深入理解javascript作用域和閉包

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    作用域
    作用域是一個(gè)變量和函數(shù)的作用范圍,javascript中函數(shù)內(nèi)聲明的所有變量在函數(shù)體內(nèi)始終是可見(jiàn)的,在javascript中有全局作用域和局部作用域,但是沒(méi)有塊級(jí)作用域,局部變量的優(yōu)先級(jí)高于全局變量,通過(guò)幾個(gè)示例來(lái)了解下javascript中作用域的那些“潛規(guī)則”(這些也是在前端面試中經(jīng)常問(wèn)到的問(wèn)題)。
    1. 變量聲明提前
    示例1:
    var scope="global";
    function scopeTest(){
    console.log(scope);
    var scope="local"
    }
    scopeTest(); //undefined
    此處的輸出是undefined,并沒(méi)有報(bào)錯(cuò),這是因?yàn)樵谇懊嫖覀兲岬降暮瘮?shù)內(nèi)的聲明在函數(shù)體內(nèi)始終可見(jiàn),上面的函數(shù)等效于:
    var scope="global";
    function scopeTest(){
    var scope;
    console.log(scope);
    scope="local"
    }
    scopeTest(); //local
    注意,如果忘記var,那么變量就被聲明為全局變量了。
    2. 沒(méi)有塊級(jí)作用域
    和其他我們常用的語(yǔ)言不同,在Javascript中沒(méi)有塊級(jí)作用域:
    function scopeTest() {
    var scope = {};
    if (scope instanceof Object) {
    var j = 1;
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
    //console.log(i);
    }
    console.log(i); //輸出10
    }
    console.log(j);//輸出1
    }
    在javascript中變量的作用范圍是函數(shù)級(jí)的,即在函數(shù)中所有的變量在整個(gè)函數(shù)中都有定義,這也帶來(lái)了一些我們稍不注意就會(huì)碰到的“潛規(guī)則”:
    >
    var scope = "hello";
    function scopeTest() {
    console.log(scope);//①
    var scope = "no";
    console.log(scope);//②
    }
    在①處輸出的值竟然是undefined,簡(jiǎn)直喪心病狂啊,我們已經(jīng)定義了全局變量的值啊,這地方不應(yīng)該為hello嗎?其實(shí),上面的代碼等效于:
    var scope = "hello";
    function scopeTest() {
    var scope;
    console.log(scope);//①
    scope = "no";
    console.log(scope);//②
    }
    聲明提前、全局變量?jī)?yōu)先級(jí)低于局部變量,根據(jù)這兩條規(guī)則就不難理解為什么輸出undefined了。
    作用域鏈
    在javascript中,每個(gè)函數(shù)都有自己的執(zhí)行上下文環(huán)境,當(dāng)代碼在這個(gè)環(huán)境中執(zhí)行時(shí),會(huì)創(chuàng)建變量對(duì)象的作用域鏈,作用域鏈?zhǔn)且粋€(gè)對(duì)象列表或?qū)ο箧?,它保證了變量對(duì)象的有序訪(fǎng)問(wèn)。
    作用域鏈的前端是當(dāng)前代碼執(zhí)行環(huán)境的變量對(duì)象,常被稱(chēng)之為“活躍對(duì)象”,變量的查找會(huì)從第一個(gè)鏈的對(duì)象開(kāi)始,如果對(duì)象中包含變量屬性,那么就停止查找,如果沒(méi)有就會(huì)繼續(xù)向上級(jí)作用域鏈查找,直到找到全局對(duì)象中:
    作用域鏈的逐級(jí)查找,也會(huì)影響到程序的性能,變量作用域鏈越長(zhǎng)對(duì)性能影響越大,這也是我們盡量避免使用全局變量的一個(gè)主要原因。
    閉包
    基礎(chǔ)概念
    作用域是理解閉包的一個(gè)前提,閉包是指在當(dāng)前作用域內(nèi)總是能訪(fǎng)問(wèn)外部作用域中的變量。
    function createClosure(){
    var name = "jack";
    return {
    setStr:function(){
    name = "rose";
    },
    getStr:function(){
    return name + ":hello";
    }
    }
    }
    var builder = new createClosure();
    builder.setStr();
    console.log(builder.getStr()); //rose:hello
    上面的示例在函數(shù)中返回了兩個(gè)閉包,這兩個(gè)閉包都維持著對(duì)外部作用域的引用,因此不管在哪調(diào)用總是能夠訪(fǎng)問(wèn)外部函數(shù)中的變量。在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部定義的函數(shù),會(huì)將外部函數(shù)的活躍對(duì)象添加到自己的作用域鏈中,因此上面實(shí)例中通過(guò)內(nèi)部函數(shù)能夠訪(fǎng)問(wèn)外部函數(shù)的屬性,這也是javascript模擬私有變量的一種方式。
    注意:由于閉包會(huì)額外的附帶函數(shù)的作用域(內(nèi)部匿名函數(shù)攜帶外部函數(shù)的作用域),因此,閉包會(huì)比其它函數(shù)多占用些內(nèi)存空間,過(guò)度的使用可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存占用的增加。
    閉包中的變量
    在使用閉包時(shí),由于作用域鏈機(jī)制的影響,閉包只能取得內(nèi)部函數(shù)的最后一個(gè)值,這引起的一個(gè)副作用就是如果內(nèi)部函數(shù)在一個(gè)循環(huán)中,那么變量的值始終為最后一個(gè)值。
    //該實(shí)例不太合理,有一定延遲因素,此處主要為了說(shuō)明閉包循環(huán)中存在的問(wèn)題
    function timeManage() {
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
    setTimeout(function() {
    console.log(i);
    },1000)
    };
    }
    上面的程序并沒(méi)有按照我們預(yù)期的輸入1-5的數(shù)字,而是5次全部輸出了5。再來(lái)看一個(gè)示例:
    function createClosure(){
    var result = [];
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
    result[i] = function(){
    return i;
    }
    }
    return result;
    }
    調(diào)用createClosure()[0]()返回的是5,createClosure()[4]()返回值仍然是5。通過(guò)以上兩個(gè)例子可以看出閉包在帶有循環(huán)的內(nèi)部函數(shù)使用時(shí)存在的問(wèn)題:因?yàn)槊總€(gè)函數(shù)的作用域鏈中都保存著對(duì)外部函數(shù)(timeManage、createClosure)的活躍對(duì)象,因此,他們都引用著同一變量i,當(dāng)外部函數(shù)返回時(shí),此時(shí)的i值為5,所以?xún)?nèi)部的每個(gè)函數(shù)i的值也為5。
    那么如何解決這個(gè)問(wèn)題呢?我們可以通過(guò)匿名包裹器(匿名自執(zhí)行函數(shù)表達(dá)式)來(lái)強(qiáng)制返回預(yù)期的結(jié)果:
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    function timeManage() {
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
    (function(num) {
    setTimeout(function() {
    console.log(num);
    }, 1000);
    })(i);
    }
    }
    或者在閉包匿名函數(shù)中再返回一個(gè)匿名函數(shù)賦值:
    function timeManage() {
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
    setTimeout((function(e) {
    return function() {
    console.log(e);
    }
    })(i), 1000)
    }
    }
    //timeManager();輸出1,2,3,4,5
    function createClosure() {
    var result = [];
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
    result[i] = function(num) {
    return function() {
    console.log(num);
    }
    }(i);
    }
    return result;
    }
    //createClosure()[1]()輸出1;createClosure()[2]()輸出2
    無(wú)論是匿名包裹器還是通過(guò)嵌套匿名函數(shù)的方式,原理上都是由于函數(shù)是按值傳遞,因此會(huì)將變量i的值復(fù)制給實(shí)參num,在匿名函數(shù)的內(nèi)部又創(chuàng)建了一個(gè)用于返回num的匿名函數(shù),這樣每個(gè)函數(shù)都有了一個(gè)num的副本,互不影響了。
    閉包中的this
    在閉包中使用this時(shí)要特別注意,稍微不慎可能會(huì)引起問(wèn)題。通常我們理解this對(duì)象是運(yùn)行時(shí)基于函數(shù)綁定的,全局函數(shù)中this對(duì)象就是window對(duì)象,而當(dāng)函數(shù)作為對(duì)象中的一個(gè)方法調(diào)用時(shí),this等于這個(gè)對(duì)象(TODO 關(guān)于this做一次整理)。由于匿名函數(shù)的作用域是全局性的,因此閉包的this通常指向全局對(duì)象window:
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    var scope = "global";
    var object = {
    scope:"local",
    getScope:function(){
    return function(){
    return this.scope;
    }
    }
    }
    調(diào)用object.getScope()()返回值為global而不是我們預(yù)期的local,前面我們說(shuō)過(guò)閉包中內(nèi)部匿名函數(shù)會(huì)攜帶外部函數(shù)的作用域,那為什么沒(méi)有取得外部函數(shù)的this呢?每個(gè)函數(shù)在被調(diào)用時(shí),都會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建this和arguments,內(nèi)部匿名函數(shù)在查找時(shí),搜索到活躍對(duì)象中存在我們想要的變量,因此停止向外部函數(shù)中的查找,也就永遠(yuǎn)不可能直接訪(fǎng)問(wèn)外部函數(shù)中的變量了??傊?,在閉包中函數(shù)作為某個(gè)對(duì)象的方法調(diào)用時(shí),要特別注意,該方法內(nèi)部匿名函數(shù)的this指向的是全局變量。
    幸運(yùn)的是我們可以很簡(jiǎn)單的解決這個(gè)問(wèn)題,只需要把外部函數(shù)作用域的this存放到一個(gè)閉包能訪(fǎng)問(wèn)的變量里面即可:
    var scope = "global";
    var object = {
    scope:"local",
    getScope:function(){
    var that = this;
    return function(){
    return that.scope;
    }
    }
    }
    object.getScope()()返回值為local。
    內(nèi)存與性能
    由于閉包中包含與函數(shù)運(yùn)行期上下文相同的作用域鏈引用,因此,會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面作用,當(dāng)函數(shù)中活躍對(duì)象和運(yùn)行期上下文銷(xiāo)毀時(shí),由于必要仍存在對(duì)活躍對(duì)象的引用,導(dǎo)致活躍對(duì)象無(wú)法銷(xiāo)毀,這意味著閉包比普通函數(shù)占用更多的內(nèi)存空間,在IE瀏覽器下還可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的問(wèn)題,如下:
    function bindEvent(){
    var target = document.getElementById("elem");
    target.onclick = function(){
    console.log(target.name);
    }
    }
    上面例子中匿名函數(shù)對(duì)外部對(duì)象target產(chǎn)生一個(gè)引用,只要是匿名函數(shù)存在,這個(gè)引用就不會(huì)消失,外部函數(shù)的target對(duì)象也不會(huì)被銷(xiāo)毀,這就產(chǎn)生了一個(gè)循環(huán)引用。解決方案是通過(guò)創(chuàng)建target.name副本減少對(duì)外部變量的循環(huán)引用以及手動(dòng)重置對(duì)象:
    function bindEvent(){
    var target = document.getElementById("elem");
    var name = target.name;
    target.onclick = function(){
    console.log(name);
    }
    target = null;
    }
    閉包中如果存在對(duì)外部變量的訪(fǎng)問(wèn),無(wú)疑增加了標(biāo)識(shí)符的查找路徑,在一定的情況下,這也會(huì)造成性能方面的損失。解決此類(lèi)問(wèn)題的辦法我們前面也曾提到過(guò):盡量將外部變量存入到局部變量中,減少作用域鏈的查找長(zhǎng)度。
    總結(jié):閉包不是javascript獨(dú)有的特性,但是在javascript中有其獨(dú)特的表現(xiàn)形式,使用閉包我們可以在javascript中定義一些私有變量,甚至模仿出塊級(jí)作用域,但閉包在使用過(guò)程中,存在的問(wèn)題我們也需要了解,這樣才能避免不必要問(wèn)題的出現(xiàn)。