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深度解析JavaScript闭包：从原理到高级应用

news 来源：原创 2025/6/15 10:29:18

1. 闭包是什么？一个直观认识

闭包（Closure）是JavaScript中最强大也最容易让人困惑的特性之一。简单来说：

闭包是指有权访问另一个函数作用域中变量的函数，即使外部函数已经执行完毕。

1.1 从计数器问题理解闭包

假设我们需要实现一个计数器：

// 普通实现（存在问题）
let count = 0;
function increment() {count++;return count;
}
console.log(increment()); // 1
console.log(increment()); // 2

问题：count是全局变量，容易被意外修改。

闭包解决方案：

function createCounter() {let count = 0; // 局部变量return function() {count++;return count;};
}
const counter = createCounter();
console.log(counter()); // 1
console.log(counter()); // 2

此时count被完美保护在闭包中，外部无法直接访问。

2. 闭包的核心原理

2.1 作用域链（Scope Chain）

JavaScript的作用域规则：

函数在定义时就确定了它的作用域链
函数可以访问自身作用域 + 外层函数作用域 + 全局作用域的变量

function outer() {const x = 10;function inner() {console.log(x); // 访问outer的x}return inner;
}
const innerFn = outer();
innerFn(); // 输出10

关键点：inner函数记住了它被创建时的作用域链，即使outer已经执行完毕。

2.2 闭包的生命周期

function outer() {const largeData = new Array(1000000).fill("data"); // 大数据return function() {console.log("Closure is alive!");};
}
const closure = outer();

内存问题：largeData不会被释放，因为闭包保持着对它的引用！

3. 闭包的经典应用场景

3.1 数据封装（模拟私有变量）

function createPerson(name) {let _age = 0; // "私有"变量return {getName: () => name,getAge: () => _age,setAge: (age) => { _age = age; }};
}const person = createPerson("Alice");
console.log(person.getName()); // "Alice"
person.setAge(25);
console.log(person.getAge());  // 25
console.log(person._age);      // undefined（无法直接访问）

3.2 函数工厂

function powerFactory(exponent) {return function(base) {return Math.pow(base, exponent);};
}const square = powerFactory(2);
const cube = powerFactory(3);console.log(square(5)); // 25
console.log(cube(5));   // 125

3.3 事件处理中的闭包

function setupButtons() {const buttons = document.querySelectorAll('button');for (var i = 0; i < buttons.length; i++) {(function(index) {buttons[index].onclick = function() {console.log("Button " + index + " clicked");};})(i);}
}

问题解决：使用IIFE（立即执行函数）为每个按钮回调创建独立的作用域。

4. 高级闭包技巧

4.1 模块模式（Module Pattern）

const calculator = (function() {let _memory = 0; // 私有变量return {add: (x) => { _memory += x; },subtract: (x) => { _memory -= x; },getResult: () => _memory,clear: () => { _memory = 0; }};
})();calculator.add(10);
calculator.subtract(5);
console.log(calculator.getResult()); // 5
console.log(calculator._memory);    // undefined

4.2 记忆化（Memoization）

function memoize(fn) {const cache = {};return function(...args) {const key = JSON.stringify(args);if (cache[key]) {console.log("From cache");return cache[key];}const result = fn(...args);cache[key] = result;return result;};
}const factorial = memoize(function(n) {return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
});console.log(factorial(5)); // 计算
console.log(factorial(5)); // 从缓存读取

4.3 柯里化（Currying）

function curry(fn) {return function curried(...args) {if (args.length >= fn.length) {return fn.apply(this, args);} else {return function(...args2) {return curried.apply(this, args.concat(args2));};}};
}const sum = (a, b, c) => a + b + c;
const curriedSum = curry(sum);console.log(curriedSum(1)(2)(3)); // 6
console.log(curriedSum(1, 2)(3)); // 6

5. 闭包的陷阱与优化

5.1 内存泄漏

典型问题：

function createHeavyObject() {const bigData = new Array(1000000).fill("data");return function() {console.log("Leaking...");};
}const leakyFn = createHeavyObject();
// bigData不会被释放！

解决方案：

leakyFn = null; // 手动解除引用

5.2 循环中的闭包

经典问题：

for (var i = 0; i < 5; i++) {setTimeout(function() {console.log(i); // 全部输出5！}, 100);
}

解决方案：

// 方案1：使用let（块级作用域）
for (let i = 0; i < 5; i++) {setTimeout(() => console.log(i), 100);
}// 方案2：IIFE
for (var i = 0; i < 5; i++) {(function(j) {setTimeout(() => console.log(j), 100);})(i);
}

6. 闭包的底层原理

6.1 词法环境（Lexical Environment）

JavaScript引擎通过词法环境实现闭包：

每个函数执行时都会创建一个词法环境
词法环境包含：
- 环境记录（存储变量）
- 对外部词法环境的引用

function outer() {const x = 10;function inner() {console.log(x);}return inner;
}

inner的词法环境：

innerLexicalEnvironment = {EnvironmentRecord: {},Outer: outerLexicalEnvironment // 包含x=10
}

6.2 V8引擎的优化

现代JavaScript引擎（如V8）会对闭包进行优化：

逃逸分析：确定变量是否会被闭包引用
堆分配优化：避免不必要的闭包变量被保留

7. 面试常见闭包问题

Q1：以下代码输出什么？

for (var i = 0; i < 3; i++) {setTimeout(() => console.log(i), 1);
}

答案：3, 3, 3（因为var没有块级作用域）

Q2：如何用闭包实现私有方法？

function Car() {let speed = 0;function accelerate() {speed += 10;}return {getSpeed: () => speed,pressPedal: () => accelerate()};
}const myCar = Car();
myCar.pressPedal();
console.log(myCar.getSpeed()); // 10
console.log(myCar.speed);      // undefined