JavaScript--09 回调函数、闭包、this对象、私有变量和特权方法

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一、创建函数的两种方式

  这篇文章介绍过,定义函数的方式有两种:一种是函数声明,另一种就是函数表达式。

1.1 函数声明

  函数声明的语法是这样的:

function functionName(arg0, arg1, arg2) { 
	//函数体
} 

  函数声明的一个重要特征就是函数声明提升(function declaration hoisting),意思是在执行代码之前会先读取函数声明。这就意味着可以把函数声明放在调用它的语句后面:

sayHi(); 
function sayHi(){ 
	alert("Hi!"); 
} 

1.2 函数表达式

  第二种创建函数的方式是使用函数表达式。函数表达式有几种不同的语法形式。下面是最常见的一种形式:

var functionName = function(arg0, arg1, arg2){ 
	//函数体	
}; 

  这种形式看起来好像是常规的变量赋值语句,即创建一个函数并将它赋值给变量 functionName
  这种情况下创建的函数叫做匿名函数(anonymous function),因为 function 关键字后面没有标识符。(匿名函数有时候也叫拉姆达函数。
  函数表达式没有变量提升:

sayHi(); //错误:函数还不存在
var sayHi = function(){ 
	alert("Hi!");	 
}; 

1.3 函数声明提升的问题

//不要这样做! 
if(condition){ 
	function sayHi(){ 
		alert("Hi!"); 
	} 
} else { 
	function sayHi(){ 
		alert("Yo!"); 
	} 
} 

//可以这样做
var sayHi; 
if(condition){ 
	sayHi = function(){ 
		alert("Hi!"); 
	}; 
} else { 
	sayHi = function(){ 
		alert("Yo!"); 
	}; 
} 

  第一个例子,由于函数声明提升,大多数浏览器会返回第二个声明,忽略 condition;Firefox 会在 conditiontrue 时返回第一个声明。而第二个例子就没有这样的问题。

二、递归

2.1 递归函数

  递归函数是在一个函数通过名字调用自身的情况下构成的:

function factorial(num){ 
	if (num <= 1){ 
		return 1; 
	} else { 
		return num * factorial(num-1); 
	} 
} 

  这是一个经典的递归阶乘函数。
  虽然这个函数表面看来没什么问题,但下面的代码却可能导致它出错。

var anotherFactorial = factorial; 
factorial = null; 
alert(anotherFactorial(4)); //出错!

  以上代码先把 factorial() 函数保存在变量 anotherFactorial 中,然后将 factorial 变量设置为 null,结果指向原始函数的引用只剩下一个。但在接下来调用 anotherFactorial() 时,由于必须执行 factorial(),而 factorial 已经不再是函数,所以就会导致错误。
  在这种情况下,使用 arguments.callee 可以解决这个问题。

2.2 arguments.callee ---- 回调

   arguments.callee 是一个指向正在执行的函数的指针,因此可以用它来实现对函数的递归调用,例如:

function factorial(num){ 
	if (num <= 1){ 
		return 1; 
	} else { 
		return num * arguments.callee(num-1); 
	} 
}

  但在严格模式下,不能通过脚本访问 arguments.callee,访问这个属性会导致错误。
  不过,可以使用命名函数表达式来达成相同的结果。

2.3 命名函数表达式 ---- 最好

var factorial = (function f(num){ 
	if (num <= 1){ 
		return 1; 
	} else { 
		return num * f(num-1); 
	} 
}); 

  以上代码创建了一个名为 f() 的命名函数表达式,然后将它赋值给变量 factorial。即便把函数赋值给了另一个变量,函数的名字 f 仍然有效,所以递归调用照样能正确完成。
  这种方式在严格模式和非严格模式下都行得通。

三、闭包

3.1 闭包概念

  有不少开发人员总是搞不清匿名函数和闭包这两个概念,因此经常混用。
  闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数。
  创建闭包的常见方式,就是在一个函数内部创建另一个函数。

function createComparisonFunction(propertyName) { 
 
	return function(object1, object2){ 
		var value1 = object1[propertyName]; 
		var value2 = object2[propertyName]; 
		
		if (value1 < value2){ 
			return -1; 
		} else if (value1 > value2){ 
			return 1; 
		} else { 
			return 0; 
		} 
	}; 
} 

  即使这个内部函数被返回了,而且是在其他地方被调用了,但它仍然可以访问变量 propertyName。之所以还能够访问这个变量,是因为内部函数的作用域链中包含 createComparisonFunction() 的作用域。

3.2 作用域链

  这篇文章介绍了作用域链的概念。

3.2.1 作用域链的概念

  而有关如何创建作用域链以及作用域链有什么作用的细节,对彻底理解闭包至关重要。
  当某个函数被调用时,会创建一个执行环境及相应的作用域链。然后,使用 arguments 和其他命名参数的值来初始化函数的活动对象。
  但在作用域链中,外部函数的活动对象始终处于第二位,外部函数的外部函数的活动对象处于第三位,……直至作为作用域链终点的全局执行环境。

function compare(value1, value2){ 
	if (value1 < value2){ 
		return -1; 
	} else if (value1 > value2){ 
		return 1; 
	} else { 
		return 0; 
	} 
} 

var result = compare(5, 10); 

  下图展示了 compare() 函数执行时的作用域链:

3.2.2 [[Scope]]属性 ---- 作用域链存放位置

  上个例子中,在创建 compare() 函数时,会创建一个预先包含全局变量对象的作用域链,这个作用域链被保存在内部的 [[Scope]] 属性中。
  当调用 compare() 函数时,会为函数创建一个执行环境,然后通过复制函数的 [[Scope]] 属性中的对象构建起执行环境的作用域链。
  此后,又有一个活动对象(在此作为变量对象使用)被创建并被推入执行环境作用域链的前端。
  对于这个例子中 compare() 函数的执行环境而言,其作用域链中包含两个变量对象:本地活动对象和全局变量对象。
  显然,作用域链本质上是一个指向变量对象的指针列表,它只引用但不实际包含变量对象。

3.3 闭包的作用域链生命周期

普通函数的生命周期:
  全局环境的变量对象始终存在,而像compare() 函数这样的局部环境的变量对象,则只在函数执行的过程中存在。

function createComparisonFunction(propertyName) { 
 
	return function(object1, object2){ 
		var value1 = object1[propertyName]; 
		var value2 = object2[propertyName]; 
		
		if (value1 < value2){ 
			return -1; 
		} else if (value1 > value2){ 
			return 1; 
		} else { 
			return 0; 
		} 
	}; 
} 

//创建函数
var compareNames = createComparisonFunction("name"); 

//调用函数
var result = compareNames({ name: "Nicholas" }, { name: "Greg" }); 

//解除对匿名函数的引用(以便释放内存)
compareNames = null; 


  在匿名函数从 createComparisonFunction() 中被返回后,它的作用域链被初始化为包含 createComparisonFunction() 函数的活动对象和全局变量对象。这样,匿名函数就可以访问在 createComparisonFunction() 中定义的所有变量。更为重要的是,createComparisonFunction() 函数在执行完毕后,其活动对象也不会被销毁,因为匿名函数的作用域链仍然在引用这个活动对象。
  换句话说,当 createComparisonFunction() 函数返回后,其执行环境的作用域链会被销毁(匿名函数的作用域链没有被销毁,还在引用它),但它的活动对象仍然会留在内存中;直到匿名函数被销毁后,createComparisonFunction() 的活动对象才会被销毁。
  通过将 compareNames 设置为等于 null 解除该函数的引用,就等于通知垃圾回收例程将其清除。随着匿名函数的作用域链被销毁,createComparisonFunction() 的活动对象也会被销毁。

3.4 闭包的缺点

  由于闭包会携带包含它的函数的作用域,因此会比其他函数占用更多的内存。过度使用闭包可能会导致内存占用过多,我们建议读者只在绝对必要时再考虑使用闭包。

3.5 闭包中变量的问题(不太懂)

问题原因:没有块级作用域

function createFunctions(){ 
	var result = new Array(); 
	
	for (var i=0; i < 10; i++){ 
		result[i] = function(){ 
			return i; 
		}; 
	} 
	
	return result; [10,10,10,...,10]
} 

  这个函数会返回一个函数数组。表面上看,似乎每个函数都应该返自己的索引值,即位置 0 的函数返回 0,位置 1 的函数返回 1,以此类推。但实际上,每个函数都返回 10。
  因为每个函数的作用域链中都保存着 createFunctions() 函数的活动对象,所以它们引用的都是同一个变量 i 。
  当 createFunctions() 函数返回后,变量 i 的值是 10,此时每个函数都引用着保存变量 i 的同一个变量对象,所以在每个函数内部 i 的值都是 10。
解决方法:模仿块级作用域
  我们可以通过创建另一个匿名函数强制让闭包的行为符合预期,如下所示。

function createFunctions(){ 
	var result = new Array(); 
	for (var i=0; i < 10; i++){ 
		result[i] = function(num){ 
			return function(){ 
				return num; 
			}; 
		}(i);
	} 
	return result; [0,1,2,3,...,10]
}

  我们没有直接把闭包赋值给数组,而是定义了一个匿名函数,并将立即执行该匿名函数的结果赋给数组。
  这里的匿名函数有一个参数 num,也就是最终的函数要返回的值。
  在调用每个匿名函数时,我们传入了变量 i。由于函数参数是按值传递的,所以就会将变量 i 的当前值复制给参数 num
  而在这个匿名函数内部,又创建并返回了一个访问 num 的闭包。这样一来,result 数组中的每个函数都有自己 num 变量的一个副本,因此就可以返回各自不同的数值了。

3.6 关于 this 对象

  在闭包中使用 this 对象也可能会导致一些问题。

var name = "The Window"; 
var object = { 
	name : "My Object", 
	getNameFunc : function(){ 
		return function(){ 
			return this.name; 
		}; 
	} 
}; 
	
alert(object.getNameFunc()()); //"The Window"(在非严格模式下)

  以上代码先创建了一个全局变量 name,又创建了一个包含 name 属性的对象。这个对象还包含一个方法——getNameFunc(),它返回一个匿名函数,而匿名函数又返回 this.name
  由于 getNameFunc() 返回一个函数,因此调用 object.getNameFunc()() 就会立即调用它返回的函数(就相当于在调用的环境中创建该函数),结果就是"The Window",即全局 name 变量的值。
所以在这里匿名函数没有取得其包含作用域(或外部作用域)的 this 对象

3.6.1 获取父级作用域的 this 对象

  每个函数在被调用时都会自动取得两个特殊变量:thisarguments。内部函数在搜索这两个变量时,只会搜索到其活动对象为止,因此永远不可能直接访问外部函数中的这两个变量(如上图)。
  不过,把外部作用域中的 this 对象保存在一个闭包能够访问到的变量里,就可以让闭包访问该对象了,如下所示。

var name = "The Window"; 
var object = { 
	name : "My Object", 
	getNameFunc : function(){ 
		var that = this; 
		return function(){ 
			return that.name; 
		}; 
	} 
}; 

alert(object.getNameFunc()()); //"My Object" 

  在定义匿名函数之前,我们把 this 对象赋值给了一个名叫 that 的变量。而在定义了闭包之后,闭包也可以访问这个变量,因为它是我们在包含函数中特意声名的一个变量。
  即使在函数返回之后,that 也仍然引用着 object,所以调用 object.getNameFunc()() 就返回了 "My Object"

同理: 如果想访问作用域中的 arguments 对象,也必须将对该对象的引用保存到另一个闭包能够访问的变量中。

3.6.2 this 情况举例

var name = "The Window"; 
var object = { 
	name : "My Object", 
	getName: function(){ 
		return this.name; 
	} 
}; 

object.getName(); //"My Object" 
(object.getName)(); //"My Object" 
(object.getName = object.getName)(); //"The Window",在非严格模式下

  第一行代码跟平常一样调用了 object.getName(),返回的是 "My Object",因为 this.name 就是 object.name
  第二行代码在调用这个方法前先给它加上了括号。虽然加上括号之后,就好像只是在引用一个函数,但 this 的值得到了维持,因为 object.getName(object.getName) 的定义是相同的。
  第三行代码先执行了一条赋值语句,然后再调用赋值后的结果。因为这个赋值表达式的值是函数本身,所以 this 的值不能得到维持,结果就返回了"The Window"

3.7 内存泄漏

3.7.1 循环引用

这篇文章介绍过垃圾收集。

function assignHandler(){ 
	var element = document.getElementById("someElement"); 
	element.onclick = function(){ 
		alert(element.id); 
	}; 
} 

  以上代码创建了一个作为 element 元素事件处理程序的闭包,而这个闭包则又创建了一个循环引用
  由于匿名函数保存了一个对 assignHandler() 的活动对象的引用,因此就会导致无法减少 element 的引用数。只要匿名函数存在,element 的引用数至少也是 1,因此它所占用的内存就永远不会被回收。

3.7.2 解决方法

function assignHandler(){ 
	 var element = document.getElementById("someElement"); 
	 var id = element.id; 
	 
	 element.onclick = function(){ 
		 alert(id); 
	 }; 
	 
	 element = null; 
} 

  在上面的代码中,通过把 element.id 的一个副本保存在一个变量中,并且在闭包中引用该变量消除了循环引用。但仅仅做到这一步,还是不能解决内存泄漏的问题。
  必须要记住:闭包会引用包含函数的整个活动对象,而其中包含着 element。即使闭包不直接引用 element,包含函数的活动对象中也仍然会保存一个引用。
  因此,有必要把 element 变量设置为 null。这样就能够解除对 DOM 对象的引用,顺利地减少其引用数,确保正常回收其占用的内存。

四、模仿块级作用域

JavaScript 中没有块级作用域

4.1 函数的私有作用域(块级作用域)

函数的私有作用域(块级作用域):

var someFunction = function(){ 
	//这里是块级作用域
}; 
someFunction();

匿名函数的私有作用域(块级作用域):

(function(){ 
	//这里是块级作用域
})(); 

4.2 函数声明转换为函数表达式 ---- (function{})()

function(){ 
	//这里是块级作用域
}(); //出错!

  上面这段代码会导致语法错误,是因为 JavaScript 将 function 关键字当作一个函数声明的开始,而函数声明后面不能跟圆括号。
  然而,函数表达式的后面可以跟圆括号。要将函数声明转换成函数表达式,只要像下面这样给它加上一对圆括号即可。

(function(){ 
	//这里是块级作用域
})(); 

4.3 模仿块级作用域的优点

function outputNumbers(count){ 
	(function () { 
		for (var i=0; i < count; i++){ 
			alert(i); 
		} 
	})(); 
	
	alert(i); //导致一个错误!
} 

  变量 i 只能在循环中使用,使用后即被销毁。
而在私有作用域中能够访问变量 count,是因为这个匿名函数是一个闭包,它能够访问包含作用域中的所有变量。
  这种技术经常在全局作用域中被用在函数外部,从而限制向全局作用域中添加过多的变量和函数。
  在一个由很多开发人员共同参与的大型应用程序中,过多的全局变量和函数很容易导致命名冲突。
  而通过创建私有作用域,每个开发人员既可以使用自己的变量,又不必担心搞乱全局作用域。

  这种做法可以减少闭包占用的内存问题,因为没有指向匿名函数的引用。只要函数执行完毕,就可以立即销毁其作用域链了。

五、私有变量

  任何在函数中定义的变量,都可以认为是私有变量,因为不能在函数的外部访问这些变量。
  私有变量包括函数的参数、局部变量和在函数内部定义的其他函数。

5.1 特权方法

  如果在这个函数内部创建一个闭包,那么闭包通过自己的作用域链也可以访问这些变量。而利用这一点,就可以创建用于访问私有变量的公有方法。
  我们把有权访问私有变量和私有函数的公有方法称为特权方法(privileged method)

5.2 构造函数中定义特权方法

这篇文章介绍了构造函数的概念。
例一:

function MyObject(){ 
	//私有变量和私有函数
	var privateVariable = 10; 
	
	function privateFunction(){ 
		return false; 
	} 
	
	//特权方法
	this.publicMethod = function (){ 
		privateVariable++; 
		return privateFunction(); 
	}; 
} 

  特权方法作为闭包有权访问在构造函数中定义的所有变量和函数。对这个例子而言,变量 privateVariable 和函数 privateFunction()只能通过特权方法 publicMethod()来访问。在创建 MyObject 的实例后,除了使用 publicMethod()这一个途径外,没有任何办法可以直接访问 privateVariableprivateFunction()

例二:

function Person(name){ 
	this.getName = function(){ 
		return name; 
	}; 
	this.setName = function (value) { 
		name = value; 
	}; 
} 

var person = new Person("Nicholas"); 
alert(person.getName()); //"Nicholas" 

person.setName("Greg"); 
alert(person.getName()); //"Greg" 

5.3 私有作用域中创建特权方法

(function(){ 
 
	//私有变量和私有函数
	var privateVariable = 10; 
	function privateFunction(){ 
		return false; 
	} 
	
	//构造函数
	MyObject = function(){ 
	}; 
	
	//公有/特权方法
	MyObject.prototype.publicMethod = function(){ 
		privateVariable++; 
		return privateFunction(); 
	}; 
	
})(); 

  初始化未经声明的变量,总是会创建一个全局变量。
  因此,MyObject 就成了一个全局变量,能够在私有作用域之外被访问到。

  这个模式与在构造函数中定义特权方法的主要区别,就在于私有变量和函数是由实例共享的。由于特权方法是在原型上定义的,因此所有实例都使用同一个函数。而这个特权方法,作为一个闭包,总是保存着对包含作用域的引用。

(function(){ 

	var name = ""; 
	
	Person = function(value){ 
		name = value; 
	}; 
	
	Person.prototype.getName = function(){ 
		return name; 
	}; 
	
	Person.prototype.setName = function (value){ 
		name = value; 
	}; 
	
})(); 

var person1 = new Person("Nicholas"); 
alert(person1.getName()); //"Nicholas"
 
person1.setName("Greg"); 
alert(person1.getName()); //"Greg" 

var person2 = new Person("Michael"); 
alert(person1.getName()); //"Michael" 
alert(person2.getName()); //"Michael" 

  这个例子中的 Person 构造函数与getName()setName()方法一样,都有权访问私有变量name
  在这种模式下,变量 name 就变成了一个静态的、由所有实例共享的属性。
  也就是说,在一个实例上调用 setName()会影响所有实例。而调用 setName()或新建一个 Person 实例都会赋予 name 属性一个新值。结果就是所有实例都会返回相同的值。

5.4 模块模式为单例创建特权方法

  模块模式是为单例创建私有变量和特权方法。所谓单例(singleton),指的就是只有一个实例的对象。
  这种模式在需要对单例进行某些初始化,同时又需要维护其私有变量时非常有用。

var singleton = function(){ 

	//私有变量和私有函数
	var privateVariable = 10; 

	function privateFunction(){ 
		return false; 
	}
	
	//特权/公有方法和属性
	return { 
		publicProperty: true, 
		publicMethod : function(){ 
			privateVariable++; 
			return privateFunction(); 
		} 
	}; 
}(); 

  如果必须创建一个对象并以某些数据对其进行初始化,同时还要公开一些能够访问这些私有数据的方法,那么就可以使用模块模式。以这种模式创建的每个单例都是 Object 的实例,因为最终要通过一个对象字面量来表示它。

5.5 增强的模块模式

  有人进一步改进了模块模式,即在返回对象之前加入对其增强的代码。这种增强的模块模式适合那些单例必须是某种类型的实例,同时还必须添加某些属性和(或)方法对其加以增强的情况。
  来看下面的例子:

var singleton = function(){ 
	//私有变量和私有函数
	var privateVariable = 10; 
	function privateFunction(){ 
		return false; 
	} 
	
	//创建对象
	var object = new CustomType(); 
	
	//添加特权/公有属性和方法
	object.publicProperty = true; 
	object.publicMethod = function(){ 
		privateVariable++; 
		return privateFunction(); 
	}; 
	
	//返回这个对象
	return object; 
}(); 

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