JavaScript高级之闭包的概念及其应用

主要内容：

1. 什么是闭包
2. 闭包使用的一般模式
3. 闭包都能做些什么

本文是我的JavaScript高级这个系列中的第二篇文章. 在这个系列中，我计划分析说明
一下JavaScript中的一些常用的而又神秘的高级内容，包括：作用域链、闭包、函数调用形
式、面向对象等内容. 本文就闭包做个说明. 
一说到JavaScript，就能想到闭包是个神奇的东西. 到底闭包是什么，以及怎么使用？
今天我们来分析一下！
同样，这个也属于JavaScript的高级的部分，对于JavaScript而言基础非常重要，对于
基本语法，动态语言的基本特征希望不太了解的朋友，找本书或一些系统点的资料看看. 这
样有助于对后文的理解. 当然，也可以到http://net.itcast.cn中去下载一下东西看看.
下面正式进入今天的主题.

一、何为闭包

"闭包"这个词并非是JavaScript特有的，实际上闭包是一个特有的概念. 至于概念本身
我不过多介绍，百度一下什么都有. 我主要说说JavaScript中闭包是什么. 
在JavaScript中闭包就是函数
闭包就是函数，这个概念似乎感觉有点迷惑. 实际上很简单，闭包就是一个封闭包裹的
范围. 前文咱们提到过，函数可以限定变量的作用域. 一个变量在函数内部声明，那么在函
数外部是无法访问的. 那么这个就是一个封闭的范围. 广义上说就是一个闭包了！
那么这个样子其实没有什么意义. 因为没有什么特别的地方, 但是如果函数中又定义了
函数，并将这个函数以返回值的形式返回，那么，在JavaScript中"子域访问父域"的规则就
会打破了. 因为这个时候，在函数外就可以访问函数内的变量. 看下面代码：

var func = function() {var num = 10;return function() {alert(num);};};var foo = func();foo();

这段代码中，函数foo是0级链，而变量num是在1级链中，这个时候，0级链的函数就访问了1级
链中的变量num，这段代码运行结果是打印出10. 这样就实现了JavaScript中的闭包.
小结一下，JavaScript中的闭包就是在函数中定义变量，然后通过返回值，将可以访问这
个变量的函数返回，这样在函数外就可以访问函数内的变量了. 这样就形成了闭包. 

二、闭包的使用案例及其说明

闭包的案例非常的多. 在JavaScript中，使用闭包就像C语言中使用指针一样. 其基本语法
简单，但是使用灵活多变，使用其灵活的语法与特征就能实现许多非常强大的功能. 在此不能阐
述闭包的所有用法，但是对于刚刚接触闭包的朋友，下面的案例足够理解一段时间了. 

2.1 模拟私有成员

这个案例是JavaScript实现面向对象的基础. 看下面代码

var Person = function(name, age, gender) {return {get_name : function() {return name;},set_name :function(value) {name = value;},get_age :function(){return age;},get_gender :function(){return gender;}};};

这段代码就是一个函数，函数带有三个参数，也就是说在函数内部有三个局部变量，分别表示姓
名(name)、年龄(age)和性别(gender). 然后在返回值中，返回一个对象，该对象提供四个方法. 
分别给年龄提供读写方法，给性别与年龄提供读取的方法. 这四个函数都是这个函数的子域. 因
此返回的这个对象就可以直接访问这三个变量. 但是有了读写的访问权限的限制.

2.2 Fibonacci数列

Fibonacci数列就是：1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, ...
这个案例是面试题中经常考到的案例，也算是具有代表性的算法题. 看下面代码：

// 为了简单就不做n的判断处理了var Fib = (function() {var fibArr = [1,1];return function( n ) {var res = fibArr[n];if(res) {return res;} else {res = arguments.callee(n - 1) + arguments.callee(n - 2);fibArr.push(res);                        // 这里原来掉了一句代码 20131211                        return res;}};})();

这个案例一般传统的做法就是使用递归，但是递归的性能问题十分可怕，如果大家有兴趣可以
计算一下这个数列的第20项结果是多少，并统计一下这个函数递归调用了多少次. 如下面代码

var count = 0;var fib = function(n) {count++;// 为了简单就不做n的判断处理了if(n == 0 || n == 1) return 1;return fib(n-1) + fib(n-2);};var res = fib(20);alert("fib(20)的结果为：" + res + ", 函数调用了 " + count + " 次");

然后再用新方法，计算同样的结果，并统计一下次数. 

var count = 0;// 为了简单就不做n的判断处理了var Fib = (function() {var fibArr = [1,1];return function( n ) {count++;var res = fibArr[n];if(res) {return res;} else {res = arguments.callee(n - 1) + arguments.callee(n - 2);fibArr.push(res);return res;}};})();var res = Fib(20);alert("Fib(20)的结果为：" + res + ", 函数调用了 " + count + " 次");

这个结果，我不在这里揭晓，请大家自己下去运行看看. 
下面分析一下这段新方法的代码. 在这段代码中，绑定在Fib中的函数，实际上是后面函数运
行的返回结果. 后面这个函数有一个私有变量，是一个数组. 保存着第0项和第1项数组的值. 然后
返回一个函数. 在调用 Fib(20) 的时候就是在执行这个被返回的函数. 
这个函数中，首先访问数组的第n项值，如果数组中有这个数据，就直接返回，否则实现递归
计算这个值，并将值加到数组中，最后返回计算的结果. 在JavaScript中，递归使用
arguments.callee()表示当前调用函数(即递归函数). 
那么这么做最直接的结果是，存在一个缓存，将计算得到的结果保存在缓存中，并且实现所有
的计算只计算一次，那么可以大大的提高性能.

2.3 html字符串案例

这个是许多js库使用的办法，在很多js库中需要使用正则表达式处理一些数据，而如果每次执
行都在方法中保存需要处理匹配的字符串，那么会大量的消耗内存，影响性能. 因此可以将重复使
用的表达式都保存在闭包中，每次使用都是访问的这个字符串. 例如：

String.prototype.deentityify = function() {var entity = {lt:'<',gt:'>'};return function() {return this.replace(/&([^;]+);/g, function(a,b) {var r = entity[b]; return typeof r === 'string' ? r : a; });};}();

这段代码会将任何一个字符串中的 &lt; 和 &gt; 都替换成尖括号<和>，对于页面html代码的复制
非常好用. 

2.4 事件处理方法的追加与移除

在JavaScript中并不支持事件处理函数的追加. 大师 Jeremy Keith 给出了一个办法：

var loadEvent = function( fn ) {var oldFn = window.onload;if( typeof oldFn === "function" ) {window.onload = function() {oldFn();fn();};} else {window.onload = fn;}};

不过这段代码没有办法移除已经追加的方法，那么使用闭包的缓存功能就可以轻易的实现.

var jkLoad = (function() {var events = {};var func = function() {window.onload = function() {for(var i in events) {events[i]();}};};return {add:function(name, fn) {events[name] = fn;func();},remove :function(name) {delete events[name];func();}};})();

这段代码就是得到用来追加和移出load事件的对象. 如果要追加事件，可以使用

jkLoad.add("f1", function() {// 执行代码1});

如果要移除事件处理函数，就是用代码

jkLoad.remove("f1");

那么这个案例还可以扩展到对应以对象追加指定的事件，那么怎么实现，请大家
自己考虑吧！！！

三、小结

到此，我们已经分析了闭包是什么，以及闭包的实现一般方式，最后又分析了
几个闭包的案例. 我想大家应该对闭包有了更为深刻的理解. 那么在后面的面向对
象等高级内容中，我们将再次看到闭包的强大之处.


下面对前面问题做个解答：

第一个问题：

var func = function() {alert("调用外面的函数");};var foo = function() {func();var func = function() {alert("调用内部的函数");};func();};

这段代码在IE下会报错，而在FF和Chrome中会没有任何效果，因为在foo中第一个函
数的调用func()就会报错，出现异常，因此后面代码不在执行. 如果需要修改，只需
要try-catch一下就好. 如：

var func = function() {alert("调用外面的函数");};var foo = function() {try {func();} catch ( e ) {alert( e );}var func = function() {alert("调用内部的函数");};func();};

第二个问题：

if(! "a" in window) {var a = "定义变量";}alert(a);

这段代码会返回 undefined.
首先，这段代码中没有函数，因此在if中定义的变量会提前，即等价于

var a;if(! "a" in window) {var a = "定义变量";}alert(a);

而 in 运算符是用来判断左边的字符串表示的属性是否是右边对象的成员. 在浏览器
中JavaScript的全局对象就是window，而直接定义的变量实际上就是全局对象的一个
属性，因此如果已经定义了变量a，那么 "a" in window 就返回true，然后取反，即
为false，所以if中的代码不会执行，就不会给a赋值，所以打印结果为 undefined.
上面代码就等价于：

var a;if( false ) {a = "定义变量";}alert(a);