闭包的原理 ,利于闭包解决作用域的原理

闭包是JavaScript中的重要概念,它允许函数访问并操作外部作用域的变量。闭包的形成是因为内部函数对上级作用域的引用。闭包的作用包括保护私有变量、保存函数状态以及实现方法私有化。常见应用场景有返回函数、函数作为参数、IIFE和循环赋值。然而,过度使用闭包可能导致内存泄漏。面试中常考的闭包问题如for循环与闭包的交互,解决方法包括使用自执行函数、let关键字创建块级作用域等。

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闭包是什么`

权威指南 高级程序设计

在 JS 忍者秘籍(P90)中对闭包的定义:闭包允许函数访问并操作函数外部的变量。《js高级程序设计》红宝书上对于闭包的定义:闭包是指有权访问另外一个函数作用域中的变量的函数。 MDN 对闭包的定义为:闭包是指那些能够访问自由变量的函数。这里的自由变量是外部函数作用域中的变量。

概述上面的话,闭包是指有权访问另一个函数作用域中变量的函数

形成闭包的原因

内部的函数存在外部作用域的引用就会导致闭包。从上面介绍的上级作用域的概念中其实就有闭包的例子 return f就是一个表现形式。

var a = 0
function foo(){
    var b =14
    function fo(){
        console.log(a, b)
    }
    fo()
    return fo
}
foo()

这里的子函数 fo 内存就存在外部作用域的引用 a, b,所以这就会产生闭包

闭包的作用

  • 保护函数的私有变量不受外部的干扰。形成不销毁的栈内存。
  • 保存,把一些函数内的值保存下来。闭包可以实现方法和属性的私有化

闭包经典使用场景

  1. return 回一个函数
var n = 10
function fn(){
    var n =20
    function f() {
       n++;
       console.log(n)
     }
    return f
}

var x = fn()
x() // 21
x() //22;

这里的 return f, f()就是一个闭包,存在上级作用域的引用。

  1. 函数作为参数
var a = '林一一'
function foo(){
    var a = 'foo'
    function fo(){
        console.log(a)
    }
    return fo
}

function f(p){
    var a = 'f'
    p()
}
f(foo())
/* 输出
*   foo
/ 

使用 return fo 返回回来,fo() 就是闭包,f(foo()) 执行的参数就是函数 fo,因为 fo() 中的 a 的上级作用域就是函数foo(),所以输出就是foo

    1. IIFE(自执行函数)
ar n = '林一一';
(function p(){
    console.log(n)
})()
/* 输出
*   林一一
/ 

同样也是产生了闭包p(),存在 window下的引用 n

    1. 循环赋值
for(var i = 0; i<10; i++){
  (function(j){
       setTimeout(function(){
        console.log(j)
    }, 1000) 
  })(i)
}
//去掉闭包后

因为存在闭包的原因上面能依次输出1~10,***闭包形成了10个互不干扰的私有作用域***。(去掉闭包后;)将外层的自执行函数去掉后就不存在外部作用域的引用了,输出的结果就是连续的
10。为什么会连续输出10,因为 JS 是单线程的遇到异步的代码不会先执行(会入栈),等到同步的代码执行完 i++
10时,异步代码才开始执行此时的 i=10 输出的都是 10。

  • 使用回调函数就是在使用闭包
window.name = '林一一'
setTimeout(function timeHandler(){
  console.log(window.name);
}, 100)

使用闭包需要注意什么

容易导致内存泄漏闭包会携带包含其它的函数作用域,因此会比其他函数占用更多的内存。过度使用闭包会导致内存占用过多,所以要谨慎使用闭包。

经典面试题

  • for 循环和闭包(号称必刷题)
var data = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  data[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}

data[0]();
data[1]();
data[2]()
/* 输出
    3
    3
    3
/

这里的 i 是全局下的 i,共用一个作用域,当函数被执行的时候这时的 i=3,导致输出的结构都是3。

  • 使用闭包改善上面的写法达到预期效果,写法1:自执行函数和闭包用自执行函数 ,闭包;
var data = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
    (function(j){
      setTimeout( data[j] = function () {
        console.log(j);
      }, 0)
    })(i)
}

data[0]();
data[1]();
data[2]()
  • 写法2:使用 let

let 会形成块级作用域;

var data = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  data[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}

data[0]();
data[1]();
data[2]()

利用闭包解决作用域问题的几种方法

作用域产生的问题
  • 先举个事件绑定的栗子吧!
for(var i=0; i<10; i++) {
   $('#ul').bind('click', function() {
    console.log(i)
   })
}

运行结果是:输出10个10
为什么是10个10呢?
因为在for循环中,最终i的值是9,但是根据for循环的原理,在循环到i为9之后,会执行i++,之后再去判断i<10,此时已不满足条件,所以终止循环,最终i值为10。所以会输出10个10。

  • 再说说普通事件
for(var i=0; i<10; i++) {
     document.getElementById('ul').onclick = function() {
        console.log(i)
     }
}

运行结果是:输出1个10
在循环中,普通的事件绑定是会被覆盖,所以其实ul只绑定了一个事件,也就是循环到最后的那个事件。
而上面的bind绑定事件则是给ul绑定了10个事件,这也就解释了为什么普通事件只输出一个10,而绑定事件输出10个原因。

  • 作用域所产生的问题,比较常见的还有Tab切换,这里也将使用Tab,来说明作用域如何产生的问题及解决的方法。
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Document</title>
</head>
<body>
    <div class="wrap">
        <ul id="list">
            <li>list-1</li>
            <li>list-2</li>
            <li>list-3</li>
        </ul>
        <div id="con">
            <div>content1</div>
            <div>content2</div>
            <div>content3</div>
        </div>
    </div>

    <script>
        var olist = document.getElementById('list');
        var alist = olist.getElementsByTagName('li');
        var ocon = document.getElementById('con');
        var acon = ocon.getElementsByTagName('div');

        for(var i = 0;i<alist.length;i++){
            alist[i].onmouseover=function(){
                for(var j = 0 ;j<alist.length;j++){
                    alist[j].style.backgroundColor='#aaa';
                    acon[j].style.display='none';
                }
                this.style.backgroundColor='#ccc';
                acon[i].style.display = 'block';
            }
        }
    </script>
</body>
</html>
  • 在这个Tab切换中,当鼠标移动到list2或者list3的时候,你会发现报错了,说是acon[i].style没有定义。 按照我们现在的逻辑,使用for循环然后在循环中为list的分别添加mouseover的事件,如果鼠标移动到对应的list上面,则执行对应的function。
    在function中,我们先使用另外一个循环让所有的list的背景颜色修改为#aaa,再把所有的content隐藏,然后再将鼠标所在的list的颜色修改为#ccc,并且把对应的content显示出来。
  • 那为什么会报错呢? 首先我们acon[i].style.display = ‘block’;前面添加一个输出,console.log(i),结果会输出3,那为什么会是3呢?这也就和上面我们讲到的事件绑定的问题一样了,简单的说就是i被污染了,所以输出了3。
  • 那么这个问题如何解决呢?
几种解决方法
  1. 使用for循环的时候给list添加一个index的值,并将i保存在index中,防止i被污染为3。
for (var i = 0; i < alist.length; i++) {
    alist[i].index = i;
    alist[i].onmouseover = function () {
        for (var j = 0; j < alist.length; j++) {
            alist[j].style.backgroundColor = '#aaa';
            acon[j].style.display = 'none';
        }
        this.style.backgroundColor = '#ccc';
        acon[this.index].style.display = 'block';
    }
} 

利用this来解决此问题,而不用使用到被污染的i

for (var i = 0; i < alist.length; i++) {
    alist[i].onmouseover = function () {
        for (var j = 0; j < alist.length; j++) {
            if (alist[j] == this) {
                this.style.backgroundColor = '#ccc';
                acon[j].style.display = 'block';
            } else {
                alist[j].style.backgroundColor = '#aaa';
                acon[j].style.display = 'none';
            }
        }
    }
}
  • 利用ES6的方法来解决(部分浏览器不支持ES6语法)
    for循环中,var新建的i是一个全局变量,所以系统只会创建一个i,而这个i会根据for循环的增加而改变,则i从循环结束之后就会变成3,而let则会在你每次循环的时候新建一个i,从而让i不会被污染。
for (let i = 0; i < alist.length; i++) {
    alist[i].onmouseover = function () {
        for (var j = 0; j < alist.length; j++) {
            alist[j].style.backgroundColor = '#aaa';
            acon[j].style.display = 'none';
        }
        this.style.backgroundColor = '#ccc';
        acon[i].style.display = 'block';
    }
}
  • 利用闭包来解决问题
    添加事件的时候,都将i的值传给change事件,在change事件中又返回一个fn的方法,由于fn的方法中使用到change事件中的index,也就是我们传过去的i值,从而使得函数不会被垃圾回收机制回收,就像上面闭包的作用中所讲到的一样。
for (var i = 0; i < alist.length; i++) {
    function change(index) {
        function fn() {
            for (var j = 0; j < alist.length; j++) {
                alist[j].style.backgroundColor = '#aaa';
                acon[j].style.display = 'none';
            }
            alist[index].style.backgroundColor = '#ccc';
            acon[index].style.display = 'block';
        }
        return fn;
    }
    alist[i].onmouseover = change(i);
}

简化上面的方法,将方法中的change改为匿名函数

for (var i = 0; i < alist.length; i++) {
    alist[i].onmouseover = (function (i) {
        function fn() {
            for (var j = 0; j < alist.length; j++) {
                alist[j].style.backgroundColor = '#aaa';
                acon[j].style.display = 'none';
            }
            alist[i].style.backgroundColor = '#ccc';
            acon[i].style.display = 'block';
        }
        return fn;
    })(i);
}

进一步简化,直接return fn的方法

for (var i = 0; i < alist.length; i++) {
    alist[i].onmouseover = (function (i) {
        return function fn() {
            for (var j = 0; j < alist.length; j++) {
                alist[j].style.backgroundColor = '#aaa';
                acon[j].style.display = 'none';
            }
            alist[i].style.backgroundColor = '#ccc';
            acon[i].style.display = 'block';
        }
    })(i);
} 

再次简化,将方法全部改为匿名函数

把原代码包起来用自调用函数;

for (var i = 0; i < alist.length; i++) {
    (function (i) {
        alist[i].onmouseover = function () {
            for (var j = 0; j < alist.length; j++) {
                alist[j].style.backgroundColor = '#aaa';
                acon[j].style.display = 'none';
            }
            this.style.backgroundColor = '#ccc';
            acon[i].style.display = 'block';
        }
    })(i);
}
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