Замыкания

Замыкание - одно из мощных выразительных средств javascript, которым часто пренебрегают, и даже не советуют употреблять.

Действительно, замыкания могут приводить к проблемам. Но на самом деле они очень удобны, просто нужно понимать, что реально происходит.

Простое описание

Если говорить просто, то замыкание - это внутренняя функция. Ведь javascript разрешает создавать функции по ходу выполнения скрипта. И эти функции имеют доступ к переменным внешней функции.

В этом примере создается внутренняя функция func, изнутри которой доступны как локальные переменные, так и переменные внешней функции outer:

function outer() {
	var outerVar;

	var func = function() {
		var innerVar
		...
		x = innerVar + outerVar
	}
	return func
}

Когда заканчивает работать функция outer, внутренняя функция func остается жить, ее можно запускать в другом месте кода.

Получается, что при запуске func используется переменная уже отработавшей функции outer, т.е самим фактом своего существования, func замыкает на себя переменные внешней функции (а точнее - всех внешних функций).

Наиболее часто замыкания применяются для назначения функций-обработчиков событий:

function addHideHandler(sourceId, targetId) {
	var sourceNode = document.getElementById(sourceId)
	var handler = function() {
		var targetNode = document.getElementById(targetId)
		targetNode.style.display = ‘none’
	}
	sourceNode.onclick = handler
}

Эта функция принимает два ID элементов HTML и ставит первому элементу обработчик onclick, который прячет второй элемент.

Т.е,

// при клике на элемент с ID="clickToHide"
// будет спрятан элемент с ID="info"
addHideHandler("clickToHide", "info")

Здесь динамически созданный обработчик события handler использует targetId из внешней функции для доступа к элементу.

Подробное описание

[[scope]]

Каждое выполнение функции хранит все переменные в специальном объекте с кодовым именем [[scope]], который нельзя получить в явном виде, но он есть .

Каждый вызов var... - всего лишь создает новое свойство этого объекта, а любое упоминание переменной - первым делом ищется в свойствах этого объекта.

Такова внутренняя структура "области видимости" - это обыкновенный объект. Все изменения локальных переменных являются изменениями свойств этого неявного объекта.

Обычно после того, как функция закончила выполнение, ее область видимости [[scope]], т.е весь набор локальных переменных убивается.

Общий поток выполнения выглядит так:

// функция для примера
function sum(x,y) {
	// неявно создался объект [[scope]]
	...
	// в [[scope]] записалось свойство z
	var z
	// нашли переменную в [[scope]], [[scope]].z = x+y
	z = x+y
	// нашли переменную в [[scope]], return [[scope]].z
	return z

	// функция закончилась,
	// [[scope]] никому больше не нужен и умирает вместе с z
}

Кстати, для кода вне функции(и вообще глобальных переменных) роль объекта-контейнера [[scope]] выполняет объект window.

Область видимости вложенной функции

Когда одна функция создается внутри другой, то ей передается ссылка на объект с локальными переменными [[scope]] внешней функции.

Благодаря существованию этой ссылки, из внутренней функции можно получить переменные внешней функции - через ссылку на ее [[scope]]. Сначала ищем у себя, затем - во внешнем [[scope]] - и так далее по цепочке до самого объекта window.

Замыкание - это когда объект локальных переменных [[scope]] внешней функции остается жить после ее завершения.

Внутренняя функция может обратиться к нему в любой момент и получить переменную внешней функции.

Например, разберем работу функции, которая устанавливает обработчики событий:

function addHideHandler(sourceId, targetId) {
	// создан объект [[scope]] со свойствами sourceId, targetId

	// записать в [[scope]] свойство sourceNode
	var sourceNode = document.getElementById(sourceId)

	// записать в [[scope]] свойство handler
	var handler = function() {
		var targetNode = document.getElementById(targetId)
		targetNode.style.display = ‘none’
	}

	sourceNode.onclick = handler

	// функция закончила выполнение
	// (***) и тут - самое интересное!
}

При запуске функции все происходит стандартно:

1. создается [[scope]]
2. туда записываются локальные переменные
3. внутренняя функция получает ссылку на [[scope]]

Но в самом конце - внутренняя функция присваивается sourceNode.onclick. Внешняя функция закончила свою работу, но внутренняя - может запуститься когда-нибудь потом.

Интерпретатор javascript не проводит анализ - понадобятся ли внутренней функции переменные из внешней, и какие переменные могут быть нужны.

Вместо этого он просто оставляет весь [[scope]] внешней функции в живых.

Чтобы когда внутренняя функция запустится, если она вдруг не найдет какую-либо переменную в своем [[scope]] - она могла обратиться к [[scope]] внешней функции и нашла бы ее там.

Если внешняя функция была создана внутри еще одной (еще более внешней) функции - то в цепочку добавляется еще один консервированный [[scope]] и так - до глобальной области window.

Пример на понимание

В этом примере внешняя функция makeShout() создает внутреннюю shout().

function makeShout() { // (1)
    var phrase = "Превед!"  // (2)

    var shout = function() {  // (3,4)
        alert(phrase) 
    }
    
    phrase = "Готово!"  // (5)

    return shout
}

shout = makeShout()
// что выдаст?
shout()

Функция shout() на правах внутренней функции имеет доступ к переменной phrase. Какое значение она выведет - первое или второе?

Если неочевидно - перед тем, как читать дальше, попробуйте этот пример запустить.

А вот - подробное описание происходящего в недрах javascript:

1. Внутри makeShout()
   1. создается [[scope]]
   2. В [[scope]] пишется: phrase="Превед!"
   3. В [[scope]] пишется: shout=..функция..
   4. При создании функция shout получает ссылку на [[scope]] внешней функции
   5. [[scope]].phrase меняется на новое значение "Готово!"
2. При запуске shout()
   1. Создается свой собственный объект [[scope2]]
   2. Ищется phrase в [[scope2]] - не найден
   3. Ищется phrase в [[scope]] внешней функции - найдено значение "Готово!"
   4. alert("Готово!")

То есть, внутренняя функция получает последнее значение внешних переменных.

Забавный пример

Замыкание позволяет создать функцию суммирования, которая работает вот так:

sum(a)(b) = a+b

// например
sum(1)(3) = 4

Да, именно так: скобки - не опечатки.

А вот и сама функция sum:

function sum(a) {
  return function(b) {
    return a+b
  }
}

Пример ошибочного использования

Функция addEvents принимает массив div'ов и ставит каждому вывод своего номера на onclick.

С вопроса "Почему это не работает?" люди обычно начинают изучение замыканий.

function addEvents(divs) {
	for(var i=0; i<divs.length; i++) {	
		divs[i].innerHTML = i
		divs[i].onclick = function() { alert(i) }
	}
}

Для тестового примера сделаем 10 разноцветных нумерованных div'ов с разными цветами:

function makeDivs(parentId) {
	for (var i=0;i<10;i++) {
		var j = 9-i
		var div = document.createElement('div')
		div.style.backgroundColor = '#'+i+i+j+j+j+i
		div.className="closure-div"
		div.style.color = '#'+j+j+i+i+i+j
		document.getElementById(parentId).appendChild(div)
	}
}

Кнопка ниже создаст 10 дивов и вызовет для них addEvents

Если Вы покликаете на div'ы - они все выдают одинаковый alert.

Такой глюк возник из-за того, что все функции div[i].onclick получают значение i из одного на всех [[scope]] внешней функции. А это значение ([[scope]].i) на момент активации onclick-обработчика равно 10 (цикл завершился как только i==10).

Чтобы все было в порядке, в таких случаях применяют специальный прием - выделение [[scope]]. Следующая функция работает правильно. В ней все то же самое, кроме div.onclick.

function addEvents2(divs) {
	for(var i=0; i<divs.length; i++) {	
		divs[i].innerHTML = i
		divs[i].onclick = function(x) {
			return function() { alert(x) }
		}(i)
	}
}

Теперь все должно быть в порядке - каждый div дает alert на свой номер.

Для присваивания div.onclick запускается временная функция function(x) {..}, принимающая аргумент x и возвращающая обработчик, который берет x из [[scope]] этой временной функции.

Запись function(x) {..} используется для создания функции, и тут же (i) - для запуска с аргументом i.

var f = function(a) { return [0, a, 2*a] }
var t = f(1)
var result = t[2] // 2

var result = function(a){ return [0,a,2*a] }(1)[2]

Временная функция function(x) {..} заканчивает работать тут же, оставляя в своем [[scope]] правильное значение x, равное текущей переменной i цикла.

Когда обработчик активизируется - alert возьмет из [[scope]] ближайшей внешней функциии правильное значение x.

По идее, этих примеров должно хватать для понимания и практического использования замыканий.

Также про замыкания можно почитать, например в cтатье http://www.jibbering.com/faq/faq_notes/closures.html

Конечно, разобрать происходящее во всех деталях позволит стандарт языка ECMA-262.