10分钟了解闭包
2024-11-19 01:11:41 #面试 #JS

经典面试内容，ES5时代的必须面试题，虽然回答起来简单，但是想要说明白要破费一些口舌。

正文

面试回答

  1. js中声明的变量都是有作用域的，不同函数之间的变量无法互相引用，于是有了闭包，保证不同函数之间的内容可以互相引用
  2. 简单的来说，闭包就是将函数内的变量抛出，供外部访问或者使用。
  3. 闭包是指有权访问另一个函数作用域中变量的函数

闭包

了解闭包前先来了解一下上级作用域和堆栈内存释放问题。

上级作用域的概念

  • 函数的上级作用域在哪里创建创建的，上级作用域就是谁
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var a = 10
function foo(){
    console.log(a)
}

function sum() {
    var a = 20
    foo()
}

sum()
/* 输出
    10
/

函数 foo() 是在全局下创建的，所以 a 的上级作用域就是 window，输出就是 10

思考题

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var n = 10
function fn(){
    var n =20
    function f() {
       n++;
       console.log(n)
     }
    f()
    return f
}

var x = fn()
x()
x()
console.log(n)
/* 输出
*  21
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    23
    10
/

稍微提个醒，单独的 n++ 和 ++n 表达式的结果是一样的

思路：fn 的返回值是什么变量 x 就是什么，这里 fn 的返回值是函数名 f 也就是 f 的堆内存地址，x() 也就是执行的是函数 f()，而不是 fn()，输出的结果显而易见

  • 关于如何查找上级作用域

参考：彻底解决 JS 变量提升的面试题

JS 堆栈内存释放

  • 堆内存：存储引用类型值，对象类型就是键值对，函数就是代码字符串。
  • 堆内存释放：将引用类型的空间地址变量赋值成 null，或没有变量占用堆内存了浏览器就会释放掉这个地址
  • 栈内存：提供代码执行的环境和存储基本类型值。
  • 栈内存释放：一般当函数执行完后函数的私有作用域就会被释放掉。

但栈内存的释放也有特殊情况：① 函数执行完，但是函数的私有作用域内有内容被栈外的变量还在使用的，栈内存就不能释放里面的基本值也就不会被释放。② 全局下的栈内存只有页面被关闭的时候才会被释放

闭包是什么

在 JS 忍者秘籍(P90)中对闭包的定义：闭包允许函数访问并操作函数外部的变量。红宝书上对于闭包的定义：闭包是指有权访问另外一个函数作用域中的变量的函数。 MDN 对闭包的定义为：闭包是指那些能够访问自由变量的函数。这里的自由变量是外部函数作用域中的变量。

概述上面的话，闭包是指有权访问另一个函数作用域中变量的函数

形成闭包的原因

内部的函数存在外部作用域的引用就会导致闭包。从上面介绍的上级作用域的概念中其实就有闭包的例子 return f就是一个表现形式。

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var a = 0
function foo(){
    var b =14
    function fo(){
        console.log(a, b)
    }
    fo()
}
foo()

这里的子函数 fo 内存就存在外部作用域的引用 a, b，所以这就会产生闭包

闭包变量存储的位置

直接说明：闭包中的变量存储的位置是堆内存。

  • 假如闭包中的变量存储在栈内存中，那么栈的回收 会把处于栈顶的变量自动回收。所以闭包中的变量如果处于栈中那么变量被销毁后，闭包中的变量就没有了。所以闭包引用的变量是出于堆内存中的。

闭包的作用

  • 保护函数的私有变量不受外部的干扰。形成不销毁的栈内存。
  • 保存，把一些函数内的值保存下来。闭包可以实现方法和属性的私有化

闭包经典使用场景

    1. return 回一个函数
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var n = 10
function fn(){
    var n =20
    function f() {
       n++;
       console.log(n)
     }
    return f
}

var x = fn()
x() // 21

这里的 return f, f()就是一个闭包，存在上级作用域的引用。

    1. 函数作为参数
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var a = '林一一'
function foo(){
    var a = 'foo'
    function fo(){
        console.log(a)
    }
    return fo
}

function f(p){
    var a = 'f'
    p()
}
f(foo())
/* 输出
*   foo
/

使用 return fo 返回回来，fo() 就是闭包，f(foo()) 执行的参数就是函数 fo，因为 fo() 中的 a 的上级作用域就是函数foo()，所以输出就是foo

    1. IIFE（自执行函数）
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var n = '林一一';
(function p(){
    console.log(n)
})()
/* 输出
*   林一一
/

同样也是产生了闭包p()，存在 window下的引用 n。

    1. 循环赋值
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for(var i = 0; i<10; i++){
  (function(j){
       setTimeout(function(){
        console.log(j)
    }, 1000) 
  })(i)
}

因为存在闭包的原因上面能依次输出0~9，闭包形成了10个互不干扰的私有作用域。将外层的自执行函数去掉后就不存在外部作用域的引用了，输出的结果就是连续的 10。为什么会连续输出10，因为 JS 是单线程的遇到异步的代码不会先执行(会入栈)，等到同步的代码执行完 i++ 到 10时，异步代码才开始执行此时的 i=10 输出的都是 10。

    1. 使用回调函数就是在使用闭包
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window.name = '林一一'
setTimeout(function timeHandler(){
  console.log(window.name);
}, 100)
    1. 节流防抖
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// 节流
function throttle(fn, timeout) {
    let timer = null
    return function (...arg) {
        if(timer) return
        timer = setTimeout(() => {
            fn.apply(this, arg)
            timer = null
        }, timeout)
    }
}

// 防抖
function debounce(fn, timeout){
    let timer = null
    return function(...arg){
        clearTimeout(timer)
        timer = setTimeout(() => {
            fn.apply(this, arg)
        }, timeout)
    }
}
    1. 柯里化实现
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function curry(fn, len = fn.length) {
    return _curry(fn, len)
}

function _curry(fn, len, ...arg) {
    return function (...params) {
        let _arg = [...arg, ...params]
        if (_arg.length >= len) {
            return fn.apply(this, _arg)
        } else {
            return _curry.call(this, fn, len, ..._arg)
        }
    }
}

let fn = curry(function (a, b, c, d, e) {
    console.log(a + b + c + d + e)
})

fn(1, 2, 3, 4, 5)  // 15
fn(1, 2)(3, 4, 5)
fn(1, 2)(3)(4)(5)
fn(1)(2)(3)(4)(5)

使用闭包需要注意什么

容易导致内存泄漏。闭包会携带包含其它的函数作用域，因此会比其他函数占用更多的内存。过度使用闭包会导致内存占用过多，所以要谨慎使用闭包。

怎么检查内存泄露

  • performance 面板 和 memory 面板可以找到泄露的现象和位置

详细可以查看：js 内存泄漏场景、如何监控以及分析

经典面试题

  • for 循环和闭包(号称必刷题)
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var data = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  data[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}

data[0]();
data[1]();
data[2]()
/* 输出
    3
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    3
/

这里的 i 是全局下的 i，共用一个作用域，当函数被执行的时候这时的 i=3，导致输出的结构都是3。

  • 使用闭包改善上面的写法达到预期效果，写法1：自执行函数和闭包
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var data = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
    (function(j){
      setTimeout( data[j] = function () {
        console.log(j);
      }, 0)
    })(i)
}

data[0]();
data[1]();
data[2]()
  • 写法2：使用 let
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var data = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  data[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}

data[0]();
data[1]();
data[2]()

let 具有块级作用域，形成的3个私有作用域都是互不干扰的。

思考题和上面有何不同 (字节)

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var result = [];
var a = 3;
var total = 0;

function foo(a) {
    for (var i = 0; i < 3; i++) {
        result[i] = function () {
            total += i * a;
            console.log(total);
        }
    }
}

foo(1);
result[0]();  // 3
result[1]();  // 6
result[2]();  // 9

tip：这里也形成了闭包。total 被外层引用没有被销毁。

优点

  1. 实现私有变量和数据封装：通过闭包可以创建私有变量，只能在内部函数中访问和修改，外部无法直接访问。这样可以实现封装，隐藏数据细节，提高代码安全性。
  2. 保持数据的持久性：闭包使得内部函数可以持续访问外部函数的变量，即使外部函数已经执行完毕。这对于需要保持数据状态或延长变量生命周期的场景非常有用。
  3. 创建函数工厂和动态函数：通过闭包可以动态生成函数，每个函数都有自己的独立作用域和状态。这样可以创建函数工厂，根据不同的参数生成不同的函数。

缺点

  1. 内存占用：闭包会导致外部函数的作用域被内部函数引用而无法释放，可能导致内存占用过高。需要注意在不再需要使用闭包时，将其引用置为 null，释放内存。
  2. 性能影响：闭包涉及作用域链的查找，相比普通函数，闭包的执行速度可能较慢。因此，在性能敏感的场景中，过度使用闭包可能会影响代码执行效率。

作用

  1. 封装模块和实现私有成员：通过闭包可以创建模块，将相关的函数和数据封装在一起，避免全局命名冲突，实现模块化开发。
  2. 记忆和缓存：通过闭包可以实现记忆化函数，将函数的计算结果缓存起来，避免重复计算，提高性能。
  3. 回调函数和异步操作：闭包可以在异步操作中保持数据的状态，使回调函数能够访问异步操作完成后的结果。
  4. 实现函数柯里化和函数参数的延迟绑定：通过闭包可以实现函数柯里化，将多个参数的函数转化为接受单个参数的函数，方便函数的复用和组合。
  5. 实现特殊的编程模式和技术，如单例模式、函数式编程等。

结语

闭包这个经典面试题，在最近面试的时候，经常遇到，我回答的也不够完美。

所以这里整理一下，防止后续遇到相关的问题。

参考链接

闭包经典使用场景和含闭包必刷题

JavaScript 闭包 优缺点和作用的详细解释 - 掘金 (juejin.cn)

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