JavaScript中闭包的概念与其造成的性能问题

定义

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（另外一个函数作用域中的变量）的函数。

我的理解：如果一个函数没有访问任何外部作用域的变量或方法，那么它其实是拥有闭包特性的，因为在 JavaScript 中，每个函数都可以理解为对其创建时所处作用域的引用。从这个角度来说，即使普通函数本身并没有捕获外部变量，但它们仍然与词法作用域相关联，所以我们可以"轻微地"说它是闭包。 但是它没有表达出闭包的特点，也就是访问父级作用域的变量，所以我们一般不把一个没有引用外部变量的函数称为是闭包的。

闭包的作用

封装变量

闭包可以用于创建私有变量和方法。内部函数可以访问外部函数中的变量，但外部作用域无法访问内部函数中的变量。这种机制可以用来创建封装的、私有的状态和行为。

function counter() {
    let count = 0;

    return {
        increment: function() {
            count++;
        },
        display: function() {
            console.log(count);
        }
    };
}

let counter1 = counter();
counter1.increment();
counter1.display(); // 输出: 1

class语法糖中的private私有变量也是用这种方式去定义的：

保存状态

闭包允许函数记住它被创建时的作用域。这对于在事件处理程序中保存状态或跟踪对象的状态非常有用。

function createCounter() {
    let count = 0;
    return function() {
        count++;
        console.log(count);
    };
}

let counter = createCounter();
counter(); // 输出: 1
counter(); // 输出: 2

避免全局变量污染

通过使用闭包，可以减少全局作用域中的变量污染。

(function() {
    let privateVar = 10;
    // 代码块内的变量对外部不可见
})();

// 这里无法访问 privateVar

存在的问题

内存泄漏

闭包中的变量不会被垃圾回收，即使函数执行完毕，它仍然保留对外部作用域的引用。如果闭包持有大量数据或者在循环中被频繁创建，可能导致内存泄漏。

function setupCounter() {
    let count = 0;
    let increment = function() {
        count++;
        console.log(count);
    };
    return increment;
}

let counter = setupCounter();
// 多次调用 setupCounter 后，并未释放相关资源

避免方法：在不再需要使用闭包的时候，手动将闭包变量设为null，以便释放其引用。此外，可以尽量减少闭包的创建，或者考虑在循环中使用闭包时，仔细处理变量的作用域和生命周期。

function setupCounter() {
    let count = 0;
    let increment = function() {
        count++;
        console.log(count);
    };
    let cleanUp = function() {
        count = null; // 手动释放引用
        increment = null; // 清空引用
    };
    // 在不再需要使用闭包时手动调用 cleanUp
    return {
        increment: increment,
        cleanUp: cleanUp
    };
}

意外的变量共享

function createIncrementFunctions() {
    let increments = [];
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
        increments[i] = function() {
            console.log(i); // 意外共享变量 i
        };
    }
    return increments;
}
let myIncrements = createIncrementFunctions();
for (let j = 0; j < 5; j++) {
    myIncrements[j]();
}

在上面代码中，执行完createIncrementFunctions后，increments数组中的函数都形成了闭包，都能访问到createIncrementFunctions作用域下的变量i，然后这个i此时已经变为了5，所以在访问increments数组中存储的每个函数时，都访问到已经改变的变量i，要解决这个问题一般有两个方法：使用自执行函数或使用let定义变量i，本质上都是为了在每次为increments[i]赋值的时候创建一个新的作用域，让每个i对应的函数都能访问到自己作用域上的i，代码如下：

function createIncrementFunctions() {
    let increments = [];
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
        increments[i] = (function(num) {
            return function() {
                console.log(num); // 通过立即执行函数保存变量的值
            };
        })(i);
    }
    return increments;
}

其实大家使用自执行函数纯粹是为了代码方便好看，改为普通函数写法如下：

function createIncrementFunctions() {
  let increments = [];
  for (var i = 0; i < 5; i++) {
    function fn(num) {
      return function () {
        console.log(num); // 通过立即执行函数保存变量的值
      };
    }
    increments[i] = fn(i)
  }
  return increments;
}

其实就是在利用fn返回的函数的闭包特性，让5次赋值每次都形成了num变量的引用，从而在内存中保留了5个不同的作用域。 但是，如果我们在处理一组很大的数据，需要循环几十万次，那么岂不是要在内存中保留几十万个作用域？那势必会造成性能问题。

性能问题

function createFunctionsArray() {
  let functions = [];
  for (let i = 0; i < 100000; i++) {
    functions[i] = function () {
      // 一些逻辑
      console.log(i)
    };
  }
  return functions;
}
let funcs = createFunctionsArray();
funcs[3](); // 3

当我们在10w次的for循环中产生了闭包，浏览器中的JS使用内存将会非常大，我们可以右击Chrome标签栏打开任务管理器，就可以查看当前标签的性能指标 Document222页面是10w次循环中加入闭包函数的内存占用，Document111页面是10w次循环中没有加入闭包函数的内存占用 那如果我们使用箭头函数来实现这个功能呢，还会有这么大的内存占用吗？笔者把Document111改为箭头函数实现

function createFunctionsArray() {
  let functions = [];
  function createFunction(value) {
    return () => {
      console.log(value);
    };
  }
  for (let i = 0; i < 100000; i++) {
    functions[i] = createFunction(i);
  }
  return functions;
}
let funcs = createFunctionsArray();

可以看到内存占用还是那么大，因为箭头函数虽然没有闭包这个概念，但是他会保留当前的作用域，所以这个时候还是创建了10w个作用域。这个例子再次提醒我们，不管是否闭包，在JS中时刻都可能有内存泄露的风险，在进行大规模数据处理的时候一定要做好性能评估。

总结

合理利用闭包可以帮我们实现很多功能，但是要小心闭包造成的各种问题，特别是性能问题。

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