Javascript的作用域和闭包知多少?

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Javascript的作用域和闭包知多少?

写在前面

在Javascript编程中,闭包是个相当重要且难以理解的概念,并且与作用域知识是密切相关的。那么:

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

作用域

作用域:指的是变量的作用范围,即变量能够被访问到的范围。

  • es5之前只有:全局作用域和函数作用域
  • es6之后新增:块级作用域

全局作用域

在Javascript中,全局变量是挂载到window顶级对象下的变量,因此在网页中的任何位置都可以进行使用,并且可以访问到这个全局变量。

var globalName = "global";

function getName(){
  console.log(globalName);//"global"
  var name = "innner";
  console.log(name);//"innner"
}

getName();
console.log(name);//undefined
console.log(globalName);//globalName

function setName(){
  vName = "setName";//未经过定义的变量,会默认挂载到window上作为全局变量
}
setName();
console.log(vName);//setName
console.log(window.vName);//setName

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使用全局变量的缺点是:定义很多全局变量的时候,会容易引起变量命名的冲突。因此定义全局变量的时候,要注意作用域的访问范围。

函数作用域

函数作用域:除了函数内部能够进行访问外,其他地方都是不能够访问的。且此函数执行完毕后,定义在函数作用域的局部变量也会被销毁。

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

getName();
console.log(name);//name is not defined
复制代码

块级作用域

块级作用域最直接的表现是:新增的let关键字,使用let关键字定义的变量只能在块级作用域中被访问。这是因为其具有暂时性死区的特点:这个变量在定义之前是不能够被使用的。

在Javascript中,if语句、try...catch...、switch以及for等语句后面{...}里面所包括的都是块级作用域。

console.log(name);//name is not defined
if(true){
  let name = "yichuan";
  console.log(name);//"yichuan"
}
console.log(name);//name is not defined
复制代码

闭包

在《Javscript高级程序设计》中是这样定义闭包的:闭包指有权访问另外一个函数作用域中的变量的函数。

在MDN中是这样定义的:一个函数和对其周围状态(lexical environment,词法环境)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。在 JavaScript 中,每当创建一个函数,闭包就会在函数创建的同时被创建出来。

对于我们理解,其实闭包就是一个可以访问其它函数内部变量的函数

通常情况下,函数内部变量是无法在函数外部进行访问的,因此使用闭包的作用就是突破这种限制,使得具备了能够在函数外部访问此函数内部变量的功能。

function func1(){
  var name = "yichuan";
  return function(){
    console.log(name);
  }
}

func1();//此处返回的是一个function函数
var result = func1();//使用result接收这个return出来的函数
result();//1
复制代码

我们看上面的代码其实就已经具有闭包的特点,就是可以在func函数外部去访问name的值。 ​

我们分析下闭包产生的原因,这就需要先理解什么是作用域链。 ​

作用域链:当访问一个变量时,代码解释器会首先在当前作用域进行查找,如果没有查找到,就会去父级作用域进行查找,知道找到该变量或者不存在父级作用域中。

var name = "outer";
console.log(name);//outer
function func1(){
  var name = "inner";
  console.log(name);//inner
  function func2(){
    var name = "self";
    console.log(name);//self
  }
  function func3(){
    console.log(name);//inner
  }
  func2();
  func3();
}

function func4(){
  function func5(){
    console.log(name);//outer
  }
}

func1();
func4();

复制代码

我们看到,在函数func2中使用name变量,他会现在func2中查找到name变量并使用它的值。在函数func3中没有name变量,它就会沿着作用域链向上查找到func1函数中的name变量并使用。在函数func5中,查找并没有name变量,它就会去func4函数中查找也没有,就接着去全局变量查找到name变量并使用。 ​

闭包产生本质就是:当前环境中存在指向父级作用域的引用

function func1(){
  var name = "inner";
  function func2(){
    console.log(name);//inner
  }
  return func2;
}
var result = func1();
result();
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是不是只有返回函数的形式才能说产生了闭包呢?当然不是呀,只要让父级作用域的引用存在即可。

var func2;
function func1(){
  var name = "yichuan";
  func2 = function(){
    console.log(name);
  }
}
func1();
func2();//"yichuan"
复制代码

所以闭包有哪些表现形式呢?

  1. 直接返回一个函数
  2. 在定时器、事件监听、ajax请求、web workers或者任何异步中只要使用到了回调函数,实际上就是在使用闭包
  3. 作为函数参数传递的形式
  4. 立即执行函数IIFE,创建了闭包,保存了全局作用域window和当前函数作用域,因此可以输出全局的变量
//定时器
setTimeout(function(){
  console.log("yichuan");
},1000);

//事件监听
const container = document.getElementById("app");
container.addEventListener("click",function(){
  console.log("event listener");
});

//函数参数传递
var name = "yichuan";
function func1(){
  var name = "onechuan";
  function func2(){
    console.log(name);
  }
  func3(func2);
}

function func3(func){
  func();//闭包
}
func1();//输出"onechuan"

//立即执行函数
var name = "yihchuan";
(function(){
   console.log(name);//"yichuan"
})();
复制代码

那么,我们应该如何应用闭包解决循环问题呢?

面试中常考的循环打印问题

例如: 在循环中是否是期望的,打印出来的是1、2、3、4、5呢?

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

答案是否定的,最终打印出来是五个6。这是为什么呢?

这是因为:setTimeout是宏任务,由于js中单线程EventLoop机制,在主线程同步任务执行完毕后才会去执行宏任务,因此循环结束后setTimeout中的回调才会依次执行。而setTimeout函数也是一种闭包,沿着作用域链往上找它的父级作用域就是window,而变量i是window上的全局变量。等开始执行setTimeout函数之前变量i就已经变成了6了,因此最后输出的数值就是5个6。

那么如何解决呢?

//使用立即执行函数
for(var i = 1; i <= 5; i++){
  (function(j){
    setTimeout(function(){
      console.log(j);
    },0);
  })(i)
}

//使用es6中let
for(let i = 1; i <= 5; i++){
  setTimeout(function(){
    console.log(i);
  },0);
}
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还有个很难想到的方法,就是使用setTimeout的隐藏的第三个参数。

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

附加参数,一旦定时器到期,它们会作为参数传递给function。但是得注意:IE9 及更早的 IE 浏览器不支持向回调函数传递额外参数(第一种语法)。

参考文章

  • 《Javascript核心原理精讲》
  • 《MDN》
  • 《Javascript高级程序设计》

写在后面

闭包的使用在日常的javascript编程中经常出现,使用的场景比较多且复杂,需要读者仔细分析。本篇文章讲到了关于作用域和闭包的知识,其中作用域根据变量的作用范围分为:全局作用域、函数作用域以及块级作用域。而闭包就是一个可以访问其它函数内部变量的函数,在解决for循环打印的问题可以使用立即执行函数、setTimeout的第三参数、es6中的let关键字解决。

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