闭包的经典应用场景与内存管理

函数与作用域

在JavaScript中，理解闭包(Closure)需要先掌握函数与作用域的基本概念。JavaScript采用词法作用域(lexical scoping)，即函数的作用域在函数定义时就已确定，而非执行时确定。

作用域链

每个JavaScript函数都有一个与之关联的作用域链，这个链包含了函数被创建时所能访问的所有变量对象。当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链，保证对执行环境有权访问的变量和函数的有序访问。

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function outer() {
  var outerVar = '外部变量';
  
  function inner() {
    console.log(outerVar); // 可以访问外部函数的变量
  }
  
  return inner;
}

闭包的定义与特性

闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数。创建闭包的常见方式是在一个函数内部创建另一个函数。

闭包有三个特性：

函数嵌套函数
内部函数可以引用外部函数的参数和变量
参数和变量不会被垃圾回收机制回收

闭包的经典应用场景

1. 数据封装与私有变量

JavaScript没有原生支持私有变量，但通过闭包可以模拟实现：

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function createCounter() {
  let count = 0; // 私有变量
  
  return {
    increment: function() {
      count++;
      return count;
    },
    decrement: function() {
      count--;
      return count;
    },
    getCount: function() {
      return count;
    }
  };
}

const counter = createCounter();
console.log(counter.increment()); // 1
console.log(counter.increment()); // 2
console.log(counter.getCount());  // 2

2. 函数工厂

闭包可以用来创建具有特定行为的函数：

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function makeAdder(x) {
  return function(y) {
    return x + y;
  };
}

const add5 = makeAdder(5);
const add10 = makeAdder(10);

console.log(add5(2));  // 7
console.log(add10(2)); // 12

3. 事件处理和回调

闭包在事件处理中非常有用，可以记住创建时的上下文：

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function setupButtons() {
  var buttons = document.querySelectorAll('button');
  
  for (var i = 0; i < buttons.length; i++) {
    (function(index) {
      buttons[index].addEventListener('click', function() {
        console.log('按钮 ' + index + ' 被点击');
      });
    })(i);
  }
}

4. 模块模式

闭包是实现模块模式的基础：

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var myModule = (function() {
  var privateVar = '私有变量';
  
  function privateMethod() {
    console.log(privateVar);
  }
  
  return {
    publicMethod: function() {
      privateMethod();
    }
  };
})();

myModule.publicMethod(); // 输出 "私有变量"

闭包与内存管理

内存泄漏风险

闭包可能导致内存泄漏，因为闭包会保持对外部函数变量的引用，即使外部函数已经执行完毕：

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function leakMemory() {
  var largeArray = new Array(1000000).fill('*');
  
  return function() {
    console.log('闭包保持对largeArray的引用');
  };
}

var leakingClosure = leakMemory();
// largeArray不会被回收，即使leakMemory已经执行完毕

如何避免内存泄漏

及时释放引用：不再需要闭包时，将其设置为null

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leakingClosure = null; // 释放引用，允许垃圾回收

避免不必要的闭包：只在确实需要时使用闭包
使用块级作用域变量：ES6的let和const有助于减少闭包的使用

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function noLeak() {
  let largeArray = new Array(1000000).fill('*');
  
  return function() {
    // 不使用largeArray
    console.log('不引用外部变量');
  };
}

闭包与性能

闭包比普通函数占用更多内存，因为：

需要存储作用域链
访问外部变量比访问局部变量稍慢

但在现代JavaScript引擎中，这种差异通常可以忽略不计，除非在性能关键的代码中。

最佳实践

明确闭包的使用目的，不要滥用
注意循环中创建闭包的问题，使用IIFE或块级作用域变量
大型对象或数组不再需要时，及时解除引用
考虑使用模块模式组织代码，而不是创建大量小型闭包

闭包是JavaScript中强大且独特的特性，正确理解和使用闭包可以写出更优雅、更模块化的代码，同时也需要注意潜在的内存管理问题。