第五讲：闭包与作用区域

我们上一讲介绍了 call、apply、bind 等方法的实现，而在这一讲中我将会带你一起剖析闭包这个难点。

JavaScript 中的闭包是相当重要的概念，并且与作用域相关知识的指向密切相关，在大厂的前端面试过程中经常会被提及。因此希望通过这一讲的学习，你能够彻底掌握它。

按照惯例，在课程开始前请你先思考几个问题。

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？

在讲闭包之前，我要带你看一下作用域相关的知识点，以便你更好地理解本讲内容。

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 中作用域也分为好几种，ES5 之前只有全局作用域和函数作用域两种。ES6 出现之后，又新增了块级作用域，下面我们就来看下这三种作用域的概念，为闭包的学习打好基础。

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。下面通过看一段代码来说明一下什么是全局的作用域。


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

从这段代码中我们可以看到，globalName 这个变量无论在什么地方都是可以被访问到的，所以它就是全局变量。而在 getName 函数中作为局部变量的 name 变量是不具备这种能力的。

如果在 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，比如上面代码中 setName 函数里面的 vName 变量一样。

我们可以发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。

当然全局作用域有相应的缺点，我们定义很多全局变量的时候，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。

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，下面我们来看一段代码。


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

上面代码中，name 这个变量是在 getName 函数中进行定义的，所以 name 是一个局部的变量，它的作用域就是在 getName 这个函数里边，也称作函数作用域。

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。

下面再来看最后一个块级作用域。

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。

听起来好像还不是很能理解块级作用域的意思，那么我们来举个更形象例子，看看到底哪些才是块级作用域呢？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。

下面结合一段代码来说明。


console.log(a) //a is not defined
if(true){
    
    
  let a = '123'；
  console.log(a)； // 123
}
console.log(a) //a is not defined

从这段代码可以看出，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，而在外面进行访问 a 变量是会报错的，因为这里不是它的作用域。所以在 if 代码块的前后输出 a 这个变量的结果，控制台会显示 a 并没有定义。

那么有了上面这几种作用域的概念做铺垫之后，下面我们就可以来学习闭包的概念。

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。

乍一看上面的两个比较官方的定义，很难让人理解清晰，尤其是 MDN 的关于闭包的定义，真的比较让人“头晕”，那么现在就和你说说我是怎么理解的。

闭包的基本概念
我在这里先通俗地讲解一下：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。

因为通常情况下，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。下面我们通过代码先来看一个简单的例子。


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

结合闭包的概念，我们把这段代码放到控制台执行一下，就可以发现最后输出的结果是 1（即 a 变量的值）。那么可以很清楚地发现，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。

现在结合着上面那段闭包的概念，你是否能很清晰地了解闭包的作用了呢？不清楚的话，可以再多体会一下这段代码。

闭包产生的原因
我们在前面介绍了作用域的概念，那么你还需要明白作用域链的基本概念。其实很简单，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。那么我们还是通过下面的代码来详细说明一下作用域链。


var a = 1;
function fun1() {
    
    
  var a = 2
  function fun2() {
    
    
    var a = 3;
    console.log(a);//3
  }
}

从中可以看出，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。

那么这就很形象地说明了什么是作用域链，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。

由此可见，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。那么还是拿上的代码举例。


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

从上面这段代码可以看出，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。

刘烨的js.png

那是不是只有返回函数才算是产生了闭包呢？其实也不是，回到闭包的本质，我们只需要让父级作用域的引用存在即可，因此还可以这么改代码，如下所示。


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

可以看出，其中实现的结果和前一段代码的效果其实是一样的，就是在给 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。讲到这里你这里可以再深入体会一下闭包的内涵。

闭包的表现形式
那么明白了闭包的本质之后，我们来看看闭包的表现形式及应用场景到底有哪些呢？我总结了大概有四种场景。

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。

以上关于闭包的基本概念、产生的原因及表现形式这三个方面，你已经有了一定的了解。那么最后一部分我们来看一个比较常见的开发应用场景。

如何解决循环输出问题？
在互联网大厂的面试中，解决循环输出问题是比较高频的面试题，一般都会给一段这样的代码让你来解释，那么结合本课时所讲的内容，我们在这里一起看看这个题目，代码如下。


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。你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)
}

可以看到，通过这样改造使用 IIFE（立即执行函数），可以实现序号的依次输出。

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)
}

从上面的代码可以看出，通过 let 定义变量的方式，重新定义 i 变量，则可以用最少的改动成本，解决该问题。

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。

下一讲，我将带领你实现一个 JSON.stringify。同时希望你多动手练习，也欢迎你在下方留言，说说自己的学习感悟，加油！

第五讲：闭包与作用区域

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