04-作用域和闭包

前言

面试问题：

  • 说一下对变量提升的理解

  • 说明this的几种不同的使用场景

  • 创建10个<a>标签，点击的时候弹出来对应的序号

  • 如何理解作用域

  • 实际开发中闭包的应用

涉及到的知识点：

  • 执行上下文

  • this

  • 作用域

  • 作用域链

  • 闭包

执行上下文

执行上下文主要有两种情况：

  • 全局代码： 一段<script>标签里，有一个全局的执行上下文。所做的事情是：变量定义、函数声明

  • 函数代码：每个函数里有一个上下文。所做的事情是：变量定义、函数声明、this、arguments

PS：注意“函数声明”和“函数表达式”的区别。

全局执行上下文

在执行全局代码前将window确定为全局执行上下文。

（1）对全局数据进行预处理：（并没有赋值）

  • var定义的全局变量==>undefined, 添加为window的属性

  • function声明的全局函数==>赋值(fun), 添加为window的方法

  • this==>赋值(window)

（2）开始执行全局代码

04-作用域和闭包 - 图1

函数执行上下文

在调用函数, 准备执行函数体之前, 创建对应的函数执行上下文对象(虚拟的, 存在于栈中)。

（1）对局部数据进行预处理：

  • 形参变量==>赋值(实参)==>添加为执行上下文的属性

  • arguments==>赋值(实参列表), 添加为执行上下文的属性

  • var定义的局部变量==>undefined, 添加为执行上下文的属性

  • function声明的函数 ==>赋值(fun), 添加为执行上下文的方法

  • this==>赋值(调用函数的对象)

（2）开始执行函数体代码

执行上下文栈

  • 1.在全局代码执行前, JS引擎就会创建一个栈来存储管理所有的执行上下文对象

  • 2.在全局执行上下文(window)确定后, 将其添加到栈中(压栈)

  • 3.在函数执行上下文创建后, 将其添加到栈中(压栈)

  • 4.在当前函数执行完后,将栈顶的对象移除(出栈)

  • 5.当所有的代码执行完后, 栈中只剩下window

this

this指的是，调用函数的那个对象。this永远指向函数运行时所在的对象。

解析器在调用函数每次都会向函数内部传递进一个隐含的参数，这个隐含的参数就是this。

根据函数的调用方式的不同，this会指向不同的对象：【重要】

  • 1.以函数的形式调用时，this永远都是window。比如fun();相当于window.fun();

  • 2.以方法的形式调用时，this是调用方法的那个对象

  • 3.以构造函数的形式调用时，this是新创建的那个对象

  • 4.使用call和apply调用时，this是指定的那个对象

需要特别提醒的是：this的指向在函数定义时无法确认，只有函数执行时才能确定。

04-作用域和闭包 - 图2

this的几种场景：

  • 1、作为构造函数执行

例如：

  1.     function Foo(name) {
  2.         //this = {};
  3.         this.name = name;
  4.         //return this;
  5.     }
  7.     var foo = new Foo();
  • 2、作为对象的属性执行
  1.     var obj = {
  2.         name: 'A',
  3.         printName: function () {
  4.             console.log(this.name);
  5.         }
  6.     }
  8.     obj.printName();
  • 3、作为普通函数执行
  1.     function fn() {
  2.         console.log(this); //this === window
  3.     }
  5.     fn();
  • 4、call apply bind

作用域

作用域指一个变量的作用范围。它是静态的(相对于上下文对象), 在编写代码时就确定了。

作用：隔离变量，不同作用域下同名变量不会有冲突。

作用域的分类：

  • 全局作用域

  • 函数作用域

  • 没有块级作用域(ES6有了)

  1. if (true) {
  2.     var name = 'smyhvae';
  3. }
  4. console.log(name);

上方代码中，并不会报错，因为：虽然 name 是在块里面定义的，但是 name 是全局变量。

全局作用域

直接编写在script标签中的JS代码，都在全局作用域。

在全局作用域中：

  • 在全局作用域中有一个全局对象window，它代表的是一个浏览器的窗口，它由浏览器创建我们可以直接使用。

  • 创建的变量都会作为window对象的属性保存。

  • 创建的函数都会作为window对象的方法保存。

全局作用域中的变量都是全局变量，在页面的任意的部分都可以访问到。

变量的声明提前：（变量提升）

使用var关键字声明的变量（ 比如 var a = 1），会在所有的代码执行之前被声明（但是不会赋值），但是如果声明变量时不是用var关键字（比如直接写a = 1），则变量不会被声明提前。

举例1：

  1.     console.log(a);
  2.     var a = 123;

打印结果：undefined

举例2：

  1.     console.log(a);
  2.     a = 123;   //此时a相当于window.a

程序会报错：

04-作用域和闭包 - 图3

函数的声明提前：

  • 使用函数声明的形式创建的函数function foo(){}，会被声明提前。

也就是说，它会在所有的代码执行之前就被创建，所以我们可以在函数声明之前，调用函数。

  • 使用函数表达式创建的函数var foo = function(){}，不会被声明提前，所以不能在声明前调用。

很好理解，因为此时foo被声明了，且为undefined，并没有给其赋值function(){}。

所以说，下面的例子，会报错：

04-作用域和闭包 - 图4

函数作用域

调用函数时创建函数作用域，函数执行完毕以后，函数作用域销毁。

每调用一次函数就会创建一个新的函数作用域，他们之间是互相独立的。

在函数作用域中可以访问到全局作用域的变量，在全局作用域中无法访问到函数作用域的变量。

在函数中要访问全局变量可以使用window对象。（比如说，全局作用域和函数作用域都定义了变量a，如果想访问全局变量，可以使用window.a）

提醒1：

在函数作用域也有声明提前的特性：

  • 使用var关键字声明的变量，是在函数作用域内有效，而且会在函数中所有的代码执行之前被声明

  • 函数声明也会在函数中所有的代码执行之前执行

因此，在函数中，没有var声明的变量都会成为全局变量，而且并不会提前声明。

举例1：

  1.         var a = 1;
  3.         function foo() {
  4.             console.log(a);
  5.             a = 2;     // 此处的a相当于window.a
  6.         }
  8.         foo();
  9.         console.log(a);   //打印结果是2

上方代码中，foo()的打印结果是1。如果去掉第一行代码，打印结果是Uncaught ReferenceError: a is not defined

提醒2：定义形参就相当于在函数作用域中声明了变量。

  2.         function fun6(e) {
  3.             console.log(e);
  4.         }
  6.         fun6();  //打印结果为 undefined
  7.         fun6(123);//打印结果为123

作用域与执行上下文的区别

区别1：

  • 全局作用域之外，每个函数都会创建自己的作用域，作用域在函数定义时就已经确定了。而不是在函数调用时

  • 全局执行上下文环境是在全局作用域确定之后, js代码马上执行之前创建

  • 函数执行上下文是在调用函数时, 函数体代码执行之前创建

区别2：

  • 作用域是静态的, 只要函数定义好了就一直存在, 且不会再变化

  • 执行上下文是动态的, 调用函数时创建, 函数调用结束时就会自动释放

联系：

  • 执行上下文(对象)是从属于所在的作用域

  • 全局上下文环境==>全局作用域

  • 函数上下文环境==>对应的函数使用域

作用域链

当在函数作用域操作一个变量时，它会先在自身作用域中寻找，如果有就直接使用（就近原则）。如果没有则向上一级作用域中寻找，直到找到全局作用域；如果全局作用域中依然没有找到，则会报错ReferenceError。

外部函数定义的变量可以被内部函数所使用，反之则不行。

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html lang="en">
  3. <head>
  4.     <meta charset="UTF-8">
  5.     <title>Title</title>
  6.     <script>
  7.         //只要是函数就可以创造作用域
  8.         //函数中又可以再创建函数
  9.         //函数内部的作用域可以访问函数外部的作用域
  10.         //如果有多个函数嵌套，那么就会构成一个链式访问结构，这就是作用域链
  12.         //f1--->全局
  13.         function f1(){
  14.             //f2--->f1--->全局
  15.             function f2(){
  16.                 //f3---->f2--->f1--->全局
  17.                 function f3(){
  18.                 }
  19.                 //f4--->f2--->f1---->全局
  20.                 function f4(){
  21.                 }
  22.             }
  23.             //f5--->f1---->全局
  24.             function f5(){
  25.             }
  26.         }
  28.     </script>
  29. </head>
  30. <body>
  32. </body>
  33. </html>

理解：

  • 多个上下级关系的作用域形成的链, 它的方向是从下向上的(从内到外)

  • 查找变量时就是沿着作用域链来查找的

查找一个变量的查找规则：

  1.     var a = 1
  3.     function fn1() {
  4.       var b = 2
  6.       function fn2() {
  7.         var c = 3
  8.         console.log(c)
  9.         console.log(b)
  10.         console.log(a)
  11.         console.log(d)
  12.       }
  13.       fn2()
  14.     }
  15.     fn1()

  • 在当前作用域下的执行上下文中查找对应的属性, 如果有直接返回, 否则进入2

  • 在上一级作用域的执行上下文中查找对应的属性, 如果有直接返回, 否则进入3

  • 再次执行2的相同操作, 直到全局作用域, 如果还找不到就抛出找不到的异常

闭包

闭包就是能够读取其他函数内部数据（变量/函数）的函数。

只有函数内部的子函数才能读取局部变量，因此可以把闭包简单理解成”定义在一个函数内部的函数”。

上面这两句话，是阮一峰的文章里的，你不一定能理解，来看下面的讲解和举例。

如何产生闭包

当一个嵌套的内部(子)函数引用了嵌套的外部(父)函数的变量或函数时, 就产生了闭包。

闭包到底是什么?

使用chrome调试查看

  • 理解一: 闭包是嵌套的内部函数(绝大部分人)

  • 理解二: 包含被引用变量 or 函数的对象(极少数人)

注意: 闭包存在于嵌套的内部函数中。

产生闭包的条件

  • 1.函数嵌套

  • 2.内部函数引用了外部函数的数据(变量/函数)。

来看看条件2：

  1.     function fn1() {
  2.         function fn2() {
  4.         }
  6.         return fn2;
  7.     }
  9.     fn1();

上面的代码不会产生闭包，因为内部函数fn2并没有引用外部函数fn1的变量。

PS：还有一个条件是外部函数被调用，内部函数被声明。比如：

  2.     function fn1() {
  3.         var a = 2
  4.         var b = 'abc'
  6.         function fn2() { //fn2内部函数被提前声明，就会产生闭包(不用调用内部函数)
  7.             console.log(a)
  8.         }
  10.     }
  12.     fn1();
  14.     function fn3() {
  15.         var a = 3
  16.         var fun4 = function () {  //fun4采用的是“函数表达式”创建的函数，此时内部函数的声明并没有提前
  17.             console.log(a)
  18.         }
  19.     }
  21.     fn3();

常见的闭包

    1. 将一个函数作为另一个函数的返回值
    1. 将函数作为实参传递给另一个函数调用。

闭包1：将一个函数作为另一个函数的返回值

  1.     function fn1() {
  2.       var a = 2
  4.       function fn2() {
  5.         a++
  6.         console.log(a)
  7.       }
  8.       return fn2
  9.     }
  11.     var f = fn1();   //执行外部函数fn1，返回的是内部函数fn2
  12.     f() // 3       //执行fn2
  13.     f() // 4       //再次执行fn2

当f()第二次执行的时候，a加1了，也就说明了：闭包里的数据没有消失，而是保存在了内存中。如果没有闭包，代码执行完倒数第三行后，变量a就消失了。

上面的代码中，虽然调用了内部函数两次，但是，闭包对象只创建了一个。

也就是说，要看闭包对象创建了一个，就看：外部函数执行了几次（与内部函数执行几次无关）。

闭包2. 将函数作为实参传递给另一个函数调用

  1.     function showDelay(msg, time) {
  2.       setTimeout(function() {  //这个function是闭包，因为是嵌套的子函数，而且引用了外部函数的变量msg
  3.         alert(msg)
  4.       }, time)
  5.     }
  6.     showDelay('atguigu', 2000)

上面的代码中，闭包是里面的function，因为它是嵌套的子函数，而且引用了外部函数的变量msg。

闭包的作用

  • 作用1. 使用函数内部的变量在函数执行完后, 仍然存活在内存中(延长了局部变量的生命周期)

  • 作用2. 让函数外部可以操作(读写)到函数内部的数据(变量/函数)

我们让然拿这段代码来分析：

  1.     function fn1() {
  2.       var a = 2
  4.       function fn2() {
  5.         a++
  6.         console.log(a)
  7.       }
  8.       return fn2;
  9.     }
  11.     var f = fn1();   //执行外部函数fn1，返回的是内部函数fn2
  12.     f() // 3       //执行fn2
  13.     f() // 4       //再次执行fn2

作用1分析：

上方代码中，外部函数fn1执行完毕后，变量a并没有立即消失，而是保存在内存当中。

作用2分析：

函数fn1中的变量a，是在fn1这个函数作用域内，因此外部无法访问。但是通过闭包，外部就可以操作到变量a。

达到的效果是：外界看不到变量a，但可以操作a。

比如上面达到的效果是：我看不到变量a，但是每次执行函数后，让a加1。当然，如果我真想看到a，我可以在fn2中将a返回即可。

回答几个问题：

  • 问题1. 函数执行完后, 函数内部声明的局部变量是否还存在?

答案：一般是不存在, 存在于闭包中的变量才可能存在。

闭包能够一直存在的根本原因是f，因为f接收了fn1()，这个是闭包，闭包里有a。注意，此时，fn2并不存在了，但是里面的对象（即闭包）依然存在，因为用f接收了。

  • 问题2. 在函数外部能直接访问函数内部的局部变量吗?

不能，但我们可以通过闭包让外部操作它。

闭包的生命周期

  1. 产生: 嵌套内部函数fn2被声明时就产生了(不是在调用)

  2. 死亡: 嵌套的内部函数成为垃圾对象时。（比如f = null，就可以让f成为垃圾对象。意思是，此时f不再引用闭包这个对象了）

闭包的应用：定义具有特定功能的js模块

  • 将所有的数据和功能都封装在一个函数内部(私有的)，只向外暴露一个包含n个方法的对象或函数。

  • 模块的使用者, 只需要通过模块暴露的对象调用方法来实现对应的功能。

方式一

（1）myModule.js：（定义一个模块，向外暴露多个函数，供外界调用）

  1. function myModule() {
  2.     //私有数据
  3.     var msg = 'Smyhvae Haha'
  5.     //操作私有数据的函数
  6.     function doSomething() {
  7.         console.log('doSomething() ' + msg.toUpperCase()); //字符串大写
  8.     }
  10.     function doOtherthing() {
  11.         console.log('doOtherthing() ' + msg.toLowerCase()) //字符串小写
  12.     }
  14.     //通过【对象字面量】的形式进行包裹，向外暴露多个函数
  15.     return {
  16.         doSomething1: doSomething,
  17.         doOtherthing2: doOtherthing
  18.     }
  19. }

上方代码中，外界可以通过doSomething1和doOtherthing2来操作里面的数据，但不让外界看到。

（2）index.html:

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html lang="en">
  3. <head>
  4.     <meta charset="UTF-8">
  5.     <title>05_闭包的应用_自定义JS模块</title>
  6. </head>
  7. <body>
  8. <!--
  9. 闭包的应用 : 定义JS模块
  10.   * 具有特定功能的js文件
  11.   * 将所有的数据和功能都封装在一个函数内部(私有的)
  12.   * 【重要】只向外暴露一个包含n个方法的对象或函数
  13.   * 模块的使用者, 只需要通过模块暴露的对象调用方法来实现对应的功能
  14. -->
  15. <script type="text/javascript" src="myModule.js"></script>
  16. <script type="text/javascript">
  17.     var module = myModule();
  18.     module.doSomething1();
  19.     module.doOtherthing2();
  20. </script>
  21. </body>
  22. </html>

方式二

同样是实现方式一种的功能，这里我们采取另外一种方式。

（1）myModule2.js：（是一个立即执行的匿名函数）

  1. (function () {
  2.     //私有数据
  3.     var msg = 'Smyhvae Haha'
  5.     //操作私有数据的函数
  6.     function doSomething() {
  7.         console.log('doSomething() ' + msg.toUpperCase())
  8.     }
  10.     function doOtherthing() {
  11.         console.log('doOtherthing() ' + msg.toLowerCase())
  12.     }
  14.     //外部函数是即使运行的匿名函数，我们可以把两个方法直接传给window对象
  15.     window.myModule = {
  16.         doSomething1: doSomething,
  17.         doOtherthing2: doOtherthing
  18.     }
  19. })()

（2）index.html：

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html lang="en">
  3. <head>
  4.     <meta charset="UTF-8">
  5.     <title>05_闭包的应用_自定义JS模块2</title>
  6. </head>
  7. <body>
  8. <!--
  9. 闭包的应用2 : 定义JS模块
  10.   * 具有特定功能的js文件
  11.   * 将所有的数据和功能都封装在一个函数内部(私有的)
  12.   * 只向外暴露一个包信n个方法的对象或函数
  13.   * 模块的使用者, 只需要通过模块暴露的对象调用方法来实现对应的功能
  14. -->
  16. <!--引入myModule文件-->
  17. <script type="text/javascript" src="myModule2.js"></script>
  18. <script type="text/javascript">
  19.     myModule.doSomething1()
  20.     myModule.doOtherthing2()
  21. </script>
  22. </body>
  23. </html>

上方两个文件中，我们在myModule2.js里直接把两个方法直接传递给window对象了。于是，在index.html中引入这个js文件后，会立即执行里面的匿名函数。在index.html中把myModule直接拿来用即可。

总结：

当然，方式一和方式二对比后，我们更建议采用方式二，因为很方便。

但无论如何，两种方式都采用了闭包。

闭包的缺点及解决

缺点：函数执行完后, 函数内的局部变量没有释放，占用内存时间会变长，容易造成内存泄露。

解决：能不用闭包就不用，及时释放。比如：

  1.     f = null;  // 让内部函数成为垃圾对象 -->回收闭包

总而言之，你需要它，就是优点；你不需要它，就成了缺点。

内存溢出和内存泄露

内存溢出

内存溢出：一种程序运行出现的错误。当程序运行需要的内存超过了剩余的内存时, 就出抛出内存溢出的错误。

代码举例：

  1.     var obj = {};
  2.     for (var i = 0; i < 10000; i++) {
  3.     obj[i] = new Array(10000000);  //把所有的数组内容都放到obj里保存，导致obj占用了很大的内存空间
  4.     console.log("-----");
  5.     }

内存泄漏

内存泄漏：占用的内存没有及时释放。

注意，内存泄露的次数积累多了，就容易导致内存溢出。

常见的内存泄露：

  • 1.意外的全局变量

  • 2.没有及时清理的计时器或回调函数

  • 3.闭包

情况1举例：

  1.     // 意外的全局变量
  2.     function fn() {
  3.         a = new Array(10000000);
  4.         console.log(a);
  5.     }
  7.     fn();

情况2举例：

  1.     // 没有及时清理的计时器或回调函数
  2.     var intervalId = setInterval(function () { //启动循环定时器后不清理
  3.         console.log('----')
  4.     }, 1000)
  6.     // clearInterval(intervalId);  //清理定时器

情况3举例：

  1. <script type="text/javascript">
  2.   function fn1() {
  3.     var a = 4;
  4.     function fn2() {
  5.       console.log(++a)
  6.     }
  7.     return fn2
  8.   }
  9.   var f = fn1()
  10.   f()
  12.   // f = null //让内部函数成为垃圾对象-->回收闭包
  13. </script>