javascript中闭包的工作原理

1. 什么是闭包

官方”的解释是：闭包是一个拥有许多变量和绑定了这些变量的环境的表达式（通常是一个函数），因而这些变量也是该表达式的一部分。

相信很少有人能直接看懂这句话，因为他描述的太学术。其实这句话通俗的来说就是：JavaScript中所有的function都是一个闭包。不过一般来说，嵌套的function所产生的闭包更为强大，也是大部分时候我们所谓的“闭包”。

看下面这段代码：

function fn() { 
 var i = 0; 
 function closure() { alert(++i); } 
 return closure;
}
var clo = fn();
clo();

这段代码有两个特点：

函数closure嵌套在函数fn内部；
函数fn返回函数closure。

上面这些代码实际上即创建了一个闭包。为什么？因为函数fn外的变量clo引用了函数fn内的函数closure.

让我们说的更透彻一些：

所谓“闭包”，就是在构造函数体内定义另外的函数作为目标对象的方法函数，而这个对象的方法函数反过来引用外层函数体中的临时变量。这使得只要目标对象在生存期内始终能保持其方法，就能间接保持原构造函数体当时用到的临时变量值。尽管最开始的构造函数调用已经结束，临时变量的名称也都消失了，但在目标对象的方法内却始终能引用到该变量的值，而且该值只能通这种方法来访问。即使再次调用相同的构造函数，但只会生成新对象和方法，新的临时变量只是对应新的值，和上次那次调用的是各自独立的。

2.闭包有什么作用？

简而言之，闭包的作用就是在fn执行完并返回后，闭包使得Javascript的垃圾回收机制GC不会收回fn所占用的资源，因为fn的内部函数closure的执行需要依赖fn中的变量。这是对闭包作用的非常直白的描述，不专业也不严谨，但大概意思就是这样，理解闭包需要循序渐进的过程

在上面的例子中，由于闭包的存在使得函数fn返回后，fn中的i始终存在，这样每次执行**clo()**，i都是自加1后alert出i的值。

那么我们来想象另一种情况，如果fn返回的不是函数closure，情况就完全不同了。因为fn执行完后，closure没有被返回给fn的外界，只是被fn所引用，而此时fn也只会被closure引用，因此函数fn和closure互相引用但又不被外界打扰(被外界引用)，函数fn和closure就会被GC回收。(关于Javascript的垃圾回收机制将在后面详细介绍

3. 闭包内的微观世界

如果要更加深入的了解闭包以及函数fn和嵌套函数closure的关系，我们需要引入另外几个概念：函数的执行环境(excution context)、活动对象(call object)、作用域(scope)、作用域链(scope chain)。以函数fn从定义到执行的过程为例阐述这几个概念。

当定义函数fn的时候，js解释器会将函数fn的作用域链(scope chain)设置为定义fn时fn所在的“环境”，如果fn是一个全局函数，则scope chain中只有window对象。

当执行函数fn的时候，fn会进入相应的执行环境(excution context)。

在创建执行环境的过程中，首先会为fn添加一个scope属性，即fn的作用域，其值就为第1步中的scope chain。即fn.scope=fn的作用域链。

然后执行环境会创建一个活动对象(call object)。活动对象也是一个拥有属性的对象，但它不具有原型而且不能通过JavaScript代码直接访问。创建完活动对象后，把活动对象添加到fn的作用域链的最顶端。此时fn的作用域链包含了两个对象：fn的活动对象和window对象。

下一步是在活动对象上添加一个arguments属性，它保存着调用函数fn时所传递的参数

最后把所有函数fn的形参和内部的函数closure的引用也添加到fn的活动对象上。在这一步中，完成了函数closure的的定义，因此如同第3步，函数closure的作用域链被设置为closure所被定义的环境，即fn的作用域

到此，整个函数fn从定义到执行的步骤就完成了。此时fn返回函数closure的引用给clo，又函数closure的作用域链包含了对函数fn的活动对象的引用，也就是说closure可以访问到fn中定义的所有变量和函数。函数closure被clo引用，函数closure又依赖函数fn，因此函数fn在返回后不会被GC回收。

当函数closure执行的时候亦会像以上步骤一样。因此，执行时b的作用域链包含了3个对象：closure的活动对象、fn的活动对象和window对象，如下图所示：

注意：图片来源于网络

如图所示，当在函数closure中访问一个变量的时候，搜索顺序是：

先搜索自身的活动对象，如果存在则返回，如果不存在将继续搜索函数fn的活动对象，依次查找，直到找到为止。

如果函数closure存在prototype原型对象，则在查找完自身的活动对象后先查找自身的原型对象，再继续查找。这就是Javascript中的变量查找机制。

如果整个作用域链上都无法找到，则返回undefined

总结：

两个重要的词语：函数的定义与执行。文中提到函数的作用域是在定义函数时候就已经确定，而不是在执行的时候确定（参看步骤1和3）。用一段代码来说明这个问题：
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function f(x) { 
  var g = function () { return x; }
  return g;
}
var h = f(1);
alert(h());
这段代码中变量h指向了f中的那个匿名函数(由g返回)。

假设函数h的作用域是在执行alert(h())确定的，那么此时h的作用域链是：h的活动对象->alert的活动对象->window对象。

假设函数h的作用域是在定义时确定的，就是说h指向的那个匿名函数在定义的时候就已经确定了作用域。那么在执行的时候，h的作用域链为：h的活动对象->f的活动对象->window对象。

如果第一种假设成立，那输出值就是undefined；如果第二种假设成立，输出值则为1。

运行结果证明了第2个假设是正确的，说明函数的作用域确实是在定义这个函数的时候就已经确定了

4. 闭包的应用场景

保护函数内的变量安全。以最开始的例子为例，函数fn中i只有函数closure才能访问，而无法通过其他途径访问到，因此保护了i的安全性。

在内存中维持一个变量。依然如前例，由于闭包，函数a中i的一直存在于内存中，因此每次执行c()，都会给i自加1。

通过保护变量的安全实现JS私有属性和私有方法（不能被外部访问）
私有属性和方法在Constructor外是无法被访问的function Constructor(…) {
var that = this;
var membername = value;
function membername(…) {…}
}

以上3点是闭包最基本的应用场景，很多经典案例都源于此。