深入理解JavaScript系列(三): 作用域链与闭包

1.作用域链

1.创建时

函数的[[Scope]]属性包含这个函数被定义时它所有的域对象。

var name = 'scope1'; function tellScope() {    console.log(name); // [[Scope]] = [{name:'scope1'}]} function testScope() {    var name = 'scope2';    tellScope();} testScope(); // scope1

2）运行时

当某个函数被调用时,会创建一个执行环境(execution context)及相应的作用域链。然后,使用this、arguments 和其他命名参数的值来初始化函数的活动对象(activation object)。但在作用域链中,外部函数的活动对象始终处于第二位,外部函数的外部函数的活动对象处于第三位,...... 直至作用域链终点的全局执行环境。

function compare(value1, value2){    if (value1 < value2){        return -1;    } else if (value1 > value2){        return 1;    } else {        return 0;    }}var result = compare(5, 10);

这样就引出了两个性能方面的优化方式：

1.不使用with表达式

一般来说,一个运行期上下文的作用域链不会被改变。但是,有两种表达式可以在运行时临时改变运行期上下文作用域链。第一个是 with 表达式。 

function initUI(){with (document){ //avoid!var bd = body,links = getElementsByTagName_r("a"),i = 0,len = links.length;while(i < len){update(links[i++]);}getElementById("go-btn").onclick = function(){start();};bd.className = "active";}} 

当代码流执行到一个 with 表达式时,运行期上下文的作用域链被临时改变了。一个新的可变对象将被创建,它包含指定对象的所有属性。此对象被插入到作用域链的前端,意味着现在函数的所有局部变量都被推入第二个作用域链对象中,所以访问代价更高了 

通过将 document 对象传递给 with 表达式,一个新的可变对象容纳了 document 对象的所有属性,被插入到作用域链的前端。这使得访问 document 的属性非常快,但是访问局部变量的速度却变慢了,例如 bd 变量。正因为这个原因,最好不要使用 with 表达式。

在 JavaScript 中不只是 with 表达式人为地改变运行期上下文的作用域链,try-catch 表达式的 catch 子句具有相同效果。当 try 块发生错误时,程序流程自动转入 catch 块,并将异常对象推入作用域链前端的一个可变对象中。在 catch 块中,函数的所有局部变量现在被放在第二个作用域链对象中。例如:

try {methodThatMightCauseAnError();} catch (ex){     alert(ex.message); //scope chain is augmented here} 

只要 catch 子句执行完毕,作用域链就会返回到原来的状态。 

一个很好的模式是将错误交给一个专用函数来处理。例子如下:

try {methodThatMightCauseAnError();} catch (ex){handleError(ex); //delegate to handler method} 

handleError()函数是 catch 子句中运行的唯一代码。此函数以适当方法自由地处理错误,并接收由错误产生的异常对象。由于只有一条语句,没有局部变量访问,作用域链临时改变就不会影响代码的性能。 

2.将经常使用的对象成员,数组项,和域外变量存入局部变量中。然后,访问局部变量的速度会快于那些原始变量。 

如上例，只要简单地将 document 存储在一个局部变量中,就可以获得性能上的提升（ var doc = document）。 

2.闭包

1.什么是闭包，与作用域链的关系

闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数。创建闭包的常见方式,就是在一个函数内部创建另一个函数。

先来看一段代码：

function createComparisonFunction(propertyName) {        return function(object1, object2){            var value1 = object1[propertyName];            var value2 = object2[propertyName];            if (value1 < value2){                return -1;            } else if (value1 > value2){                return 1;            } else {                return 0;            }        };} //创建函数var compareNames = createComparisonFunction("name");//调用函数var result = compareNames({ name: "Nicholas" }, { name: "Greg" });//解除对匿名函数的引用(以便释放内存)compareNames = null; 

以及这两个函数的作用域链：

在另一个函数内部定义的函数会将包含函数(即外部函数)的活动对象添加到它的作用域链中。因此,在createComparisonFunction()函数内部定义的匿名函数的作用域链中,实际上将会包含外部函数createComparisonFunction()的活动对象。 

在匿名函数从 createComparisonFunction()中被返回后,它的作用域链被初始化为包含createComparisonFunction()函数的活动对象和全局变量对象。这样,匿名函数就可以访问在createComparisonFunction()中定义的所有变量。更为重要的是,createComparisonFunction()函数在执行完毕后,其活动对象也不会被销毁,因为匿名函数的作用域链仍然在引用这个活动对象。换句话说,当createComparisonFunction()函数返回后,其执行环境的作用域链会被销毁,但它的活动对象仍然会留在内存中;直到匿名函数被销毁后,createComparisonFunction()的活动对象才会被销毁。

2.闭包与变量

作用域链的这种配置机制引出了一个值得注意的副作用,即闭包只能取得包含函数中任何变量的最后一个值。 

function createFunctions(){    var result = new Array();    for (var i=0; i < 10; i++){        result[i] = function(){                          return i;                    };        }    return result;}

这个函数会返回一个函数数组。表面上看,似乎每个函数都应该返自己的索引值,即位置 0 的函数返回 0,位置 1 的函数返回 1,以此类推。但实际上,每个函数都返回 10。

因为每个函数的作用域链中都保存着 createFunctions()函数的活动对象,所以它们引用的都是同一个变量 i。

当createFunctions()函数返回后,变量 i 的值是 10,此时每个函数都引用着保存变量 i 的同一个变量对象,所以在每个函数内部 i 的值都是 10。但是,我们可以通过创建另一个匿名函数强制让闭包的行为符合预期,如下所示。

function createFunctions(){    var result = new Array();    for (var i=0; i < 10; i++){        result[i] = function(num){            return function(){                              return num;                           };}(i);                }     return result;}

在重写了前面的 createFunctions()函数后,每个函数就会返回各自不同的索引值了。

在这个版本中,我们没有直接把闭包赋值给数组,而是定义了一个匿名函数,并将立即执行该匿名函数的结果赋给数组。

这里的匿名函数有一个参数 num,也就是最终的函数要返回的值。在调用每个匿名函数时,我们传入了变量 i。

由于函数参数是按值传递的,所以就会将变量 i 的当前值复制给参数 num。而在这个匿名函数内部,又创建并返回了一个访问 num 的闭包。这样一来,result 数组中的每个函数都有自己num 变量的一个副本,因此就可以返回各自不同的数值了。