深入浅出理解闭包

前言：

本篇博客转载自@王福朋 王老师的系列文章。系列文章共计18篇，主要涉及js中的两个重难点—-原型和闭包。由于原型部分我在另外一篇博客有介绍，所以这里只集合了他关于闭包的几篇讲解，包括了作用域、执行上下文等。

原作者：王福朋 来源：深入理解JavaScript原型和闭包 转载授权:

1.简述执行上下文（上）：

什么是“执行上下文”（也叫做“执行上下文环境”）？暂且不下定义，先看一段代码：

第一句报错，a未定义，很正常。第二句、第三句输出都是undefined，说明浏览器在执行console.log(a)时，已经知道了a是undefined，但却不知道a是10（第三句中）。

在一段js代码拿过来真正一句一句运行之前，浏览器已经做了一些“准备工作”，其中就包括对变量的声明，而不是赋值。变量赋值是在赋值语句执行的时候进行的。可用下图模拟：

这是第一种情况。

下面还有。先来个简单的。

有js开发经验的朋友应该都知道，你无论在哪个位置获取this，都是有值的。至于this的取值情况，比较复杂，会专门拿出一篇文章来讲解。

与第一种情况不同的是：第一种情况只是对变量进行声明（并没有赋值），而此种情况直接给this赋值。这也是“准备工作”情况要做的事情之一。

下面还有。。。第三种情况。

在第三种情况中，需要注意代码注释中的两个名词——“函数表达式”和“函数声明”。虽然两者都很常用，但是这两者在“准备工作”时，却是两种待遇。

看以上代码。“函数声明”时我们看到了第二种情况的影子，而“函数表达式”时我们看到了第一种情况的影子。 没错。在“准备工作”中，对待函数表达式就像对待“ var a = 10 ”这样的变量一样，只是声明。而对待函数声明时，却把函数整个赋值了。

好了，“准备工作”介绍完毕。

我们总结一下，在“准备工作”中完成了哪些工作：

• 变量、函数表达式——变量声明，默认赋值为undefined；
• this——赋值；
• 函数声明——赋值；

这三种数据的准备情况我们称之为“执行上下文”或者“执行上下文环境”。

这里插一句题外话：通过以上三种情况，你可能会联想到网上的有些考js语法的题目/面试题。的确，几乎每个js语法题中都有这种题目出现。之前你遇到这种题目是不是靠背诵来解决？背过了，隔几天又忘记了。——任何问题，都要去追根溯源，要知道这个问题是真正出自哪一块知识点，要真正去理解。光靠背诵是没用的。

细心的朋友可能会发现，我们上面所有的例子都是在全局环境下执行的。 其实，javascript在执行一个代码段之前，都会进行这些“准备工作”来生成执行上下文。这个“代码段”其实分三种情况——全局代码，函数体，eval代码。

这里解释一下为什么代码段分为这三种。 所谓“代码段”就是一段文本形式的代码。 首先，全局代码是一种，这个应该没有非议，本来就是手写文本到<script>标签里面的。

其次，eval代码接收的也是一段文本形式的代码。

最后，函数体是代码段是因为函数在创建时，本质上是 new Function(…) 得来的，其中需要传入一个文本形式的参数作为函数体。

这样解释应该能理解了。

最后，eval不常用，也不推荐大家用。

2.简述执行上下文（下）：

继续上面的内容。 上一篇我们讲到在全局环境下的代码段中，执行上下文环境中有如何数据：

• 变量、函数表达式——变量声明，默认赋值为undefined；
• this——赋值；
• 函数声明——赋值；

如果在函数中，除了以上数据之外，还会有其他数据。先看以下代码：

以上代码展示了在函数体的语句执行之前，arguments变量和函数的参数都已经被赋值。从这里可以看出，函数每被调用一次，都会产生一个新的执行上下文环境。因为不同的调用可能就会有不同的参数。

另外一点不同在于，函数在定义的时候（不是调用的时候），就已经确定了函数体内部自由变量的作用域。至于“自由变量”和“作用域”是后面要专门拿出来讲述的重点，这里就先点到为止。用一个例子说明一下：

好了，总结完了函数的附加内容，我们就此要全面总结一下上下文环境的数据内容。

全局代码的上下文环境数据内容为：

如果代码段是函数体，那么在此基础上需要附加：

给执行上下文环境下一个通俗的定义——在执行代码之前，把将要用到的所有的变量都事先拿出来，有的直接赋值了，有的先用undefined占个空。

了解了执行上下文环境中的数据信息，你就不用再去死记硬背那些可恶的面试题了。理解了就不用背诵！

讲完了上下文环境，又来了新的问题——在执行js代码时，会有数不清的函数调用次数，会产生许多个上下文环境。这么多上下文环境该如何管理，以及如何销毁而释放内存呢？下一节将通过“执行上下文栈”来解释这个问题。

3.执行上下文栈

继续上文的内容。

执行全局代码时，会产生一个执行上下文环境，每次调用函数都又会产生执行上下文环境。当函数调用完成时，这个上下文环境以及其中的数据都会被消除，再重新回到全局上下文环境。处于活动状态的执行上下文环境只有一个。

其实这是一个压栈出栈的过程——执行上下文栈。 如下图：

可根据以下代码来详细介绍上下文栈的压栈、出栈过程。

在执行代码之前，首先将创建全局上下文环境。

然后是代码执行。代码执行到第12行之前，上下文环境中的变量都在执行过程中被赋值。

执行到第13行，调用bar函数。 跳转到bar函数内部，执行函数体语句之前，会创建一个新的执行上下文环境。

并将这个执行上下文环境压栈，设置为活动状态。

执行到第5行，又调用了fn函数。进入fn函数，在执行函数体语句之前，会创建fn函数的执行上下文环境，并压栈，设置为活动状态。

待第5行执行完毕，即fn函数执行完毕后，此次调用fn所生成的上下文环境出栈，并且被销毁（已经用完了，就要及时销毁，释放内存）。

同理，待第13行执行完毕，即bar函数执行完毕后，调用bar函数所生成的上下文环境出栈，并且被销毁（已经用完了，就要及时销毁，释放内存）。

好了，我很耐心的给大家介绍了一段简短代码的执行上下文环境的变化过程，一个完整的闭环。其中上下文环境的变量赋值过程我省略了许多，因为那些并不难，一看就知道。

讲到这里，我不得不很遗憾的跟大家说：其实以上我们所演示的是一种比较理想的情况。有一种情况，而且是很常用的一种情况，无法做到这样干净利落的说销毁就销毁。这种情况就是伟大的——闭包。

要说闭包，咱们还得先从自由变量和作用域说起。

4.作用域

提到作用域，有一句话大家（有js开发经验者）可能比较熟悉：“javascript没有块级作用域”。所谓“块”，就是大括号“｛｝”中间的语句。例如if语句：

再比如for语句：

所以，我们在编写代码的时候，不要在“块”里面声明变量，要在代码的一开始就声明好了。以避免发生歧义。如：

其实，你光知道“javascript没有块级作用域”是完全不够的，你需要知道的是——javascript除了全局作用域之外，只有函数可以创建的作用域。

所以，我们在声明变量时，全局代码要在代码前端声明，函数中要在函数体一开始就声明好。除了这两个地方，其他地方都不要出现变量声明。而且建议用“单var”形式。

jQuery就是一个很好的示例：

下面继续说作用域。作用域是一个很抽象的概念，类似于一个“地盘”

如上图，全局代码和fn、bar两个函数都会形成一个作用域。而且，作用域有上下级的关系，上下级关系的确定就看函数是在哪个作用域下创建的。例如，fn作用域下创建了bar函数，那么“fn作用域”就是“bar作用域”的上级。

作用域最大的用处就是隔离变量，不同作用域下同名变量不会有冲突。例如以上代码中，三个作用域下都声明了“a”这个变量，但是他们不会有冲突。各自的作用域下，用各自的“a”。 说到这里，咱们又可以拿出jquery源码来讲讲了。 jQuery源码的最外层是一个自动执行的匿名函数：

为什么要这样做呢？

原因就是在jQuery源码中，声明了大量的变量，这些变量将通过一个函数被限制在一个独立的作用域中，而不会与全局作用域或者其他函数作用域的同名变量产生冲突。

全世界的开发者都在用jQuery，如果不这样做，很可能导致jQuery源码中的变量与外部javascript代码中的变量重名，从而产生冲突。

作用域这块只是很不好解释，咱们就小步快跑，一步一步慢慢展示给大家。 下一节将把作用域和执行上下文环境结合起来说一说。 可见，要理解闭包，不是一两句话能说清楚的。

5.作用域和上下文环境

上文简单介绍了作用域，本文把作用域和上下文环境结合起来说一下，会理解的更深一些。

如上图，我们在上文中已经介绍了，除了全局作用域之外，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确定。

下面我们将按照程序执行的顺序，一步一步把各个上下文环境加上。另外，对上下文环境不了解的朋友，可以回过头看看前面。

第一步，在加载程序时，已经确定了全局上下文环境，并随着程序的执行而对变量就行赋值。

第二步，程序执行到第27行，调用fn(10)，此时生成此次调用fn函数时的上下文环境，压栈，并将此上下文环境设置为活动状态。

第三步，执行到第23行时，调用bar(100)，生成此次调用的上下文环境，压栈，并设置为活动状态。

第四步，执行完第23行，bar(100)调用完成。则bar(100)上下文环境被销毁。接着执行第24行，调用bar(200)，则又生成bar(200)的上下文环境，压栈，设置为活动状态。

第五步，执行完第24行，则bar(200)调用结束，其上下文环境被销毁。此时会回到fn(10)上下文环境，变为活动状态。

第六步，执行完第27行代码，fn(10)执行完成之后，fn(10)上下文环境被销毁，全局上下文环境又回到活动状态。

结束了 ！

最后我们可以把以上这几个图片连接起来看看。

连接起来看，还是挺有意思的。作用域只是一个“地盘”，一个抽象的概念，其中没有变量。要通过作用域对应的执行上下文环境来获取变量的值。同一个作用域下，不同的调用会产生不同的执行上下文环境，继而产生不同的变量的值。所以，作用域中变量的值是在执行过程中产生的确定的，而作用域却是在函数创建时就确定了。

所以，如果要查找一个作用域下某个变量的值，就需要找到这个作用域对应的执行上下文环境，再在其中寻找变量的值。

虽然本文很长，但是文字较少，图片居多，图片都有形象的展示，大家花十几分钟也能慢慢看完。但是，这节内容真的很重要。

以上代码中，咱们还没有设计到跨作用域取值的情况，即——自由变量。详细内容且听下回分解。

6.从自由变量到作用域链

先解释一下什么是“自由变量”。

在A作用域中使用的变量x，却没有在A作用域中声明（即在其他作用域中声明的），对于A作用域来说，x就是一个自由变量。如下图

如上程序中，在调用fn()函数时，函数体中第6行。取b的值就直接可以在fn作用域中取，因为b就是在这里定义的。而取x的值时，就需要到另一个作用域中取。到哪个作用域中取呢？ 有人说过要到父作用域中取，其实有时候这种解释会产生歧义。例如：

所以，不要在用以上说法了。相比而言，用这句话描述会更加贴切——要到创建这个函数的那个作用域中取值——是“创建”，而不是“调用”，切记切记——其实这就是所谓的“静态作用域”。

对于本文第一段代码，在fn函数中，取自由变量x的值时，要到哪个作用域中取？——要到创建fn函数的那个作用域中取——无论fn函数将在哪里调用。

上面描述的只是跨一步作用域去寻找。

如果跨了一步，还没找到呢？——接着跨！——一直跨到全局作用域为止。要是在全局作用域中都没有找到，那就是真的没有了。 这个一步一步“跨”的路线，我们称之为——作用域链。 我们拿文字总结一下取自由变量时的这个“作用域链”过程：（假设a是自由量）

• 第一步，现在当前作用域查找a，如果有则获取并结束。如果没有则继续；
• 第二步，如果当前作用域是全局作用域，则证明a未定义，结束；否则继续；
• 第三步，（不是全局作用域，那就是函数作用域）将创建该函数的作用域作为当前作用域；
• 第四步，跳转到第一步。

以上代码中：第13行，fn()返回的是bar函数，赋值给x。执行x()，即执行bar函数代码。取b的值时，直接在fn作用域取出。取a的值时，试图在fn作用域取，但是取不到，只能转向创建fn的那个作用域中去查找，结果找到了。

这一节看似很轻松的把作用域链引出来，并讲完了。之所有轻松是有前几节的基础，否则将很难解释。

接下来咱们开始正式说说一直期待依旧的朋友——闭包。敬请期待下一节。

7.闭包

前面提到的上下文环境和作用域的知识，一方面是必须了解的知识，一方面也是理解闭包的基础。 至于“闭包”这个词的概念的文字描述，确实不好解释，我看过很多遍，但是现在还是记不住。 但是你只需要知道应用的两种情况即可——函数作为返回值，函数作为参数传递。 闭包的作用，简而言之一句话：可以在其他的执行上下文中，访问到函数的内部变量。

第一，函数作为返回值

如上代码，bar函数作为返回值，赋值给f1变量。执行f1(15)时，用到了fn作用域下的max变量的值。至于如何跨作用域取值，可以参考上一节。

第二，函数作为参数被传递

如上代码中，fn函数作为一个参数被传递进入另一个函数，赋值给f参数。执行f(15)时，max变量的取值是10，而不是100。

上一节讲到自由变量跨作用域取值时，曾经强调过：要去创建这个函数的作用域取值，而不是“父作用域”。理解了这一点，以上两端代码中，自由变量如何取值应该比较简单。

另外，讲到闭包，除了结合着作用域之外，还需要结合着执行上下文栈来说一下。

在前面讲执行上下文栈时，我们提到当一个函数被调用完成之后，其执行上下文环境将被销毁，其中的变量也会被同时销毁。 但是在当时那篇文章中留了一个问号——有些情况下，函数调用完成之后，其执行上下文环境不会接着被销毁。这就是需要理解闭包的核心内容。

咱们可以拿本文的第一段代码（稍作修改）来分析一下。

第一步，代码执行前生成全局上下文环境，并在执行时对其中的变量进行赋值。此时全局上下文环境是活动状态。

第二步，执行第17行代码时，调用fn()，产生fn()执行上下文环境，压栈，并设置为活动状态。

第三步，执行完第17行，fn()调用完成。按理说应该销毁掉fn()的执行上下文环境，但是这里不能这么做。注意，重点来了：因为执行fn()时，返回的是一个函数。函数的特别之处在于可以创建一个独立的作用域.。而正巧合的是，返回的这个函数体中，还有一个自由变量max要引用fn作用域下的fn()上下文环境中的max。因此，这个max不能被销毁，销毁了之后bar函数中的max就找不到值了。

因此，这里的fn()上下文环境不能被销毁，还依然存在与执行上下文栈中。

——即，执行到第18行时，全局上下文环境将变为活动状态，但是fn()上下文环境依然会在执行上下文栈中。另外，执行完第18行，全局上下文环境中的max被赋值为100。如下图：

第四步，执行到第20行，执行f1(15)，即执行bar(15)，创建bar(15)上下文环境，并将其设置为活动状态。

执行bar(15)时，max是自由变量，需要向创建bar函数的作用域中查找，找到了max的值为10。这个过程在作用域链一节已经讲过。

这里的重点就在于，创建bar函数是在执行fn()时创建的。fn()早就执行结束了，但是fn()执行上下文环境还存在与栈中，因此bar(15)时，max可以查找到。如果fn()上下文环境销毁了，那么max就找不到了。

使用闭包会增加内容开销，现在很明显了吧！

第五步，执行完20行就是上下文环境的销毁过程，这里就不再赘述了。

正如我们所看到的，闭包和作用域、上下文环境有着密不可分的关系。

另外，闭包在jQuery中的应用非常多，在这里就不一一举例子了。所以，无论你是想了解一个经典的框架/类库，还是想自己开发一个插件或者类库，像闭包、原型这些基本的理论，是一定要知道的。否则，到时候出了BUG你都不知道为什么，因为这些BUG可能完全在你的知识范围之外。

到现在闭包就简单介绍完了。

8.补充：上下文环境和作用域的关系

本系列用了大量的篇幅讲解了上下文环境和作用域，有些人反映这两个是一回儿事。本文就用一个小例子来说明一下，作用域和上下文环境绝对不是一回事儿。

在说明之前，咱们先用简单的语言来概括一下这两个的区别。

8.1. 上下文环境：

可以理解为一个看不见摸不着的对象（有若干个属性），虽然看不见摸不着，但确实实实在在存在的，因为所有的变量都在里面存储着，要不然咱们定义的变量在哪里存？

另外，对于函数来说，上下文环境是在调用时创建的，这个很好理解。拿参数做例子，你不调用函数，我哪儿知道你要给我传什么参数？

8.2. 作用域：

首先，它很抽象。第二，记住一句话：除了全局作用域，只有函数才能创建作用域。创建一个函数就创建了一个作用域，无论你调用不调用，函数只要创建了，它就有独立的作用域，就有自己的一个“地盘”。

8.3. 两者：

一个作用域下可能包含若干个上下文环境。有可能从来没有过上下文环境（函数从来就没有被调用过）；有可能有过，现在函数被调用完毕后，上下文环境被销毁了；有可能同时存在一个或多个（闭包）。

上面的文字不理解没关系，且看下面的例子。

第一，除了全局作用域外，每个函数都要创建一个作用域。作用域之间的变量是相互独立的。因此，全局作用域中的x和fn作用域中的x，两者毫无关系，互不影响，和平相处。

第二，程序执行之前，会生成全局上下文环境，并在程序执行时，对其中的变量赋值。

第三，程序执行到第17行，调用fn(5)，会产生fn(5)的上下文环境，并压栈，并设置为活动状态。

第四，执行完第17行，fn(5)的返回值赋值给了f1。此时执行上下文环境又重新回到全局，但是fn(5)的上下文环境不能就此销毁，因为其中有闭包的引用（可翻看前面文章，此处不再赘述）。

第五，继续执行第18行，再次调用fn函数——fn(10)。产生fn(5)的上下文环境，并压栈，并设置为活动状态。但是此时fn(5)的上下文环境还在内存中——一个作用域下同时存在两个上下文环境。

讲到这里，重点已经讲出来了，之后的场景这里就不再赘述了。

目的还是希望大家能通过这个例子，来理清楚上下文环境和作用域的关系。当然，也不是非得像个学院派似的一字一文的把概念说出来，简单理解一下，对用闭包是有帮助的。