Замыкания

Замыкание — это комбинация функции и лексического окружения, в котором эта функция была определена. Другими словами, замыкание даёт вам доступ к Scope (en-US) внешней функции из внутренней функции. В JavaScript замыкания создаются каждый раз при создании функции, во время её создания.

Лексическая область видимости

Рассмотрим следующий пример:

function init() {
    var name = "Mozilla"; // name - локальная переменная, созданная в init
    function displayName() { // displayName() - внутренняя функция, замыкание
        alert (name); // displayName() использует переменную, объявленную в родительской функции
    }
    displayName();
}
init();

init() создаёт локальную переменную name и определяет функцию displayName(). displayName() — это внутренняя функция — она определена внутри init() и доступна только внутри тела функции init(). Обратите внимание, что функция displayName() не имеет никаких собственных локальных переменных. Однако, поскольку внутренние функции имеют доступ к переменным внешних функций, displayName() может иметь доступ к переменной name, объявленной в родительской функции init().

Эмуляция частных (private) методов с помощью замыканий

Языки вроде Java позволяют нам объявлять частные (private) методы . Это значит, что они могут быть вызваны только методами того же класса, в котором объявлены.

JavaScript не имеет встроенной возможности сделать такое, но это можно эмулировать с помощью замыкания. Частные методы полезны не только тем, что ограничивают доступ к коду, это также мощное средство глобальной организации пространства имён, позволяющее не засорять публичный интерфейс вашего кода внутренними методами классов.

Код ниже иллюстрирует, как можно использовать замыкания для определения публичных функций, которые имеют доступ к закрытым от пользователя (private) функциям и переменным. Такая манера программирования называется модульное программирование

var Counter = (function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  };
})();

alert(Counter.value()); /* Alerts 0 */
Counter.increment();
Counter.increment();
alert(Counter.value()); /* Alerts 2 */
Counter.decrement();
alert(Counter.value()); /* Alerts 1 */

Тут много чего поменялось. В предыдущем примере каждое замыкание имело свой собственный контекст исполнения (окружение). Здесь мы создаём единое окружение для трёх функций: Counter.increment, Counter.decrement, и Counter.value.

Единое окружение создаётся в теле анонимной функции, которая исполняется в момент описания. Это окружение содержит два приватных элемента: переменную privateCounter и функцию changeBy(val). Ни один из этих элементов не доступен напрямую, за пределами этой самой анонимной функции. Вместо этого они могут и должны использоваться тремя публичными функциями, которые возвращаются анонимным блоком кода (anonymous wrapper), выполняемым в той же анонимной функции.

Эти три публичные функции являются замыканиями, использующими общий контекст исполнения (окружение). Благодаря механизму lexical scoping в Javascript, все они имеют доступ к переменной privateCounter и функции changeBy.

Заметьте, мы описываем анонимную функцию, создающую счётчик, и тут же запускаем её, присваивая результат исполнения переменной Counter. Но мы также можем не запускать эту функцию сразу, а сохранить её в отдельной переменной, чтобы использовать для дальнейшего создания нескольких счётчиков вот так:

var makeCounter = function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  }
};

var Counter1 = makeCounter();
var Counter2 = makeCounter();
alert(Counter1.value()); /* Alerts 0 */
Counter1.increment();
Counter1.increment();
alert(Counter1.value()); /* Alerts 2 */
Counter1.decrement();
alert(Counter1.value()); /* Alerts 1 */
alert(Counter2.value()); /* Alerts 0 */

Заметьте, что счётчики работают независимо друг от друга. Это происходит потому, что у каждого из них в момент создания функцией makeCounter() также создавался свой отдельный контекст исполнения (окружение). То есть приватная переменная privateCounter в каждом из счётчиков это действительно отдельная, самостоятельная переменная.

Используя замыкания подобным образом, вы получаете ряд преимуществ, обычно ассоциируемых с объектно-ориентированным программированием, таких как изоляция и инкапсуляция.

Создание замыканий в цикле: Очень частая ошибка

До того, как в версии ECMAScript 6 ввели ключевое слово let, постоянно возникала следующая проблема при создании замыканий внутри цикла. Рассмотрим пример:

<p id="help">Helpful notes will appear here</p>
<p>E-mail: <input type="text" id="email" name="email"></p>
<p>Name: <input type="text" id="name" name="name"></p>
<p>Age: <input type="text" id="age" name="age"></p>
function showHelp(help) {
  document.getElementById('help').innerHTML = help;
}

function setupHelp() {
  var helpText = [
      {'id': 'email', 'help': 'Ваш адрес e-mail'},
      {'id': 'name', 'help': 'Ваше полное имя'},
      {'id': 'age', 'help': 'Ваш возраст (Вам должно быть больше 16)'}
    ];

  for (var i = 0; i < helpText.length; i++) {
    var item = helpText[i];
    document.getElementById(item.id).onfocus = function() {
      showHelp(item.help);
    }
  }
}

setupHelp();

Вот это работает как следует. Вместо того, чтобы делить на всех одно окружение, функция makeHelpCallback создаёт каждому из замыканий своё собственное, в котором переменная item указывает на правильный элемент массива helpText.

Соображения по производительности

Не нужно без необходимости создавать функции внутри функций в тех случаях, когда замыкания не нужны. Использование этой техники увеличивает требования к производительности как в части скорости, так и в части потребления памяти.

Как пример, при написании нового класса есть смысл помещать все методы в прототип его объекта, а не описывать их в тексте конструктора. Если сделать по-другому, то при каждом создании объекта для него будет создан свой экземпляр каждого из методов, вместо того, чтобы наследовать их из прототипа.

Давайте рассмотрим не очень практичный, но показательный пример:

function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
  this.getName = function() {
    return this.name;
  };

  this.getMessage = function() {
    return this.message;
  };
}

Поскольку вышеприведённый код никак не использует преимущества замыканий, его можно переписать следующим образом:

function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype = {
  getName: function() {
    return this.name;
  },
  getMessage: function() {
    return this.message;
  }
};

Методы вынесены в прототип. Тем не менее, переопределять прототип — само по себе является плохой привычкой, поэтому давайте перепишем всё так, чтобы новые методы просто добавились к уже существующему прототипу.

function MyObject(name, message) {
  this.name = name.toString();
  this.message = message.toString();
}
MyObject.prototype.getName = function() {
  return this.name;
};
MyObject.prototype.getMessage = function() {
  return this.message;
};

Код выше можно сделать аккуратнее:

function MyObject(name, message) {
    this.name = name.toString();
    this.message = message.toString();
}
(function() {
    this.getName = function() {
        return this.name;
    };
    this.getMessage = function() {
        return this.message;
    };
}).call(MyObject.prototype);

В обоих примерах выше методы определяются один раз — в прототипе. И все объекты, использующие данный прототип, будут использовать это определение без дополнительного расхода вычислительных ресурсов. Смотрите подробное описание в статье Подробнее об объектной модели.