深入理解JavaScript系列(16) 闭包(Closures)(2)


function testFn() {

var localVar = 10;

function innerFn(innerParam) {
alert(innerParam + localVar);
}

return innerFn;
}

var someFn = testFn();
someFn(20); // 30


上述例子中,对于innerFn函数来说,localVar就属于自由变量。

对于采用面向栈模型来存储局部变量的系统而言,就意味着当testFn函数调用结束后,其局部变量都会从堆栈中移除。这样一来,当从外部对innerFn进行函数调用的时候,就会发生错误(因为localVar变量已经不存在了)。

而且,上述例子在面向栈实现模型中,要想将innerFn以返回值返回根本是不可能的。因为它也是testFn函数的局部变量,也会随着testFn的返回而移除。

还有一个问题是当系统采用动态作用域,函数作为函数参数使用的时候有关。

看如下例子(伪代码):

复制代码 代码如下:


var z = 10;

function foo() {
alert(z);
}

foo(); // 10 – 使用静态和动态作用域的时候

(function () {

var z = 20;
foo(); // 10 – 使用静态作用域, 20 – 使用动态作用域

})();

// 将foo作为参数的时候是一样的
(function (funArg) {

var z = 30;
funArg(); // 10 – 静态作用域, 30 – 动态作用域

})(foo);


我们看到,采用动态作用域,变量(标识符)的系统是通过变量动态栈来管理的。因此,自由变量是在当前活跃的动态链中查询的,而不是在函数创建的时候保存起来的静态作用域链中查询的。

这样就会产生冲突。比方说,即使Z仍然存在(与之前从栈中移除变量的例子相反),还是会有这样一个问题: 在不同的函数调用中,Z的值到底取哪个呢(从哪个上下文,哪个作用域中查询)?

上述描述的就是两类funarg问题 —— 取决于是否将函数以返回值返回(第一类问题)以及是否将函数当函数参数使用(第二类问题)。

为了解决上述问题,就引入了 闭包的概念。

闭包
闭包是代码块和创建该代码块的上下文中数据的结合。
让我们来看下面这个例子(伪代码):

复制代码 代码如下:


var x = 20;

function foo() {
alert(x); // 自由变量"x" == 20
}

// 为foo闭包
fooClosure = {
call: foo // 引用到function
lexicalEnvironment: {x: 20} // 搜索上下文的上下文
};


上述例子中,“fooClosure”部分是伪代码。对应的,在ECMAScript中,“foo”函数已经有了一个内部属性——创建该函数上下文的作用域链。

“lexical”通常是省略的。上述例子中是为了强调在闭包创建的同时,上下文的数据就会保存起来。当下次调用该函数的时候,自由变量就可以在保存的(闭包)上下文中找到了,正如上述代码所示,变量“z”的值总是10。

定义中我们使用的比较广义的词 —— “代码块”,然而,通常(在ECMAScript中)会使用我们经常用到的函数。当然了,并不是所有对闭包的实现都会将闭包和函数绑在一起,比方说,在Ruby语言中,闭包就有可能是: 一个过程对象(procedure object), 一个lambda表达式或者是代码块。

对于要实现将局部变量在上下文销毁后仍然保存下来,基于栈的实现显然是不适用的(因为与基于栈的结构相矛盾)。因此在这种情况下,上层作用域的闭包数据是通过 动态分配内存的方式来实现的(基于“堆”的实现),配合使用垃圾回收器(garbage collector简称GC)和 引用计数(reference counting)。这种实现方式比基于栈的实现性能要低,然而,任何一种实现总是可以优化的: 可以分析函数是否使用了自由变量,函数式参数或者函数式值,然后根据情况来决定 —— 是将数据存放在堆栈中还是堆中。

ECMAScript闭包的实现
讨论完理论部分,接下来让我们来介绍下ECMAScript中闭包究竟是如何实现的。这里还是有必要再次强调下:ECMAScript只使用静态(词法)作用域(而诸如Perl这样的语言,既可以使用静态作用域也可以使用动态作用域进行变量声明)。

复制代码 代码如下:


var x = 10;

function foo() {
alert(x);
}

(function (funArg) {

var x = 20;

// 变量"x"在(lexical)上下文中静态保存的,在该函数创建的时候就保存了
funArg(); // 10, 而不是20

})(foo);


技术上说,创建该函数的父级上下文的数据是保存在函数的内部属性 [[Scope]]中的。如果你还不了解什么是[[Scope]],建议你先阅读第14章, 该章节对[[Scope]]作了非常详细的介绍。如果你对[[Scope]]和作用域链的知识完全理解了的话,那对闭包也就完全理解了。

根据函数创建的算法,我们看到 在ECMAScript中,所有的函数都是闭包,因为它们都是在创建的时候就保存了上层上下文的作用域链(除开异常的情况) (不管这个函数后续是否会激活 —— [[Scope]]在函数创建的时候就有了):

复制代码 代码如下:

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