深入理解 JavaScript 闭包

理解JavaScript闭包»为之漫笔要成为高级JavaScript程序员，就必须理解闭包。本文结合ECMA262规范详解了闭包的内部工作机制，让JavaScript编程人员对闭包的理解从“嵌套的函数”深入到“标识符解析、执行环境和作用域链”等等JavaScript对象背后的运行机制当中，真正领会到闭包的实质。原文链接：JavaScriptClosures可打印版：JavaScript闭包目录简介对象属性名解析o值的赋予o值的读取标识符解析、执行环境和作用域链o执行环境o作用域链与[[scope]]o标识符解析闭包o自动垃圾收集o构成闭包通过闭包可以做什么？o例1：为函数引用设置延时o例2：通过对象实例方法关联函数o例3：包装相关的功能o其他例子意外的闭包InternetExplorer的内存泄漏问题简介返回目录Closure所谓“闭包”，指的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。“闭包”是一个表达式（一般是函数），它具有自由变量以及绑定这些变量的环境（该环境“封闭了”这个表达式）。（闭包，就是封闭了外部函数作用域中变量的内部函数。但是，如果外部函数不返回这个内部函数，闭包的特性无法显现。如果外部函数返回这个内部函数，那么返回的内部函数就成了名副其实的闭包。此时，闭包封闭的外部变量就是自由变量，而由于该自由变量存在，外部函数即便返回，其占用的内存也得不到释放。——译者注，2010年4月3日）闭包是ECMAScript（JavaScript）最强大的特性之一，但用好闭包的前提是必须理解闭包。闭包的创建相对容易，人们甚至会在不经意间创建闭包，但这些无意创建的闭包却存在潜在的危害，尤其是在比较常见的浏览器环境下。如果想要扬长避短地使用闭包这一特性，则必须了解它们的工作机制。而闭包工作机制的实现很大程度上有赖于标识符（或者说对象属性）解析过程中作用域的角色。关于闭包，最简单的描述就是ECMAScript允许使用内部函数－－即函数定义和函数表达式位于另一个函数的函数体内。而且，这些内部函数可以访问它们所在的外部函数中声明的所有局部变量、参数和声明的其他内部函数。当其中一个这样的内部函数在包含它们的外部函数之外被调用时，就会形成闭包。也就是说，内部函数会在外部函数返回后被执行。而当这个内部函数执行时，它仍然必需访问其外部函数的局部变量、参数以及其他内部函数。这些局部变量、参数和函数声明（最初时）的值是外部函数返回时的值，但也会受到内部函数的影响。遗憾的是，要适当地理解闭包就必须理解闭包背后运行的机制，以及许多相关的技术细节。虽然本文的前半部分并没有涉及ECMA262规范指定的某些算法，但仍然有许多无法回避或简化的内容。对于个别熟悉对象属性名解析的人来说，可以跳过相关的内容，但是除非你对闭包也非常熟悉，否则最好是不要跳下面几节。对象属性名解析ECMAScript认可两类对象：原生（Native）对象和宿主（Host）对象，其中宿主对象包含一个被称为内置对象的原生对象的子类（ECMA2623rdEdSection4.3）。原生对象属于语言，而宿主对象由环境提供，比如说可能是文档对象、DOM等类似的对象。原生对象具有松散和动态的命名属性（对于某些实现的内置对象子类别而言，动态性是受限的－－但这不是太大的问题）。对象的命名属性用于保存值，该值可以是指向另一个对象（Objects）的引用（在这个意义上说，函数也是对象），也可以是一些基本的数据类型，比如：String、Number、Boolean、Null或Undefined。其中比较特殊的是Undefined类型，因为可以给对象的属性指定一个Undefined类型的值，而不会删除对象的相应属性。而且，该属性只是保存着undefined值。下面简要介绍一下如何设置和读取对象的属性值，并最大程度地体现相应的内部细节。值的赋予返回目录对象的命名属性可以通过为该命名属性赋值来创建，或重新赋值。即，对于：varobjectRef=newObject();//创建一个普通的JavaScript对象。可以通过下面语句来创建名为“testNumber”的属性：objectRef.testNumber=5;/*–或-*/objectRef[testNumber]=5;在赋值之前，对象中没有“testNumber”属性，但在赋值后，则创建一个属性。之后的任何赋值语句都不需要再创建这个属性，而只会重新设置它的值：objectRef.testNumber=8;/*–or:-*/objectRef[testNumber]=8;稍后我们会介绍，Javascript对象都有原型（prototypes）属性，而这些原型本身也是对象，因而也可以带有命名的属性。但是，原型对象命名属性的作用并不体现在赋值阶段。同样，在将值赋给其命名属性时，如果对象没有该属性则会创建该命名属性，否则会重设该属性的值。值的读取返回目录当读取对象的属性值时，原型对象的作用便体现出来。如果对象的原型中包含属性访问器（propertyaccessor）所使用的属性名，那么该属性的值就会返回：/*为命名属性赋值。如果在赋值前对象没有相应的属性，那么赋值后就会得到一个：*/objectRef.testNumber=8;/*从属性中读取值*/varval=objectRef.testNumber;/*现在，–val–中保存着刚赋给对象命名属性的值8*/而且，由于所有对象都有原型，而原型本身也是对象，所以原型也可能有原型，这样就构成了所谓的原型链。原型链终止于链中原型为null的对象。Object构造函数的默认原型就有一个null原型，因此：varobjectRef=newObject();//创建一个普通的JavaScript对象。创建了一个原型为Object.prototype的对象，而该原型自身则拥有一个值为null的原型。也就是说，objectRef的原型链中只包含一个对象－－Object.prototype。但对于下面的代码而言：/*创建–MyObject1–类型对象的函数*/functionMyObject1(formalParameter){/*给创建的对象添加一个名为–testNumber–的属性并将传递给构造函数的第一个参数指定为该属性的值：*/this.testNumber=formalParameter;}/*创建–MyObject2–类型对象的函数*/functionMyObject2(formalParameter){/*给创建的对象添加一个名为–testString–的属性并将传递给构造函数的第一个参数指定为该属性的值：*/this.testString=formalParameter;}/*接下来的操作用MyObject1类的实例替换了所有与MyObject2类的实例相关联的原型。而且，为MyObject1构造函数传递了参数–8–，因而其–testNumber–属性被赋予该值：*/MyObject2.prototype=newMyObject1(8);/*最后，将一个字符串作为构造函数的第一个参数，创建一个–MyObject2–的实例，并将指向该对象的引用赋给变量–objectRef–：*/varobjectRef=newMyObject2(“String_Value”);被变量objectRef所引用的MyObject2的实例拥有一个原型链。该链中的第一个对象是在创建后被指定给MyObject2构造函数的prototype属性的MyObject1的一个实例。MyObject1的实例也有一个原型，即与Object.prototype所引用的对象对应的默认的Object对象的原型。最后，Object.prototype有一个值为null的原型，因此这条原型链到此结束。当某个属性访问器尝试读取由objectRef所引用的对象的属性值时，整个原型链都会被搜索。在下面这种简单的情况下：varval=objectRef.testString;因为objectRef所引用的MyObject2的实例有一个名为“testString”的属性，因此被设置为“String_Value”的该属性的值被赋给了变量val。但是：varval=objectRef.testNumber;则不能从MyObject2实例自身中读取到相应的命名属性值，因为该实例没有这个属性。然而，变量val的值仍然被设置为8，而不是未定义－－这是因为在该实例中查找相应的命名属性失败后，解释程序会继续检查其原型对象。而该实例的原型对象是MyObject1的实例，这个实例有一个名为“testNumber”的属性并且值为8，所以这个属性访问器最后会取得值8。而且，虽然MyObject1和MyObject2都没有定义toString方法，但是当属性访问器通过objectRef读取toString属性的值时：varval=objectRef.toString;变量val也会被赋予一个函数的引用。这个函数就是在Object.prototype的toString属性中所保存的函数。之所以会返回这个函数，是因为发生了搜索objectRef原型链的过程。当在作为对象的objectRef中发现没有“toString”属性存在时，会搜索其原型对象，而当原型对象中不存在该属性时，则会继续搜索原型的原型。而原型链中最终的原型是Object.prototype，这个对象确实有一个toString方法，因此该方法的引用被返回。最后：varval=objectRef.madeUpProperty;返回undefined，因为在搜索原型链的过程中，直至Object.prototype的原型－－null，都没有找到任何对象有名为“madeUpPeoperty”的属性，因此最终返回undefined。不论是在对象或对象的原型中，读取命名属性值的时候只返回首先找到的属性值。而当为对象的命名属性赋值时，如果对象自身不存在该属性则创建相应的属性。这意味着，如果执行像objectRef.testNumber=3这样一条赋值语句，那么这个MyObject2的实例自身也会创建一个名为“testNumber”的属性，而之后任何读取该命名属性的尝试都将获得相同的新值。这时候，属性访问器不会再进一步搜索原型链，但MyObject1实例值为8的“testNumber”属性并没有被修改。给objectRef对象的赋值只是遮挡了其原型链中相应的属性。注意：ECMAScript为Object类型定义了一个内部[[prototype]]属性。这个属性不能通过脚本直接访问，但在属性访问器解析过程中，则需要用到这个内部[[prototype]]属性所引用的对象链－－即原型链。可以通过一个公共的prototype属性，来对与内部的[[prototype]]属性对应的原型对象进行赋值或定义。这两者之间的关系在ECMA262（3rdedition）中有详细描述，但超出了本文要讨论的范畴。标识符解析、执行环境和作用域链执行环境返回目录执行环境是ECMAScript规范（ECMA262第3版）用于定义ECMAScript实现必要行为的一个抽象的概念。对如何实现执行环境，规范没有作规定。但由于执行环境中包含引用规范所定义结构的相关属性，因此执行环境中应该保有（甚至实现）带有属性的对象－－即使属性不是公共属性。所有JavaScript代码都是在一个执行环境中被执行的。全局代码（作为内置的JS文件执行的代码，或者HTML页面加载的代码）是在我称之为“全局执行环境”的执行环境中执行的，而对函数的每次调用（有可能是作为构造函数）同样有关联的执行环境。通过eval函数执行的代码也有截然不同的执行环境，但因为JavaScript程序员在正常情况下一般不会使用eval，所以这里不作讨论。有关执行环境的详细说明请参阅ECMA262（3rdedition）第10.2节。当调用一个JavaScr