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摘要：閉包在計算機科學(xué)中，閉包是詞法閉包的簡稱，是引用了自由變量的函數(shù)。所以，有另一種說法認為閉包是由函數(shù)和與其相關(guān)的引用環(huán)境組合而成的實體。通過閉包完成了私有的成員和方法的封裝。
閉包
在計算機科學(xué)中，閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡稱，是引用了自由變量的函數(shù)。這個被引用的自由變量將和這個函數(shù)一同存在，即使已經(jīng)離開了創(chuàng)造它的環(huán)境也不例外。所以，有另一種說法認為閉包是由函數(shù)和與其相關(guān)的引用環(huán)境組合而成的實體。 --- 維基百科
其實這段引用已經(jīng)說明了閉包的本質(zhì)：引用了自由變量的函數(shù)，自由變量將和這個函數(shù)一同存在——這是理解閉包的關(guān)鍵。
一 原理解釋函數(shù)式編程語言的基礎(chǔ)是lambda演算，而閉包又是從函數(shù)式編程衍生而來。下面先從Lambda演算理解下函數(shù)式思維。（不感興趣可直接跳過）
Lambda演算非形式化的描述Lambda演算是一套用于研究函數(shù)定義、應(yīng)用和遞歸的形式系統(tǒng)。它包括一條變換規(guī)則（變量替換）和一條函數(shù)定義方式，Lambda演算之通用在于，任何一個可計算函數(shù)都能用這種形式來表達和求值。因而，它是等價于圖靈機的。盡管如此，Lambda演算強調(diào)的是變換規(guī)則的運用，而非實現(xiàn)它們的具體機器?？梢哉J為這是一種更接近軟件而非硬件的方式。Lambda演算對函數(shù)式編程語言有巨大的影響，比如Lisp和Haskell。
在lambda演算中，每個表達式都代表一個函數(shù)，這個函數(shù)有一個參數(shù)，并且返回一個值。不論是參數(shù)和返回值，也都是一個單參的函數(shù)。可以這么說，lambda演算中，只有一種“類型”，那就是這種單參函數(shù)。
注：在函數(shù)式編程語言中，函數(shù)可是一等公民。
函數(shù)是通過λ表達式匿名地定義的，這個表達式說明了此函數(shù)將對其參數(shù)進行什么操作。例如，“加2”函數(shù)f(x)= x + 2可以用lambda演算表示為λx.x + 2 (或者λy.y + 2，參數(shù)的取名無關(guān)緊要)
λ演算中函數(shù)只有一個參數(shù)，那有兩個參數(shù)的函數(shù)怎么表達呢？可以通過lambda演算這么表達：一個單一參數(shù)的函數(shù)的返回值又是一個單一參數(shù)的函數(shù)（閉包嗎？）。
例如，函數(shù)f(x, y) = x + y可以寫作：
λx.λy.x + y ----->λx. (λ y. + x y)
上面這個轉(zhuǎn)化就叫currying，它展示了，我們?nèi)绾螌崿F(xiàn)加法(假設(shè)+這個符號已經(jīng)具有相加的功能)。
其實就是我們現(xiàn)在意義上的閉包——你調(diào)用一個函數(shù)，這個函數(shù)返回另一個函數(shù)，返回的函數(shù)中存儲保留了調(diào)用函數(shù)的變量。currying是閉包的鼻祖。（如果理解困難，下面會用編程語言實現(xiàn)上面的演算）
閉包解釋閉包被廣泛使用于函數(shù)式編程語言，慢慢很多命令式語言也開始支持閉包。在函數(shù)中可以（嵌套）定義另一個函數(shù)時，如果內(nèi)部的函數(shù)引用了外部的函數(shù)的變量，則可能產(chǎn)生閉包。運行時，一旦外部的函數(shù)被執(zhí)行，一個閉包就形成了，閉包中包含了內(nèi)部函數(shù)的代碼，以及所需外部函數(shù)中的變量的引用。
典型的支持閉包的語言中，通常將函數(shù)當作第一類對象——在這些語言中，函數(shù)通常有下列特性：
- 可以將函數(shù)賦值給一個變量
- 函數(shù)可以作為參數(shù)傳遞
- 函數(shù)的返回值可以是一個函數(shù)
例如以下Scheme(Lisp的一個方言)代碼：
(define (f x) (lambda (y) (+ x y)))
在這個例子中，lambda表達式(lambda (y) (+ x y))出現(xiàn)在函數(shù)f中。當這個lambda表達式被執(zhí)行時，Scheme創(chuàng)造了一個包含此表達式以及對x變量的引用的閉包，其中x變量在lambda表達式中是自由變量。
下面是用ECMAScript (JavaScript)寫的同一個例子：
function f(x){
return function(y) {
return x + y;
};
}
其中f返回的匿名函數(shù)與其自由變量x組成了一個閉包。
上述代碼在nodeJS環(huán)境中執(zhí)行：
console.log( (f(7)) (2) ); //9
首先用第一個參數(shù)（7）代替最外層函數(shù)的參數(shù)（x），然后用第二個參數(shù)（2）代替第二層函數(shù)的參數(shù)（y），最終得到計算結(jié)果。
注意：這個運算執(zhí)行了兩個函數(shù)：f和匿名函數(shù)。f的作用域為(f 7)，這就是說，當(f 7)執(zhí)行后，f這個函數(shù)就結(jié)束了，而x是f的私有變量，理論上x應(yīng)該被釋放了，然后x在f函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后并沒有被釋放，而是繼續(xù)被匿名函數(shù)繼續(xù)使用。支持這種機制的語言稱為支持閉包機制（在函數(shù)中可以（嵌套）定義另一個函數(shù)時，如果內(nèi)部的函數(shù)引用了外部函數(shù)的變量，即使已經(jīng)離開了外部函數(shù)的環(huán)境，自由變量（外部函數(shù)的變量）也和內(nèi)部函數(shù)一同存在，則產(chǎn)生閉包）。
二 閉包的實現(xiàn)通過上面的原理解釋我們提出了這樣一個問題（雖然這樣的問題不干擾你理解閉包）：
如果一個函數(shù)定義在棧中，那么當函數(shù)返回時，定義在函數(shù)中的局部變量就不復(fù)存在了， 那為什么內(nèi)部的函數(shù)可以訪問外部函數(shù)的變量？即使外部函數(shù)執(zhí)行完，外部函數(shù)的變量也能和內(nèi)部函數(shù)一同存在？
下面以JavaScript閉包實現(xiàn)舉例。
javascript
上面是一個使用閉包的簡單示例，代碼執(zhí)行完畢后，函數(shù)對象并不會被垃圾回收機制回收1，函數(shù)內(nèi)的臨時變量能夠得以長期存在，而這個變量只能夠被閉包函數(shù)修改，在外部是無法訪問和修改的。（這個其實前面已經(jīng)說過，這里有點啰嗦）
JavaScript中將作用域鏈描述為一個對象列表，不是綁定的棧。每次調(diào)用JavaScript函數(shù)的時候（函數(shù)也是對象），都會為之創(chuàng)建一個新的對象用來保存局部變量，把這個對象添加至作用域鏈中。
每個函數(shù)關(guān)聯(lián)都有一個執(zhí)行上下文場景(Execution Context) ，然后執(zhí)行環(huán)境會創(chuàng)建一個活動對象(call object)，該對象包含了兩個重要組件，環(huán)境記錄，和外部引用(指針)。環(huán)境記錄包含了函數(shù)內(nèi)部聲明的局部變量和參數(shù)變量，外部引用指向了外部函數(shù)對象的上下文執(zhí)行場景。這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了一個單向的鏈表，每個引用都指向外層的上下文場景。最后形成如下圖的結(jié)構(gòu)：
注：此圖盜用，此圖網(wǎng)站已不能打開。
如上圖和代碼所示：a返回函數(shù)b的引用給c，函數(shù)b的作用域鏈包含了對函數(shù)a的活動對象的引用，也就是說b可以訪問到a中定義的所有變量和函數(shù)。函數(shù)b被c引用，函數(shù)b又依賴函數(shù)a，因此函數(shù)a在返回后不會被GC回收。
三 閉包的作用以上述代碼為例：
- 保護函數(shù)內(nèi)的變量安全：函數(shù)a中i只有函數(shù)b才能訪問，而無法通過其他途徑訪問到，因此保護了i的安全；
- 在內(nèi)存中維持一個變量：函數(shù)a中i的一直存在于內(nèi)存中，因此每次執(zhí)行c()，都會給i自加1；
- 通過保護變量的安全實現(xiàn)JS私有屬性和私有方法（不能被外部訪問）。
Singleton 單件：（盜用理解Javascript的閉包的例子）
var singleton = function () {
var privateVariable;
function privateFunction(x) {
...privateVariable...
}
return {
firstMethod: function (a, b) {
...privateVariable...
},
secondMethod: function (c) {
...privateFunction()...
}
};
}();
這個單件通過閉包來實現(xiàn)。通過閉包完成了私有的成員和方法的封裝。匿名主函數(shù)返回一個對象。對象包含了兩個方法，方法1可以方法私有變量，方法2訪問內(nèi)部私有函數(shù)。需要注意的地方是匿名主函數(shù)結(jié)束的地方的"()’，如果沒有這個"()’就不能產(chǎn)生單件。因為匿名函數(shù)只能返回了唯一的對象，而且不能被其他地方調(diào)用。這個就是利用閉包產(chǎn)生單件的方法。
四 概念混淆之匿名函數(shù)匿名函數(shù)指的是沒有函數(shù)名稱的函數(shù)，它和閉包沒有關(guān)系，只是閉包中函數(shù)可以通過匿名函數(shù)編寫，當然匿名函數(shù)不止會出現(xiàn)在閉包中。
如下面一個javascript代碼示例：
var f = function(name){
//函數(shù)體
};
函數(shù)表達式是創(chuàng)建了一個匿名函數(shù)，然后將匿名函數(shù)賦值給一個變量f。
參考理解Javascript的閉包
閉包漫談（從抽象代數(shù)及函數(shù)式編程角度）
維基百科-閉包
維基百科-λ演算
編程語言的基石——Lambda calculus
注：Javascript的垃圾回收機制:
在Javascript中，如果一個對象不再被引用，那么這個對象就會被GC回收。如果兩個對象互相引用，而不再被第3者所引用，那么這兩個互相引用的對象也會被回收。因為函數(shù)a被b引用，b又被a外的c引用，這就是為什么函數(shù)a執(zhí)行后不會被回收的原因。??
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摘要：大名鼎鼎的閉包面試必問。閉包的作用是什么?？吹介]包在哪了嗎閉包到底是什么五年前，我也被這個問題困擾，于是去搜了并總結(jié)下來。關(guān)于閉包的謠言閉包會造成內(nèi)存泄露錯。閉包里面的變量明明就是我們需要的變量，憑什么說是內(nèi)存泄露這個謠言是如何來的因為。 本文為饑人谷講師方方原創(chuàng)文章，首發(fā)于 前端學(xué)習(xí)指南。 大名鼎鼎的閉包！面試必問。請用自己的話簡述 什么是「閉包」。 「閉包」的作用是什么。 首先...
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