闭包
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**闭包**（closure）是一个函数以及其捆绑的周边环境状态（**lexical environment**，**词法环境**）的引用的组合。换而言之，闭包让开发者可以从内部函数访问外部函数的作用域。在 JavaScript 中，闭包会随着函数的创建而被同时创建。

词法作用域
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请看下面的代码：


```js
function init() {
  var name = "Mozilla"; // name 是一个被 init 创建的局部变量
  function displayName() {
    // displayName() 是内部函数，一个闭包
    alert(name); // 使用了父函数中声明的变量
  }
  displayName();
}
init();
```


`init()` 创建了一个局部变量 `name` 和一个名为 `displayName()` 的函数。`displayName()` 是定义在 `init()` 里的内部函数，并且仅在 `init()` 函数体内可用。请注意，`displayName()` 没有自己的局部变量。然而，因为它可以访问到外部函数的变量，所以 `displayName()` 可以使用父函数 `init()` 中声明的变量 `name` 。

使用这个 JSFiddle 链接运行该代码后发现， `displayName()` 函数内的 `alert()` 语句成功显示出了变量 `name` 的值（该变量在其父函数中声明）。这个*词法作用域*的例子描述了分析器如何在函数嵌套的情况下解析变量名。词法（lexical）一词指的是，词法作用域根据源代码中声明变量的位置来确定该变量在何处可用。嵌套函数可访问声明于它们外部作用域的变量。

闭包
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现在来考虑以下例子：


```js
function makeFunc() {
  var name = "Mozilla";
  function displayName() {
    alert(name);
  }
  return displayName;
}

var myFunc = makeFunc();
myFunc();
```


运行这段代码的效果和之前 `init()` 函数的示例完全一样。其中不同的地方（也是有意思的地方）在于内部函数 `displayName()` *在执行前*，从外部函数返回。

第一眼看上去，也许不能直观地看出这段代码能够正常运行。在一些编程语言中，一个函数中的局部变量仅存在于此函数的执行期间。一旦 `makeFunc()` 执行完毕，你可能会认为 `name` 变量将不能再被访问。然而，因为代码仍按预期运行，所以在 JavaScript 中情况显然与此不同。

原因在于，JavaScript 中的函数会形成了闭包。 *闭包*是由函数以及声明该函数的词法环境组合而成的。该环境包含了这个闭包创建时作用域内的任何局部变量。在本例子中，`myFunc` 是执行 `makeFunc` 时创建的 `displayName` 函数实例的引用。`displayName` 的实例维持了一个对它的词法环境（变量 `name` 存在于其中）的引用。因此，当 `myFunc` 被调用时，变量 `name` 仍然可用，其值 `Mozilla` 就被传递到`alert`中。

下面是一个更有意思的示例 — 一个 `makeAdder` 函数：


```js
function makeAdder(x) {
  return function (y) {
    return x + y;
  };
}

var add5 = makeAdder(5);
var add10 = makeAdder(10);

console.log(add5(2)); // 7
console.log(add10(2)); // 12
```


在这个示例中，我们定义了 `makeAdder(x)` 函数，它接受一个参数 `x` ，并返回一个新的函数。返回的函数接受一个参数 `y`，并返回`x+y`的值。

从本质上讲，`makeAdder` 是一个函数工厂 — 他创建了将指定的值和它的参数相加求和的函数。在上面的示例中，我们使用函数工厂创建了两个新函数 — 一个将其参数和 5 求和，另一个和 10 求和。

`add5` 和 `add10` 都是闭包。它们共享相同的函数定义，但是保存了不同的词法环境。在 `add5` 的环境中，`x` 为 5。而在 `add10` 中，`x` 则为 10。

实用的闭包
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闭包很有用，因为它允许将函数与其所操作的某些数据（环境）关联起来。这显然类似于面向对象编程。在面向对象编程中，对象允许我们将某些数据（对象的属性）与一个或者多个方法相关联。

因此，通常你使用只有一个方法的对象的地方，都可以使用闭包。

在 Web 中，你想要这样做的情况特别常见。大部分我们所写的 JavaScript 代码都是基于事件的 — 定义某种行为，然后将其添加到用户触发的事件之上（比如点击或者按键）。我们的代码通常作为回调：为响应事件而执行的函数。

假如，我们想在页面上添加一些可以调整字号的按钮。一种方法是以像素为单位指定 `body` 元素的 `font-size`，然后通过相对的 `em` 单位设置页面中其他元素（例如`header`）的字号：


```css
body {
  font-family: Helvetica, Arial, sans-serif;
  font-size: 12px;
}

h1 {
  font-size: 1.5em;
}

h2 {
  font-size: 1.2em;
}
```


我们的文本尺寸调整按钮可以修改 `body` 元素的 `font-size` 属性，由于我们使用相对单位，页面中的其他元素也会相应地调整。

以下是 JavaScript：


```js
function makeSizer(size) {
  return function () {
    document.body.style.fontSize = size + "px";
  };
}

var size12 = makeSizer(12);
var size14 = makeSizer(14);
var size16 = makeSizer(16);
```


`size12`，`size14` 和 `size16` 三个函数将分别把 `body` 文本调整为 12，14，16 像素。我们可以将它们分别添加到按钮的点击事件上。如下所示：


```js
document.getElementById("size-12").onclick = size12;
document.getElementById("size-14").onclick = size14;
document.getElementById("size-16").onclick = size16;
```



```html
<a href="#" id="size-12">12</a>
<a href="#" id="size-14">14</a>
<a href="#" id="size-16">16</a>
```

用闭包模拟私有方法
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编程语言中，比如 Java，是支持将方法声明为私有的，即它们只能被同一个类中的其他方法所调用。

而 JavaScript 没有这种原生支持，但我们可以使用闭包来模拟私有方法。私有方法不仅仅有利于限制对代码的访问：还提供了管理全局命名空间的强大能力，避免非核心的方法弄乱了代码的公共接口部分。

下面的示例展现了如何使用闭包来定义公共函数，并令其可以访问私有函数和变量。这个方式也称为模块模式（module pattern）：


```js
var Counter = (function () {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function () {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function () {
      changeBy(-1);
    },
    value: function () {
      return privateCounter;
    },
  };
})();

console.log(Counter.value()); /\* logs 0 \*/
Counter.increment();
Counter.increment();
console.log(Counter.value()); /\* logs 2 \*/
Counter.decrement();
console.log(Counter.value()); /\* logs 1 \*/
```


在之前的示例中，每个闭包都有它自己的词法环境；而这次我们只创建了一个词法环境，为三个函数所共享：`Counter.increment`，`Counter.decrement` 和 `Counter.value`。

该共享环境创建于一个立即执行的匿名函数体内。这个环境中包含两个私有项：名为 `privateCounter` 的变量和名为 `changeBy` 的函数。这两项都无法在这个匿名函数外部直接访问。必须通过匿名函数返回的三个公共函数访问。

这三个公共函数是共享同一个环境的闭包。多亏 JavaScript 的词法作用域，它们都可以访问 `privateCounter` 变量和 `changeBy` 函数。

**备注：** 你应该注意到我们定义了一个匿名函数，用于创建一个计数器。我们立即执行了这个匿名函数，并将他的值赋给了变量`Counter`。我们可以把这个函数储存在另外一个变量`makeCounter`中，并用他来创建多个计数器。


```js
var makeCounter = function () {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function () {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function () {
      changeBy(-1);
    },
    value: function () {
      return privateCounter;
    },
  };
};

var Counter1 = makeCounter();
var Counter2 = makeCounter();
console.log(Counter1.value()); /\* logs 0 \*/
Counter1.increment();
Counter1.increment();
console.log(Counter1.value()); /\* logs 2 \*/
Counter1.decrement();
console.log(Counter1.value()); /\* logs 1 \*/
console.log(Counter2.value()); /\* logs 0 \*/
```


请注意两个计数器 `Counter1` 和 `Counter2` 是如何维护它们各自的独立性的。每个闭包都是引用自己词法作用域内的变量 `privateCounter` 。

每次调用其中一个计数器时，通过改变这个变量的值，会改变这个闭包的词法环境。然而在一个闭包内对变量的修改，不会影响到另外一个闭包中的变量。

**备注：** 以这种方式使用闭包，提供了许多与面向对象编程相关的好处——特别是数据隐藏和封装。

在循环中创建闭包：一个常见错误
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在 ECMAScript 2015 引入 `let` 关键字 之前，在循环中有一个常见的闭包创建问题。参考下面的示例：


```html
<p id="help">Helpful notes will appear here</p>
<p>E-mail: <input type="text" id="email" name="email" /></p>
<p>Name: <input type="text" id="name" name="name" /></p>
<p>Age: <input type="text" id="age" name="age" /></p>
```



```js
function showHelp(help) {
  document.getElementById("help").innerHTML = help;
}

function setupHelp() {
  var helpText = [
    { id: "email", help: "Your e-mail address" },
    { id: "name", help: "Your full name" },
    { id: "age", help: "Your age (you must be over 16)" },
  ];

  for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
    var item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = function () {
      showHelp(item.help);
    };
  }
}

setupHelp();
```


数组 `helpText` 中定义了三个有用的提示信息，每一个都关联于对应的文档中的 `input` 的 ID。通过循环这三项定义，依次为相应 `input` 添加了一个 `onfocus` 事件处理函数，以便显示帮助信息。

运行这段代码后，你会发现它没有达到想要的效果。无论焦点在哪个 `input` 上，显示的都是关于年龄的信息。

原因是赋值给 `onfocus` 的是闭包。这些闭包是由他们的函数定义和在 `setupHelp` 作用域中捕获的环境所组成的。这三个闭包在循环中被创建，但他们共享了同一个词法作用域，在这个作用域中存在一个变量 item。这是因为变量 `item` 使用 `var` 进行声明，由于变量提升，所以具有函数作用域。当 `onfocus` 的回调执行时，`item.help` 的值被决定。由于循环在事件触发之前早已执行完毕，变量对象 `item`（被三个闭包所共享）已经指向了 `helpText` 的最后一项。

解决这个问题的一种方案是使用更多的闭包：特别是使用前面所述的函数工厂：


```js
function showHelp(help) {
  document.getElementById("help").innerHTML = help;
}

function makeHelpCallback(help) {
  return function () {
    showHelp(help);
  };
}

function setupHelp() {
  var helpText = [
    { id: "email", help: "Your e-mail address" },
    { id: "name", help: "Your full name" },
    { id: "age", help: "Your age (you must be over 16)" },
  ];

  for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
    var item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = makeHelpCallback(item.help);
  }
}

setupHelp();
```


这段代码可以如我们所期望的那样工作。所有的回调不再共享同一个环境， `makeHelpCallback` 函数为每一个回调创建一个新的词法环境。在这些环境中，`help` 指向 `helpText` 数组中对应的字符串。

另一种方法使用了匿名闭包：


```js
function showHelp(help) {
  document.getElementById("help").innerHTML = help;
}

function setupHelp() {
  var helpText = [
    { id: "email", help: "Your e-mail address" },
    { id: "name", help: "Your full name" },
    { id: "age", help: "Your age (you must be over 16)" },
  ];

  for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
    (function () {
      var item = helpText[i];
      document.getElementById(item.id).onfocus = function () {
        showHelp(item.help);
      };
    })(); // 马上把当前循环项的 item 与事件回调相关联起来
  }
}

setupHelp();
```


如果不想使用过多的闭包，你可以用 ES2015 引入的 `let` 或 `const` 关键词：


```js
function showHelp(help) {
  document.getElementById("help").textContent = help;
}

function setupHelp() {
  const helpText = [
    { id: "email", help: "Your e-mail address" },
    { id: "name", help: "Your full name" },
    { id: "age", help: "Your age (you must be over 16)" },
  ];

  for (let i = 0; i < helpText.length; i++) {
    const item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = () => {
      showHelp(item.help);
    };
  }
}

setupHelp();
```


这个例子使用 `const` 而不是 `var`，因此每个闭包都绑定了块作用域的变量，这意味着不再需要额外的闭包。

另一个可选方案是使用 `forEach()` 来遍历 `helpText` 数组并给每一个 `<input>` 添加一个监听器，如下所示：


```js
function showHelp(help) {
  document.getElementById("help").textContent = help;
}

function setupHelp() {
  var helpText = [
    { id: "email", help: "Your e-mail address" },
    { id: "name", help: "Your full name" },
    { id: "age", help: "Your age (you must be over 16)" },
  ];

  helpText.forEach(function (text) {
    document.getElementById(text.id).onfocus = function () {
      showHelp(text.help);
    };
  });
}

setupHelp();
```

性能考量
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如果不是某些特定任务需要使用闭包，在其他函数中创建函数是不明智的，因为闭包在处理速度和内存消耗方面对脚本性能具有负面影响。

例如，在创建新的对象或者类时，方法通常应该关联于对象的原型，而不是定义到对象的构造器中。原因是这将导致每次构造器被调用时，方法都会被重新赋值一次（也就是说，对于每个对象的创建，方法都会被重新赋值）。

考虑以下示例：


```js
function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
  this.getName = function () {
    return this.name;
  };

  this.getMessage = function () {
    return this.message;
  };
}
```


在上面的代码中，我们并没有利用到闭包的好处，因此可以避免使用闭包。修改成如下：


```js
function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype = {
  getName() {
    return this.name;
  },
  getMessage() {
    return this.message;
  },
};
```


但我们不建议重新定义原型。可改成如下例子：


```js
function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype.getName = function () {
  return this.name;
};
MyObject.prototype.getMessage = function () {
  return this.message;
};
```


在前面的两个示例中，继承的原型可以为所有对象共享，不必在每一次创建对象时定义方法。参见 对象模型的细节 一章可以了解更为详细的信息。