从作用域链谈闭包

Posted 2020-09-22 blfbuaa

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

神马是闭包

关于闭包的概念，是婆说婆有理。

因而，我就翻阅了红皮书(p178)上对于闭包的陈述：

闭包是指有权訪问另外一个函数作用域中的变量的函数

这概念有点绕，拆分一下。从概念上说，闭包有两个特点：
1、函数
2、能訪问另外一个函数作用域中的变量
在ES 6之前，Javascript仅仅有函数作用域的概念。没有块级作用域（但catch捕获的异常 仅仅能在catch块中訪问）的概念（IIFE能够创建局部作用域）。每一个函数作用域都是封闭的，即外部是訪问不到函数作用域中的变量。

function getName() {
  var name = "美女的名字";
  console.log(name);     //"美女的名字"
}
function displayName() {
    console.log(name);  //报错
}

可是为了得到美女的名字，不死心的单身汪把代码改成了这样：

function getName() {
  var name = "美女的名字";
  function displayName() {
    console.log(name);   
  }
  return displayName;
}
var 美女 = getName();  
美女()  //"美女的名字"

这下，美女是一个闭包了，单身汪想怎么玩就怎么玩了。(但并不推荐单身汪用中文做变量名的写法。大家不要学)。

关于闭包呢。还想再说三点：
1、闭包能够訪问当前函数以外的变量

function getOuter(){
  var date = ‘815‘;
  function getDate(str){
    console.log(str + date);  //訪问外部的date
  }
  return getDate(‘今天是：‘); //"今天是：815"
}
getOuter();

getDate是一个闭包，该函数运行时，会形成一个作用域A。A中并未定义变量date。但它能在父一级作用域中找到该变量的定义。

2、即使外部函数已经返回。闭包仍能訪问外部函数定义的变量

function getOuter(){
  var date = ‘815‘;
  function getDate(str){
    console.log(str + date);  //訪问外部的date
  }
  return getDate;     //外部函数返回
}
var today = getOuter();
today(‘今天是：‘);   //"今天是：815"
today(‘明天不是：‘);   //"明天不是：815"

3、闭包能够更新外部变量的值

function updateCount(){
  var count = 0;
  function getCount(val){
    count = val;
    console.log(count);
  }
  return getCount;     //外部函数返回
}
var count = updateCount();
count(815); //815
count(816); //816

作用域链
为毛闭包就能訪问外部函数的变量呢？这就要说说Javascript中的作用域链了。
Javascript中有一个运行环境(execution context)的概念，它定义了变量或函数有权訪问的其它数据。决定了他们各自的行为。

每一个运行环境都有一个与之关联的变量对象。环境中定义的全部变量和函数都保存在这个对象中。你能够把它当做Javascript的一个普通对象。可是你仅仅能改动它的属性，却不能引用它。

变量对象也是有父作用域的。

当訪问一个变量时，解释器会首先在当前作用域查找标示符，假设没有找到，就去父作用域找。直到找到该变量的标示符或者不再存在父作用域了。这就是作用域链。

作用域链和原型继承有点相似，但又有点小差别：假设去查找一个普通对象的属性时，在当前对象和其原型中都找不到时，会返回undefined。但查找的属性在作用域链中不存在的话就会抛出ReferenceError。

作用域链的顶端是全局对象。

对于全局环境中的代码，作用域链仅仅包括一个元素：全局对象。所以。在全局环境中定义变量的时候，它们就会被定义到全局对象中。

当函数被调用的时候，作用域链就会包括多个作用域对象。

全局环境
关于作用域链讲得略多(红皮书上有关于作用域及运行环境的详解)。看一个简单地样例：

// my_script.js
"use strict";
var foo = 1;
var bar = 2;

在全局环境中，创建了两个简单地变量。

如前面所说，此时变量对象是全局对象：

运行上述代码，my_script.js本身会形成一个运行环境。以及它所引用的变量对象。

Non-nested functions

改动一下代码。创建一个没有函数嵌套的函数：

"use strict";
var foo = 1;
var bar = 2;
function myFunc() {
  //-- define local-to-function variables
  var a = 1;
  var b = 2;
  var foo = 3;
  console.log("inside myFunc");
}
console.log("outside");
//-- and then, call it:
myFunc();

当myFunc被定义的时候，myFunc的标识符（identifier）就被加到了当前的作用域对象中（在这里就是全局对象），而且这个标识符所引用的是一个函数对象（function object）。函数对象中所包括的是函数的源码以及其它的属性。

当中一个我们所关心的属性就是内部属性[[scope]]。[[scope]]所指向的就是当前的作用域对象。也就是指的就是函数的标识符被创建的时候，我们所能够直接訪问的那个作用域对象（在这里就是全局对象）。

比較重要的一点是：myFunc所引用的函数对象，其本身不仅仅含有函数的代码，而且还含有指向其被创建的时候的作用域对象。

当myFunc函数被调用的时候，一个新的作用域对象被创建了。新的作用域对象中包括myFunc函数所定义的本地变量，以及其參数（arguments）。

这个新的作用域对象的父作用域对象就是在运行myFunc时我们所能直接訪问的那个作用域对象。

所以。当myFunc被运行的时候，对象之间的关系例如以下图所看到的:

Nested functions

如前面所说，当函数返回没有被引用的时候，就会被垃圾回收器回收。可是对于闭包（函数嵌套是形成闭包的一种简单方式）呢，即使外部函数返回了，函数对象仍会引用它被创建时的作用域对象。

"use strict";
function createCounter(initial) {
  var counter = initial;
  function increment(value) {
    counter += value;
  }
  function get() {
    return counter;
  }
  return {
    increment: increment,
    get: get
  };
}
var myCounter = createCounter(100);
console.log(myCounter.get());   // 返回 100
myCounter.increment(5);
console.log(myCounter.get());   // 返回 105

当调用createCounter(100)时，对象之间的关系例如以下图所看到的:

内嵌函数increment和get都有指向createCounter(100) scope的引用。

假设createCounter(100)没有不论什么返回值，那么createCounter(100) scope不再被引用。于是就能够被垃圾回收。

可是由于createCounter(100)实际上是有返回值的，而且返回值被存储在了myCounter中，所以对象之间的引用关系变成了例如以下图所看到的：

须要用点时间思考的是：即使createCounter(100)已经返回，可是其作用域仍在，并能且仅仅能被内联函数訪问。能够通过调用myCounter.increment() 或 myCounter.get()来直接訪问createCounter(100)的作用域。

当myCounter.increment() 或 myCounter.get()被调用时。新的作用域对象会被创建。而且该作用域对象的父作用域对象会是当前能够直接訪问的作用域对象。

此时，引用关系例如以下：

当运行到return counter;时，在get()所在的作用域并没有找到相应的标示符，就会沿着作用域链往上找，直到找到变量counter，然后返回该变量。

调用increment(5)则会更有意思：

当单独调用increment(5)时，參数value会存贮在当前的作用域对象。函数要訪问value。能立即在当前作用域找到该变量。可是当函数要訪问counter时，并没有找到，于是沿着作用域链向上查找。在createCounter(100)的作用域找到了相应的标示符。increment()就会改动counter的值。

除此之外。没有其它方式来改动这个变量。闭包的强大也在于此。能够存贮私有数据。

Similar function objects, different scope objects

对于上面的counter演示样例，再说点扩展的事。看代码：

//myScript.js
"use strict";
function createCounter(initial) {
  /* ... see the code from previous example ... */
}
//-- create counter objects
var myCounter1 = createCounter(100);
var myCounter2 = createCounter(200);

myCounter1 和 myCounter2创建之后。关系图是酱紫的：

在上面的样例中。myCounter1.increment和myCounter2.increment的函数对象拥有着一样的代码以及一样的属性值（name，length等等），可是它们的[[scope]]指向的是不一样的作用域对象。

这才有了以下的结果：

var a, b;
a = myCounter1.get();   // a 等于 100
b = myCounter2.get();   // b 等于 200
myCounter1.increment(1);
myCounter1.increment(2);
myCounter2.increment(5);
a = myCounter1.get();   // a 等于 103
b = myCounter2.get();   // b 等于 205

作用域和this

作用域会存储变量。但this并非作用域的一部分，它取决于函数调用时的方式。