『JavaScript』🍳 闭包

简介

JavaScript 中的作用域是什么意思?
闭包会在哪些场景中使用？
通过定时器循环输出自增的数字通过 JS 的代码如何实现？

作用域基本介绍

JavaScript 的作用域通俗来讲，就是指变量能够被访问到的范围
在 JavaScript 中作用域中，ES5 之前只有全局作用域和函数作用域两种。
ES6 新增了块级作用域

全局作用域

在编程语言中，不论 Java 也好，JavaScript 也罢，变量一般都会分为全局变量和局部变量两种。

那么变量定义在函数外部，代码最前面的一般情况下都是全局变量。
在 JavaScript 中，全局变量是挂载在 window 对象下的变量，所以在网页中的任何位置你都可以使用并且访问到这个全局变量
在 JavaScript 中所有没有经过定义，而直接被赋值的变量默认就是一个全局变量
现全局变量也是拥有全局的作用域，无论你在何处都可以使用它，在浏览器控制台输入 window.vName 的时候，就可以访问到 window 上所有全局变量。
全局变量的时候，会容易引起变量命名的冲突，所以在定义变量的时候应该注意作用域的问题。

var globalName = 'global';
function getName() { 
  console.log(globalName) // global
  var name = 'inner'
  console.log(name) // inner
} 
getName();
console.log(name); // 
console.log(globalName); //global
function setName(){ 
  vName = 'setName';
}
setName();
console.log(vName); // setName
console.log(window.vName) // setName

函数作用域

在 JavaScript 中，函数中定义的变量叫作函数变量，这个时候只能在函数内部才能访问到它，所以它的作用域也就是函数的内部，称为函数作用域

function getName () {
  var name = 'inner';
  console.log(name); //inner
}
getName();
console.log(name);

除了这个函数内部，其他地方都是不能访问到它的。同时，当这个函数被执行完之后，这个局部变量也相应会被销毁。所以你会看到在 getName 函数外面的 name 是访问不到的。

块级作用域

ES6 中新增了块级作用域，最直接的表现就是新增的 let 关键词
使用 let 关键词定义的变量只能在块级作用域中被访问，有“暂时性死区”的特点,也就是说这个变量在定义之前是不能被使用的
其实就是在 JS 编码过程中 if 语句及 for 语句后面 {...} 这里面所包括的，就是块级作用域。

console.log(a) //a is not defined
if(true){
  let a = '123'；
  console.log(a)； // 123
}
console.log(a) //a is not defined
// 变量 a 是在 if 语句{...} 中由 let 关键词进行定义的变量，所以它的作用域是 if 语句括号中的那部分

什么是闭包？

先来看下红宝书上和 MDN 上给出的闭包的概念。

红宝书闭包的定义：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：一个函数和对其周围状态的引用捆绑在一起（或者说函数被引用包围），这样的组合就是闭包（closure）。也就是说，闭包让你可以在一个内层函数中访问到其外层函数的作用域。

闭包的基本概念

通俗地讲解一下：闭包其实就是一个可以访问其他函数内部变量的函数。
即一个定义在函数内部的函数，或者直接说闭包是个内嵌函数也可以。通常情况下，函数内部变量是无法在外部访问的（即全局变量和局部变量的区别），因此使用闭包的作用，就具备实现了能在外部访问某个函数内部变量的功能，让这些内部变量的值始终可以保存在内存中。

function fun1() {
    var a = 1;
    return function(){
            console.log(a);
    };
}
fun1();
var result = fun1();
result();  // 1

// 可以很清楚地发现，a 变量作为一个 fun1 函数的内部变量，
//正常情况下作为函数内的局部变量，是无法被外部访问到的。但是通过闭包，我们最后还是可以拿到 a 变量的值。

闭包产生的原因

我们需要明白作用域链的基本概念：当访问一个变量时，代码解释器会首先在当前的作用域查找，如果没找到，就去父级作用域去查找，直到找到该变量或者不存在父级作用域中，这样的链路就是作用域链。
需要注意的是，每一个子函数都会拷贝上级的作用域，形成一个作用域的链条

var a = 1;
function fun1() {
  var a = 2
  function fun2() {
    var a = 3;
    console.log(a);//3
  }
}
// fun1 函数的作用域指向全局作用域（window）和它自己本身；
// fun2 函数的作用域指向全局作用域 （window）、fun1 和它本身；
// 而作用域是从最底层向上找，直到找到全局作用域 window 为止，如果全局还没有的话就会报错。

即当前函数一般都会存在上层函数的作用域的引用，那么他们就形成了一条作用域链。

闭包产生的本质就是

当前环境中存在指向父级作用域的引用。

function fun1() {
  var a = 2
  function fun2() {
    console.log(a);  // 2
  }
  return fun2;
}
var result = fun1();
result();

// 这里 result 会拿到父级作用域中的变量，输出 2。
// 因为在当前环境中，含有对 fun2 函数的引用，fun2 函数恰恰引用了 window、fun1 和 fun2 的作用域。
// 因此 fun2 函数是可以访问到 fun1 函数的作用域的变量。

那是不是只有返回函数才算是产生了闭包呢？

var fun3;
function fun1() {
  var a = 2
  fun3 = function() {
    console.log(a);
  }
}
fun1();
fun3();

// 在给 fun3 函数赋值后，fun3 函数就拥有了 window、fun1 和 fun3 本身这几个作用域的访问权限；
// 然后还是从下往上查找，直到找到 fun1 的作用域中存在 a 这个变量；
// 因此输出的结果还是 2，最后产生了闭包，形式变了，本质没有改变。

因此最后返回的不管是不是函数，也都不能说明没有产生闭包。

闭包的表现形式

我们来看看闭包的表现形式及应用场景到底有哪些呢？

返回一个函数，上面讲原因的时候已经说过，这里就不赘述了。
在定时器、事件监听、Ajax 请求、Web Workers 或者任何异步中，只要使用了回调函数，实际上就是在使用闭包。请看下面这段代码，这些都是平常开发中用到的形式。

// 定时器
setTimeout(function handler(){
  console.log('1');
}，1000);
// 事件监听
$('#app').click(function(){
  console.log('Event Listener');
});

作为函数参数传递的形式，比如下面的例子。

var a = 1;
function foo(){
  var a = 2;
  function baz(){
    console.log(a);
  }
  bar(baz);
}
function bar(fn){
  // 这就是闭包
  fn();
}
foo();  // 输出2，而不是1

IIFE（立即执行函数），创建了闭包，保存了全局作用域（window）和当前函数的作用域，因此可以输出全局的变量，如下所示。

var a = 2;
(function IIFE(){
  console.log(a);  // 输出2
})();

IIFE 这个函数会稍微有些特殊，算是一种自执行匿名函数，这个匿名函数拥有独立的作用域。这不仅可以避免了外界访问此 IIFE 中的变量，而且又不会污染全局作用域，我们经常能在高级的 JavaScript 编程中看见此类函数。

常见的开发应用场景

如何解决循环输出问题？

for(var i = 1; i <= 5; i ++){
  setTimeout(function() {
    console.log(i)
  }, 0)
}
// 上面这段代码执行之后，从控制台执行的结果可以看出来，结果输出的是 5 个 6，那么一般面试官都会先问为什么都是 6？
// 我想让你实现输出 1、2、3、4、5 的话怎么办呢？
// 因此结合本讲所学的知识我们来思考一下，应该怎么给面试官一个满意的解释,可以围绕这两点来回答。

setTimeout 为宏任务，由于 JS 中单线程 eventLoop 机制，在主线程同步任务执行完后才去执行宏任务，因此循环结束后 setTimeout 中的回调才依次执行。
因为 setTimeout 函数也是一种闭包，往上找它的父级作用域链就是 window，变量 i 为 window 上的全局变量，开始执行 setTimeout 之前变量 i 已经就是 6 了，因此最后输出的连续就都是 6。

那么我们再来看看如何按顺序依次输出 1、2、3、4、5 呢？

利用 IIFE

可以利用 IIFE（立即执行函数），当每次 for 循环时，把此时的变量 i 传递到定时器中，然后执行，改造之后的代码如下。

for(var i = 1;i <= 5;i++){
  (function(j){
    setTimeout(function timer(){
      console.log(j)
    }, 0)
  })(i)
}

使用 ES6 中的 let

ES6 中新增的 let 定义变量的方式，使得 ES6 之后 JS 发生革命性的变化，让 JS 有了块级作用域，代码的作用域以块级为单位进行执行。通过改造后的代码，可以实现上面想要的结果。

for(let i = 1; i <= 5; i++){
  setTimeout(function() {
    console.log(i);
  },0)
}

定时器传入第三个参数

setTimeout 作为经常使用的定时器，它是存在第三个参数的，日常工作中我们经常使用的一般是前两个，一个是回调函数，另外一个是时间，而第三个参数用得比较少。那么结合第三个参数，调整完之后的代码如下。

for(var i=1;i<=5;i++){
  setTimeout(function(j) {
    console.log(j)
  }, 0, i)
}

从中可以看到，第三个参数的传递，可以改变 setTimeout 的执行逻辑，从而实现我们想要的结果，这也是一种解决循环输出问题的途径。

总结

到这里，本讲的内容就差不多结束了。这一讲我通过原理结合实践的方式，将闭包相关的知识点串起来剖析了一遍。你可以看到，其实闭包的知识整体上来说还是比较复杂的，它依赖一些相关的上游知识点。
另外，在日常的前端开发工作中，开发者往往会忽视对这部分知识的系统性学习，其实闭包的使用在日常的 JavaScript 编程中经常出现，使用的场景特别多而且复杂。由于闭包会使一些变量一直保存在内存中不会自动释放，所以如果大量使用的话就会消耗大量内存，从而影响网页性能。因此，你更应该深入理解闭包的原理，从而保证交付的代码性能更好。