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理解运用JS的闭包、高阶函数、柯里化

发布时间:2023-09-06 02:08责任编辑:傅花花关键词:闭包

一、闭包

1. 闭包的概念

闭包与执行上下文、环境、作用域息息相关

执行上下文

执行上下文是用于跟踪运行时代码求值的一个规范设备,从逻辑上讲,执行上下文是用执行上下文栈(栈、调用栈)来维护的。

代码有几种类型:全局代码、函数代码、eval代码和模块代码;每种代码都是在其执行上下文中求值。

当函数被调用时,就创建了一个新的执行上下文,并被压到栈中 - 此时,它变成一个活动的执行上下文。当函数返回时,此上下文被从栈中弹出

function recursive(flag) { ??// Exit condition. ?if (flag === 2) { ???return; ?} ??// Call recursively. ?recursive(++flag);} // Go.recursive(0);

调用另一个上下文的上下文被称为调用者(caller)。被调用的上下文相应地被称为被调用者(callee),在这段代码中,recursive 既是调用者,又是被调用者

对应的执行上下文栈

通常,一个上下文的代码会一直运行到结束。然而在异步处理的 Generator中,是特殊的。

一个Generator函数可能会挂起其正在执行的上下文,并在结束前将其从栈中删除。一旦Generator再次激活,它上下文就被恢复,并再次压入栈中

function *g() { ???yield 1; ???yield 2; ???????}var f = g();f.next();f.next();

yield 语句将值返回给调用者,并弹出上下文。而在调用 next 时,同一个上下文被再次压入栈中,并恢复

环境

每个执行上下文都有一个相关联的词法环境

可以把词法环境定义为一个在作用域中的变量、函数和类的仓库,每个环境有一个对可选的父环境的引用

比如这段代码中的全局上下文与foo函数的上下文对应的环境

let x = 10;let y = 20; function foo(z) { ?let x = 100; ?return x + y + z;} foo(30); // 150

作用域

当一个执行上下文被创建时,就与一个特定的作用域(代码域 realm)关联起来。这个作用域为该上下文提供全局环境(此“全局”并非常规意义上的全局,只是一种提供上下文栈调用的意思)

静态作用域

如果一个语言只通过查找源代码,就可以判断绑定在哪个环境中解析,那么该语言就实现了静态作用域。所以,一般也可称作词法作用域。

在环境中引用函数,同时改函数也引用着环境。静态作用域是通过捕获函数创建所在的环境来实现的。

如图,全局环境引用了foo函数,foo函数也引用着全局环境

自由变量

一个既不是函数的形参,也不是函数的局部变量的变量

function testFn() { ??var localVar = 10; ??function innerFn(innerParam) { ???alert(innerParam + localVar); ?} ??return innerFn;}

对于innerFn 函数来说,localVar 就属于自由变量

闭包

闭包是代码块和创建该代码块的上下文中数据的组合,是函数捕获它被定义时所在的环境(闭合环境)。

在JS中,函数是属于一等公民(first-class)的,一般来说代码块即是函数的意思(暂不考虑ES6的特殊情况)

所以,闭包并不仅是一个函数,它是一个环境,这个环境中保存了一些相关的数据及指针引用。

理论上来说,所有的函数都是闭包。

因为它们都在创建的时候就将上层上下文的数据保存起来了。哪怕是简单的全局变量也是如此,因为函数中访问全局变量就相当于是在访问自由变量,这个时候使用的是最外层的作用域

而从实现的角度上看,并不完全遵循理论,但也又两点依据,符合其一即可称作闭包

在代码中引用了自由变量

使创建它的上下文已经销毁,它仍然存在(比如,内部函数从父函数中返回)

更多相关概念可以查看 这个系列

2. 闭包的特性

  • 函数嵌套函数
  • 函数内部可以引用外部的参数和变量
  • 参数和变量不会被垃圾回收机制回收

一般来说,闭包形式上来说有嵌套的函数,其可引用外部的参数和变量(自由变量),且在其上下文销毁之后,仍然存在(不会被垃圾回收机制回收)

3. 闭包的优点

  • 使一个变量长期驻扎在内存中
  • 避免全局变量的污染
  • 作为私有成员的存在

按照特性,闭包有着对应的优点

比如创建一个计数器,常规来说我们可以使用类

function Couter() { ???this.num = 0;}Couter.prototype = { ???constructor: Couter, ???????// 增 ???up: function() { ???????this.num++; ???}, ???????// 减 ???down: function() { ???????this.num--; ???}, ???????// 获取 ???getNum: function() { ???????console.log(this.num); ???}};var c1 = new Couter();c1.up();c1.up();c1.getNum(); // 2var c2 = new Couter();c2.down();c2.down();c2.getNum(); // -2

这挺好的,我们也可以用闭包的方式来实现

function couter() { ???var num = 0; ???return { ???????// 增 ???????up: function() { ???????????num++; ???????}, ???????// 减 ???????down: function() { ???????????num--; ???????}, ???????// 获取 ???????getNum: function() { ???????????console.log(num); ???????} ???};}var c1 = couter();c1.up();c1.up();c1.getNum(); // 2var c2 = couter();c2.down();c2.down();c2.getNum(); // -2

可以看到,虽然couter函数的上下文被销毁了,num仍保存在内存中

在很多设计模式中,闭包都充当着很重要的角色,

4. 闭包的缺点

闭包的缺点,更多地是在内存性能的方面。

由于变量长期驻扎在内存中,在复杂程序中可能会出现内存不足,但这也不算非常严重,我们需要在内存使用与开发方式上做好取舍。在不需要的时候清理掉变量

在某些时候(对象与DOM存在互相引用,GC使用引用计数法)会造成内存泄漏,要记得在退出函数前清理变量

window.onload = function() { ????var elem = document.querySelector(‘.txt‘); ?????????// elem的onclick指向了匿名函数,匿名函数的闭包也引用着elem ????elem.onclick = function() { ?????????console.log(this.innerHTML); ????}; ????// 清理 ????elem = null;}; ???

内存泄漏相关的东西,这里就不多说了,之后再整理一篇

除此之外,由于闭包中的变量可以在函数外部进行修改(通过暴露出去的接口方法),所有不经意间也内部的变量会被修改,所以也要注意

5. 闭包的运用

闭包有很广泛的使用场景

常见的一个问题是,这段代码输出什么

var func = [];for (var i = 0; i < 5; ++i) { ???func[i] = function() { ???????console.log(i); ???}}func[3](); // 5

由于作用域的关系,最终输出了5

稍作修改,可以使用匿名函数立即执行与闭包的方式,可输出正确的结果

for (var i = 0; i < 5; ++i) { ???(function(i) { ???????func[i] = function() { ???????????console.log(i); ???????} ????})(i); ?}func[3](); // 3for (var i = 0; i < 5; ++i) { ???(function() { ???????var n = i; ???????func[i] = function() { ???????????console.log(n); ???????} ????})(); ?}func[3](); // 3for (var i = 0; i < 5; ++i) { ???func[i] = (function(i) { ???????return function() { ???????????console.log(i); ???????} ???})(i);}func[3](); // 3

二、高阶函数

高阶函数(high-order function 简称:HOF),咋一听起来那么高级,满足了以下两点就可以称作高阶函数了

  • 函数可以作为参数被传递
  • 函数可以作为返回值输出

在维基中的定义是

  • 接受一个或多个函数作为输入
  • 输出一个函数

可以将高阶函数理解为函数之上的函数,它很常用,比如常见的

var getData = function(url, callback) { ???$.get(url, function(data){ ???????callback(data); ???});}

或者在众多闭包的场景中都使用到

比如 防抖函数(debounce)与节流函数(throttle)

Debounce

防抖,指的是无论某个动作被连续触发多少次,直到这个连续动作停止后,才会被当作一次来执行

比如一个输入框接受用户不断输入,输入结束后才开始搜索

以页面滚动作为例子,可以定义一个防抖函数,接受一个自定义的 delay值,作为判断停止的时间标识

// 函数防抖,频繁操作中不处理,直到操作完成之后(再过 delay 的时间)才一次性处理function debounce(fn, delay) { ???delay = delay || 200; ???????var timer = null; ???return function() { ???????var arg = arguments; ?????????????????// 每次操作时,清除上次的定时器 ???????clearTimeout(timer); ???????timer = null; ???????????????// 定义新的定时器,一段时间后进行操作 ???????timer = setTimeout(function() { ???????????fn.apply(this, arg); ???????}, delay); ???}};var count = 0;window.onscroll = debounce(function(e) { ???console.log(e.type, ++count); // scroll}, 500);

滚动页面,可以看到只有在滚动结束后才执行

Throttle

节流,指的是无论某个动作被连续触发多少次,在定义的一段时间之内,它仅能够触发一次

比如resize和scroll时间频繁触发的操作,如果都接受了处理,可能会影响性能,需要进行节流控制

以页面滚动作为例子,可以定义一个节流函数,接受一个自定义的 delay值,作为判断停止的时间标识

需要注意的两点

要设置一个初始的标识,防止一开始处理就被执行了,同时在最后一次处理之后,也需要重新置位

也要设置定时器处理,防止两次动作未到delay值,最后一组动作触发不了

// 函数节流,频繁操作中间隔 delay 的时间才处理一次function throttle(fn, delay) { ???delay = delay || 200; ???????var timer = null; ???// 每次滚动初始的标识 ???var timestamp = 0; ???return function() { ???????var arg = arguments; ???????var now = Date.now(); ???????????????// 设置开始时间 ???????if (timestamp === 0) { ???????????timestamp = now; ???????} ???????????????clearTimeout(timer); ???????timer = null; ???????????????// 已经到了delay的一段时间,进行处理 ???????if (now - timestamp >= delay) { ???????????fn.apply(this, arg); ???????????timestamp = now; ???????} ???????// 添加定时器,确保最后一次的操作也能处理 ???????else { ???????????timer = setTimeout(function() { ???????????????fn.apply(this, arg); ???????????????// 恢复标识 ???????????????timestamp = 0; ???????????}, delay); ???????} ???}};var count = 0;window.onscroll = throttle(function(e) { ???console.log(e.type, ++count); // scroll}, 500);

三、柯里化

柯里化(Currying),又称为部分求值,是把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数,并且返回一个新的函数的技术,新函数接受余下参数并返回运算结果。

比较经典的例子是

实现累加  add(1)(2)(3)(4)

第一种方法即是使用回调嵌套

function add(a) { ???// 疯狂的回调 ???return function(b) { ???????return function(c) { ???????????return function(d) { ??????????????????// return a + b + c + d; ??????????????????return [a, b, c, d].reduce(function(v1, v2) { ??????????????????????return v1 + v2; ??????????????????}); ???????????} ???????} ???}}console.log(add(1)(2)(3)(4)); // 10

既不优雅也不好扩展

修改两下,让它支持不定的参数数量

function add() { ???var args = [].slice.call(arguments); ???????// 用以存储更新参数数组 ???function adder() { ???????var arg = [].slice.call(arguments); ???????args = args.concat(arg); ???????????????// 每次调用,都返回自身,取值时可以通过内部的toString取到值 ???????return adder; ???} ???????// 指定 toString的值,用以隐示取值计算 ???adder.toString = function() { ???????return args.reduce(function(v1, v2) { ???????????return v1 + v2; ???????}); ???}; ???return adder;}console.log(add(1, 2), add(1, 2)(3), add(1)(2)(3)(4)); // 3 6 10

上面这段代码,就能够实现了这个“柯里化”

需要注意的两个点是

  • arguments并不是真正的数组,所以不能使用数组的原生方法(如 slice)
  • 在取值时,会进行隐示的求值,即先通过内部的toString()进行取值,再通过 valueOf()进行取值,valueOf优先级更高,我们可以进行覆盖初始的方法

当然,并不是所有类型的toString和toValue都一样,Number、String、Date、Function 各种类型是不完全相同的,本文不展开

上面用到了call 方法,它的作用主要是更改执行的上下文,类似的还有apply,bind 等

我们可以试着自定义一个函数的 bind方法,比如

var obj = { ???num: 10, ???getNum: function(num) { ???????console.log(num || this.num); ???}};var o = { ???num: 20};obj.getNum(); // 10obj.getNum.call(o, 1000); // 1000obj.getNum.bind(o)(20); // 20// 自定义的 bind 绑定Function.prototype.binder = function(context) { ???var fn = this; ???var args = [].slice.call(arguments, 1); ???return function() { ???????return fn.apply(context, args); ???};};obj.getNum.binder(o, 100)(); // 100

上面的柯里化还不够完善,假如要定义一个乘法的函数,就得再写一遍长长的代码

需要定义一个通用currying函数,作为包装

// 柯里化function curry(fn) { ???var args = [].slice.call(arguments, 1); ???????function inner() { ???????var arg = [].slice.call(arguments); ???????args = args.concat(arg); ???????return inner; ???} ???inner.toString = function() { ???????return fn.apply(this, args); ???}; ???return inner;}function add() { ???return [].slice.call(arguments).reduce(function(v1, v2) { ???????return v1 + v2; ???});}function mul() { ???return [].slice.call(arguments).reduce(function(v1, v2) { ???????return v1 * v2; ???});}var curryAdd = curry(add);console.log(curryAdd(1)(2)(3)(4)(5)); // 15var curryMul = curry(mul, 1);console.log(curryMul(2, 3)(4)(5)); // 120

看起来就好多了,便于扩展

不过实际上,柯里化的应用中,不定数量的参数场景比较少,更多的情况下的参数是固定的(常见的一般也就两三个)

// 柯里化function curry(fn) { ???var args = [].slice.call(arguments, 1), ???????// 函数fn的参数长度 ???????fnLen = fn.length; ???????// 存储参数数组,直到参数足够多了,就调用 ???function inner() { ???????var arg = [].slice.call(arguments); ???????args = args.concat(arg); ???????if (args.length >= fnLen) { ???????????return fn.apply(this, args); ???????} else { ???????????return inner; ???????} ???} ???return inner;}function add(a, b, c, d) { ???return a + b + c + d;}function mul(a, b, c, d) { ???return a * b * c * d;}var curryAdd = curry(add);console.log(curryAdd(1)(2)(3)(4)); // 10var curryMul = curry(mul, 1);console.log(curryMul(2, 3)(4)); // 24

上面定义的 add方法中,接受4个参数

在我们currying函数中,接受这个add方法,并记住这个方法需要接受的参数数量,存储传入的参数,直到符合数量要求时,便进行调用处理。

反柯里化

反柯里化,将柯里化过后的函数反转回来,由原先的接受单个参数的几个调用转变为接受多个参数的单个调用

一种简单的实现方法是:将多个参数一次性传给柯里化的函数,因为我们的柯里化函数本身就支持多个参数的传入处理,反柯里化调用时,仅使用“一次调用”即可。

结合上方的柯里化代码,反柯里化代码如下

// 反柯里化function uncurry(fn) { ???var args = [].slice.call(arguments, 1); ???return function() { ???????var arg = [].slice.call(arguments); ???????????????args = args.concat(arg); ???????return fn.apply(this, args); ???}}var uncurryAdd = uncurry(curryAdd);console.log(uncurryAdd(1, 2, 3, 4)); // 10var uncurryMul = uncurry(curryMul, 2);console.log(uncurryMul(3, 4)); // 24

参考资料:

JavaScript. The Core: 2nd Edition

JavaScript:核心 - 第二版(译)

ECMA-262-3 in detail. Chapter 6. Closures.

理解运用JS的闭包、高阶函数、柯里化

原文地址:https://www.cnblogs.com/kuruma/p/9426804.html

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