数就会返回各自不同的索引值了。这里没有把闭包直接赋值给数组，而是定义了一个匿名函数，并将立即执行该匿名函数的结果赋给数组。这里的匿名函数有一个参数num，也就是最终函数要返回的值。在调用每个匿名函数时，传入了变量i。因为函数参数是按值传递的，所以就会将变量i的当前值复制给参数num。而在这个匿名函数的内部，又创建并返回了一个访问num的闭包。这样result数组中的每个函数都有了自己num变量的一个副本，因此就可以返回各自不同的数值了。

 2）关于this对象

this对象是在运行时基于函数的执行环境绑定的。在全局函数中，this指向window,而当函数被作为某个对象的方法调用时，this等于那个对象，在匿名函数中，因为匿名函数的执行环境具有全局性，因此其this对象通常指向window（在通过call()或apply()改变函数执行环境的情况下，this就会指向其它对象）。

闭包里的this：例

var name = "The Window";
    var object = {
        name: "My Object",
        getNameFunc: function(){
            return function(){
                return this.name;
            }
        }
    }
alert(object.getNameFunc()());//The Window  (非严格模式下)

例子中先创建了一个全局对象name，又创建了一个包含name属性和getNameFunc()方法的对象。由于对象里定义的getNameFunc返回一个函数，因此调用object.getNameFunc()()就会立即调用它返回的函数，结果就是返回一个字符串。返回的是全局变量的name值。是因为每个函数在被调用时都会自动取得两个特殊变量：this和arguments，内部函数在搜索这两个变量时，只会沿作用域链向外搜索到其活动对象为止，所以这里的this指向全局的name值。

      但是如果把外部作用域中的this对象保存在一个闭包能够访问到的变量里，就可以让闭包访问该对象了，例：

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

包含函数中，将this对象赋值给一个名叫that的变量，即使在函数返回之后，that也仍然引用着object，所以调用object.getNameFunc()()就返回了My Object。

      this和arguments存在同样的问题，如果想访问本身作用域中arguments对象，必须将该对象的引用保存到另一个闭包能够访问到的变量中。

没有使用闭包，没有返回匿名函数的情况下：

   var name = "The Window";
    var object = {
        name: "My Object",
        getNameFunc: function(){
                return this.name;//指的是当前作用域中的object对象。
        }
    }
    alert(object.getNameFunc());//My Object

 

3、模仿块级作用域

javascript没有块级作用域的概念，意味着在块语句中定义的变量，实际上是在包含函数中而非语句中创建的，从变量定义开始，就可以在函数内部随处访问它，即使在下面错误地重新声明同一变量，也不会改变它的值。例：

 

 function outputNumbers(){
        for(var i=0;i<5;i++){    //变量i是定义在outputNumbers()的活动对象中，在for循环外也可访问。
            alert(i);//0,1,2,3,4
        }
        var i;//重新声明变量，不影响i，但是如果是在声明后进行变量初始化就会影响（如var i=6;）
        alert(i);//5
    }
    outputNumbers();

 

 

使用匿名函数可以用来模仿块级作用域，用作块级作用域（通常称为私有作用域）的匿名函数语法如下：

 (function(){
       //这里是块级作用域
   })();

上面代码定义并立即调用了一个匿名函数。将函数声明包含在一对圆括号中，表示它实际上是一个函数表达式，紧跟后面的另一对圆括号会立即调用这个函数。

另一个例子：

var someFunction = function(){
     //这里是块级作用域  
   };
    someFunction();

这个例子是定义了一个函数并立即调用了它。定义函数的方式是创建一个匿名函数，并把匿名函数赋值给变量someFunction，而调用函数的方式是在函数名称后添加一对圆括号，即someFunction()。

注意下面两种区别：

 function(){
       //这里是块级作用域
   }();//出错！   这是函数声明，后面不能跟圆括号

函数表达式的后面可以跟圆括号，要将函数声明转换成函数表达式，只要给它加上一对圆括号即可：

(function(){
       //这里是块级作用域
   })();

 

无论在什么地方，只要临时需要一些变量，就可以使用私有作用域，例：

 function outputNumbers(count){
        (function(){
            for(var i=0;i<count;i++){
                alert(i);
            }
        })();
        
        alert(i);//会导致一个错误
    }

这个例子中是在for循环外部插入了一个私有作用域。在匿名函数中定义的任何变量都会在执行结束时被销毁，因此变量i只能在循环中使用，使用后即被销毁。而在私有作用域中能够访问变量count是因为这个匿名函数是一个闭包，它能够访问包含作用域中的所有变量。

这种方法经常在全局作用域中被用在函数外部，从而限制向全局作用域中添加过多的变量和函数。例：

(function(){
        var now = new Date();
        if(now.getMonth() == 0 && now.getDate() == 1){
            alert("Happy new year!");
        }else{
            alert("no");
        }
    })();

其中的变量now是在匿名函数中的局部变量，而不必在全局作用域中创建它。

这种做法可以减少闭包占用的内存问题，因为没有指向匿名函数的引用，只要函数执行完毕就可以立即销毁其作用域链了。

 

4、私有变量

任何在函数中定义的变量，都可以认为是私有变量，因为不能在函数外部访问这些变量。私有变量包括函数的参数、局部变量和在函数内部定义的其他函数。

把有权访问私有变量和私有函数的公有方法成为特权方法。有两种在对象上创建特权方法的方式，第一种是在构造函数中定义特权方法，其基本模式如下：

function MyObject(){
        //私有变量和私有函数
        var privateVariable = 10;
        function privateFunction(){
            return false;
        }
        //特权方法
        this.publicMethod = function(){
            privateVariable ++;
            return privateFunction();
        };
    }

这个模式在构造函数中定义了所有私有变量和函数，又继续创建了能够访问这些私有成员的特权方法。之所以能够用在构造函数中定义特权方法，是因为特权方法作为闭包有权访问在构造函数中定义的所有变量和函数。在这个例子中，变量privateVariable和函数privateFunction()只能通过特权方法publicMethod()来访问，在创建MyObject的实例后，除了使用publicMethod()这一个途径外，没有任何办法可以直接访问privateVariable和函数privateFunction()。

利用私有和特权成员，可以隐藏那些不应该被直接修改的数据，例：

function Person(name){
        this.getName = function(){
            return name;
        }
        this.setName = function(value){
            name = value;
        }
    }
    var person = new Person("Kalus");
    alert(person.getName());//Kalus
    person.setName("Demon");
    alert(person.getName());//Demon

例子中的构造函数中定义额两个特权方法，它们都可以在构造函数外部使用，而且都有权访问私有变量name。但在Person函数外部，没有任何办法访问name。由于这两个方法是在构造函数内部定义的，它们作为闭包能够通过作用域链访问name。私有变量name在Person的每个实例中都不相同，因为每次调用构造函数都会重新创建这两个方法。

在构造函数中定义特权方法有一个缺点，就是必须使用构造函数模式来达到这个目的。而构造函数模式的缺点就是针对每个实例都会创建同样一组新方法。

而使用静态私有变量来实现特权方法就可以避免这个问题。

1）静态私有变量

 通过在私有作用域中定义私有变量或函数，同样也可以创建特权方法，其基本模式如下：

 

(function(){
                //私有变量和私有函数
                var privateVariable = 10;
                function privateFunction(){
                    return false;
                }
                //构造函数
                MyObject = function(){//未经声明的变量会被创建成全局变量
                };
                //公有/特权方法
                MyObject.prototype.publicMethod = function(){
                    privateVariable ++;
                    return privateFunction();
                }
            }
    )();

这个模式创建了一个私有作用域，在私有作用域中，首先定义了私有变量和私有函数，然后又定义了构造函数及其公有方法。公有方法是在原型上定义的，这一点体现了典型的原型模式。需要注意这个模式在定义构造函数时没有使用函数声明，而是使用函数表达式，因为函数声明只能创建局部函数。出于同样的原因，没有在声明MyObject时使用var关键字，是为了让MyObject成为全局变量，使之能够在私有作用域之外被访问到。

这个模式与在构造函数中定义特权方法的主要区别，就在于私有变量和函数是由实例共享的。由于特权方法是在原型上定义的，因此所有实例都是用同一个函数。而这个特权方法作为一个闭包，总是保存着对包含作用域的引用。

例：

  (function(){
        var name = "";
        Person = function(value){
            name = value;
        };
        Person.prototype.getName = function(){
            return name;
        }
        Person.prototype.setName = function(value){
            name = value;
        }

        var person1 = new Person("Kalus");
        alert(person1.getName());//Kalus
        person1.setName("Demon");
        alert(person1.getName());//Demon
        
        var person2 = new Person("Michael");
        alert(person1.getName());//Michael
        alert(person2.getName());//Michael
    })();

 例子中的Person构造函数与getName()和setName()方法一样，都有权访问私有变量name。在这种模式下，变量name就变成了一个静态的、由所有实例共享的属性。因此在一个实例上调用setName()会影响所有实例。而调用setName()或新建一个Person实例都会赋予name属性一个新值，结果就是所有实例都会返回相同的值。

以这种方式创建静态私有变量会因为使用原型而增加代码复用，但每个实例都没有自己的私有变量。要根据具体需求来决定使用实例变量还是静态私有变量。

2）模块模式

前面的模式是用于为自定义类型创建私有变量和特权方法的。而模块模式是为单例创建私有变量和特权方法。单例指的就是只有一个实例的对象，JavaScript是以对象字面量的方式来创建单例对象的。

模块模式通过单例添加私有变量和特权方法能够使其增强，其语法形式如下：

var singleton = function(){
    //私有变量和私有函数
    var privateVariable = 10;
    function privateFunction(){
        return false;
    }
    //特权/公有方法和属性
    return{
        publicProperty: true,
        publicMethod: function(){
            privateVariable ++;
            return privateFunction();
        }
    };
}();

 这个模块模式使用了一个返回对象的匿名函数。在这个匿名函数内部，首先定义了私有变量和函数。然后将一个对象字面量作为函数的值返回。返回的对象字面量中只包含可以公开的属性和方法。由于返回的这个对象是在匿名函数内部定义的，因此它的公有方法有权访问私有变量和函数。从本质上讲，这个对象字面量定义的是单例的公共接口。这种模式在需要对单例进行某些初始化，同时又需要维护其私有变量时很有用，例：

var application = function(){
    //私有变量和函数
    var components = new Array();
    //初始化
    components.push(new BaseComponent());
    //公共
    return{
        getComponentCount : function(){
            return components.length;
        },
        registerComponent : function(component){
            if(typeof component == "object"){
                components.push(component);
            }
        }
    };
}();

在Web应用程序中，经常需要使用一个单例来管理应用程序级的信息。这个例子创建了一个用于管理组建的application对象。首先声明了一个私有的components数组，并向数组中添加了一个BaseComponent的新实例（这里不用管BaseComponent的代码，只是用它来展示初始化操作）。而返回对象的getComponentCount()和registerComponent()方法都是有权访问数组components的特权方法。前者只是返回已注册的组件数目，后者用于注册新组件。

    总之，如果必须创建一个对象并以某些数据对其进行初始化，同时还要公开一些能够访问这些私有数据的方法，那么就可以使用模块模式。以这种模式创建的每个单例都是Object的实例，因为最终要通过一个对象字面量来表示它。

3）增强的模块模式

增强的模块模式即在返回对象之前加入对其增强的代码，这种增强的模块模式适合那些单例必须是某种类型的实例，同时还必须添加某些属性和（或）方法对其加以增强的情况。

如果前面例子中的application对象必须是BaseComponent的实例，那么就可以使用如下代码：

var application = function(){
    //私有变量和函数
    var components = new Array();
    //初始化
    components.push(new BaseComponent());
    //创建application的一个局部副本
    var app = new BaseComponent();
    //公共接口
        app.getComponentCount = function(){
            return components.length;
        };
        app.registerComponent = function(component){
            if(typeof component == "object"){
                components.push(component);
            }
        };
    //返回这个副本
    return app;
}();

在这个重写的application的单例中，同样先是定义了私有变量，主要的不同在于命名变量app的创建过程，因为它必须是BaseComponent的实例，这个实例实际上是application对象的局部变量版。之后又为app对象添加了能够访问私有变量的公有方法，最后返回了app对象，结果仍然是将它赋值给全局变量application。