JavaScript 中的闭包到底是什么?

本文解释了JavaScript中的闭包是什么,通过简单示例展示了其如何工作。闭包用于数据封装、状态维护、柯里化和避免全局变量污染。它在模块化设计和异步编程中发挥关键作用。

您可能在 JavaScript 开发或教程中听说过“闭包”这个术语,但它到底是什么呢?

什么是闭包?

用最简单的术语来说,闭包是一个函数  (严谨的说,闭包不是函数,所有函数都与其周围的作用域形成闭包,这里是为了简单说明而如此举例)  ,它会记住定义它的变量,而不管它稍后在哪里执行。让我们用一个例子来分解它:

function outerFunction() {
    let outerVariable = 'I am outside!';

    function innerFunction() {
        console.log(outerVariable);
    }

    return innerFunction;
}

const myInnerFunction = outerFunction();
myInnerFunction(); // Outputs: 'I am outside!'

在此示例中,innerFunction 是一个闭包。为什么?因为它是在另一个函数 (outerFunction) 中定义的函数,并且即使在outerFunction 执行完毕后,它也可以访问outerFunction 作用域的变量(在本例中为outerVariable)。

当outerFunction被调用时,它定义outerVariable,定义innerFunction,然后返回innerFunction。即使outerFunction已经完成执行并且outerVariable理论上会超出范围并被垃圾收集,innerFunction仍然可以访问outerVariable。

闭包有什么用?

数据封装:

您可以使用闭包来创建私有变量和方法。这对于代码的模块化设计特别有用。

function createCounter() {
    let count = 0;
    return {
        increment: function() {
            count++;
            return count;
        },
        decrement: function() {
            count--;
            return count;
        },
    };
}

const counter = createCounter();
console.log(counter.increment()); // 1
console.log(counter.increment()); // 2
console.log(counter.decrement()); // 1

在此示例中,count 充当私有变量。它只能由递增和递减函数访问,而不能从外部访问。

维持状态

在 JavaScript 中,闭包通常用于维护异步操作、事件处理程序等中的状态。

function setupAlertTimeout() {
    var message = 'Message after 3 seconds';
    setTimeout(function alertMessage() {
        alert(message);
    }, 3000);
}

setupAlertTimeout();

在这里,即使在 setupAlertTimeout 执行完毕后,alertMessage 函数仍保持对消息变量的访问。

柯里化

闭包允许使用柯里化,这是一种将具有多个参数的函数计算为具有单个参数的函数序列的技术。

function multiply(a) {
    return function(b) {
        return a * b;
    };
}

const multiplyByTwo = multiply(2);
console.log(multiplyByTwo(4)); // 8

在本例中,multiplyByTwo 是一个记住 a 值(即 2)的闭包。

试试看

考虑以下代码片段:

function outer() {
    var count = 0;
    return function inner() {
        count++;
        return count;
    };
}
var counter1 = outer();
var counter2 = outer();
console.log(counter1());
console.log(counter1());
console.log(counter2());
console.log(counter2());

上述代码的输出是什么?为什么?

「解决方案」

在提供的代码中,通过两次调用 external() 创建两个单独的闭包。每个闭包都维护自己单独的词法环境,其中 count 变量在调用之间保留。以下是逐步发生的情况:

  1. var counter1 = 外部(); 创建第一个闭包。在这个闭包内,count 被初始化为 0。

  2. counter1() 第一次被调用。这会将第一个闭包内的 count 增加到 1 并返回 1。

  3. counter1() 再次被调用。这会将第一个闭包内的 count 增加到 2 并返回 2。

  4. var counter2 = 外部(); 创建第二个闭包。在这个闭包内,一个新的、单独的计数被初始化为 0。

  5. counter2() 第一次被调用。这会将第二个闭包中的计数增加到 1 并返回 1。

  6. counter2() 再次被调用。这会将第二个闭包中的计数增加到 2 并返回 2。因此,代码的输出将是:

1
2
1
2

一个实际的例子

function showDelayedMessage(message, delay) {
    setTimeout(function() {
        console.log(message);
    }, delay);
}

showDelayedMessage('Hello after 3 seconds', 3000);
showDelayedMessage('Hello after 5 seconds', 5000);

在不利用闭包的情况下编写像 showDelayedMessage 这样的函数通常会涉及使用全局变量


var globalMessage; // Declare a global variable

function showDelayedMessageGlobal(message, delay) {
    globalMessage = message; // Assign the message to the global variable
    setTimeout(function() {
        console.log(globalMessage);
        globalMessage = null; // Clear the message after displaying it
    }, delay);
}

showDelayedMessageGlobal('Hello after 3 seconds', 3000);

这个示例说明,虽然您可以避免闭包,但这样做通常会导致不太理想的编码实践,例如全局名称空间污染,尤其是在处理异步事件或封装功能时。闭包提供了一种用函数封装数据的干净而有效的方法,这就是为什么尽管有其他方法可用,但闭包仍被如此广泛使用的原因。

### 闭包的概念 在 JavaScript 中,**闭包**指的是有权访问另一个函数作用域中变量的函数。这种特性使得内部函数可以访问外部函数的变量和参数,即使外部函数已经执行完毕,这些变量仍然可以通过闭包保持在内存中。闭包的核心机制在于函数作用域链的继承,它允许内部函数捕获并保留对外部作用域中变量的引用[^1]。 闭包的一个重要特性是它可以在父函数外部改变父函数内部变量的值。这种行为使得闭包可以被用作对象的公用方法,而父函数内部的变量则充当私有属性,从而实现数据封装和隐藏[^4]。 ### 闭包的使用示例 #### 示例1:简单的闭包 闭包最常见的使用方式是在一个函数内部返回另一个函数,并通过返回的函数访问外部函数中的变量: ```javascript function addNumber(number1) { return function(number2) { return number1 + number2; }; } ``` 在上述代码中,`addNumber` 函数返回了一个内部函数,该内部函数通过闭包访问了 `number1` 的值。调用 `addNumber(5)` 会返回一个函数,该函数可以将传入的参数与 `5` 相加: ```javascript const addFive = addNumber(5); console.log(addFive(3)); // 输出 8 ``` 通过闭包,`number1` 的值在 `addFive` 函数中仍然可用,即使 `addNumber` 已经执行完毕[^2]。 #### 示例2:封装私有变量 闭包可以用来创建私有变量和方法,从而实现数据封装。例如: ```javascript function createCounter() { let count = 0; return { increment: function() { count++; }, decrement: function() { count--; }, getCount: function() { return count; } }; } ``` 在这个例子中,`createCounter` 函数返回了一个对象,该对象的三个方法(`increment`、`decrement` 和 `getCount`)通过闭包共享了 `count` 变量。外部代码无法直接修改 `count` 的值,只能通过提供的方法进行操作: ```javascript const counter = createCounter(); counter.increment(); counter.increment(); console.log(counter.getCount()); // 输出 2 ``` 闭包的这种特性使得 `count` 变量对外部是不可见的,从而避免了数据的意外修改[^4]。 #### 示例3:循环引用与内存管理 在某些情况下,闭包可能导致内存泄漏,尤其是在涉及 DOM 元素时。例如: ```javascript function setupClickHandler() { const test = document.getElementById('test'); test.onclick = function() { console.log(test.id); }; } ``` 在这个例子中,匿名函数通过闭包引用了 `test` 变量,而 `test` 又引用了匿名函数(通过 `onclick` 属性),形成了循环引用。这种循环引用可能导致垃圾回收机制无法释放内存。为了解决这个问题,可以在不再需要时手动断开引用: ```javascript test.onclick = null; ``` 通过将 `onclick` 设置为 `null`,可以解除循环引用,从而允许垃圾回收器回收内存[^3]。 ### 闭包的应用场景 闭包JavaScript 中有广泛的应用场景,包括但不限于: - **数据封装**:通过闭包保护内部变量,防止外部直接访问和修改。 - **函数工厂**:动态生成具有特定功能的函数。 - **回调函数**:在异步编程中,闭包可以保留上下文信息。 - **模块模式**:结合 IIFE(立即执行函数表达式)创建模块化代码结构。 ### 闭包的注意事项 尽管闭包非常强大,但在使用时需要注意以下几点: - **内存占用**:由于闭包会保留对其外部作用域中变量的引用,可能导致内存占用增加。 - **性能影响**:频繁使用闭包可能影响性能,尤其是在循环或高频调用的函数中。 - **作用域污染**:如果闭包访问了外部作用域中的变量,可能会无意中修改这些变量,导致代码难以调试。 --- ###
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