为什么需要闭包?闭包是什么概念?

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为什么需要闭包?闭包是什么概念?,第1张

闭包的英文对应的是Closure,如果要单纯的讨论这个概念的话就要提到和图灵机起名的大名鼎鼎的lambda演算(lamdba calculus)。尽管lamdba的概念并不是本文的重点,但是闭包概念的目的便是支持lamdba的实现。如果你单独地在百度对进行搜索闭包的话,你会发现大部分都是js相关的内容,主要是js本身就只用闭包的这个概念。但是闭包并不仅限于js,而是一个通用的概念。借用wiki中有点抽象的定义来说的话,闭包就是:

在计算机科学中,闭包(英语:Closure),又称词法闭包(Lexical Closure)或函数闭包(function closures),是引用了自由变量的函数。

简单来说就是当一个方法引用了方法局部变量外的变量时,它就是一个闭包。而如果根据这个定义继续延展的话,就可以得到另外的一种描述方法:

闭包是由函数和与其相关的引用环境(方法外变量)组合而成的实体。

尽管给出了两种关于闭包是什么的定义,但是闭包本身的概念还是较为的抽象。比如直接给例子,我们可以先讨论一下为什么需要闭包。

为了理解闭包,我们可以先假设这样的一种场景:

我有一个方法A,其中有私有变量。我想在别的方法中可以直接访问并使用它,但是又不想直接暴露它。

这时候,就可以在A建立一个内部类B来访问私有变量。那么这时候,这个内部类中你所可以访问B的方法,就和A中的私有变量形成了闭包。此时B已经捕获了A中的变量。即便是A对象销毁了,被B捕获的私有变量仍然不会释放。

所以可以理解,如果希望系统 方法和当前环境的上下文绑定 的话,就可以使用闭包。

尽管有些不恰当,但是我们可以再换一个实际的场景来举个例子帮助你理解:

当你在购物的时候,你选中了一件商品,然后下单。这时候你的订单就已经绑定了你选中的商品。那么你的购买行为就和商品组成了闭包。这时候即便商家下架商品,也不会影响到商品后续的发货签收。并且这些逻辑只需要根据购买行为中的信息进行判断就可以了,而不用关心商家什么时候把商品下架,这写逻辑发生时候的商品价格是什么。

结合上面的例子,我们可以发现,当一个方法和其调用的外部环境形成闭包的时候,由于外部环境已经确定,那么我们就不用再关心外部环境了,而只用关心方法本身。

所以针对我们为什么需要闭包,我给出的答案是:

使用闭包的设计方式,由于闭包本身已经包含了上下文信息,所以可以对北向功能调用(用户)屏蔽由于环境而引发的复杂处理和交互成本。

对于Java来说,可以理解为主要是两种的闭包方式:

其中内部类除了本身的内部类还有局部内部类、匿名内部类。我们以最简洁的匿名内部类来举例:

此时say方法中便捕获了length属性,而如果你使用的是足够版本的IDE的话,获取还会提示你:

Anonymous new ISay() can be replaced with lambda

替换后:

那么这时候你就会发现,此时return的对象就是一个通过匿名后直接描述的函数,而这个函数同时还关联了上下文之外的环境信息。

而在java8中lambda的中我们可以通过函数式编程接口直接接收这种闭包,这些接口常用的为:

关于函数式接口本文就不展开了,但是利用函数式接口,我们就可以这样传递一个闭包:

此时say返回的就不是String的结果了,而是直接将闭包本身返回了。而这个闭包在创建的时候就已经绑定了所需要的环境属性。所以我们可以在需要的时候再调用闭包,并且不用再关心它到底依赖了其他哪些变量:

当然你可能会角色,这个length似乎没有什么用呀,那如果我们换一个形式:

使用Spring的依赖注入后,那么这个Closure类本身可能是各种策略模式策略器中的一个,策略器返回的是一个已经关联了具体策略路由的闭包。而当这个方法提供出去的时候,后续的调用者只需要知道这个闭包是可以针对文本进行处理的就可以,而至于之前是使用的什么策略它则不用关心。因为这些细节都已经通过闭包屏蔽了。

仅仅谈论好的而对问题闭口不谈确实不好,虽然闭包提供了强大的功能,可以对业务细节进行屏蔽,对系统进行接耦拆分。但是闭包本身确实有一些问题需要留意:

可以发现,这两个问题都是由于闭包本身的优点而产生的。由于闭包关联了环境信息,所以其让环境信息中对象的生命周期变长,这对于系统性能的维护以及jvm的垃圾回收都有负面因素。而同时因为不同于一般的编码风格,闭包的使用需要开发人员对实体进行抽象,才能比较好地实现。总结来说,对于开发人员本身有一定要求。

平时我们也经常使用lambda表达式来处理一些业务逻辑,偶尔会出现一下的情况:

先不管这段代码的实现业务背景是什么,但是IDE会提示在userIds.get(i)中的i提示的信息为:

Variable used in lambda expression should be final or effectively final

结合了上文中关于闭包的内容,我们就不难理解。由于闭包是要关联外部环境变量,在这部分代码中关联的是索引变量i,但是因为i本身是局部变量,无法保证关联环境的稳定性(我自己的理解),所以java编译器会强制的要求当闭包关联的是局部变量的时候,需要添加final关键字,而在进行final关键字从而保证该变量的内存引用不会发生改变。从本章的代码上结论上看则是进行了一次内存拷贝,来保证每个闭包中关联的环境变量不会改变,修改后的代码为:

闭包本身是一种面向抽象编程,屏蔽细节的设计原则。在良好的设计下,可以通过闭包来屏蔽对于环境信息的感知,从而简化外部对于系统理解的成本,提高系统的易用性。

闭包是指有权访问另外一个函数作用域中的变量的函数。

闭包就是函数的局部变量集合,只是这些局部变量在函数返回后会继续存在。闭包就是就是函数的“堆栈”在函数返回后并不释放,我们也可以理解为这些函数堆栈并不在栈上分配而是在堆上分配。当在一个函数内定义另外一个函数就会产生闭包。

作用是:匿名自执行函数:我们知道所有的变量,如果不加上var关键字,则默认的会添加到全局对象的属性上去,这样的临时变量加入全局对象有很多坏处,如:别的函数可能误用这些变量;造成全局对象过于庞大,影响访问速度(因为变量的取值是需要从原型链上遍历的)。除了每次使用变量都是用var关键字外,我们在实际情况下经常遇到这样一种情况,即有的函数只需要执行一次,其内部变量无需维护,可以用闭包。

结果缓存:我们开发中会碰到很多情况,设想我们有一个处理过程很耗时的函数对象,每次调用都会花费很长时间,那么我们就需要将计算出来的值存储起来,当调用这个函数的时候,首先在缓存中查找,如果找不到,则进行计算,然后更新缓存并返回值,如果找到了,直接返回查找到的值即可。闭包正是可以做到这一点,因为它不会释放外部的引用,从而函数内部的值可以得以保留。

闭包的概念

    所谓的闭包就是利用作用域的嵌套,将原本的局部变量进化成私有变量,同时在作用域的外部能够拿到该变量的环境,就叫做闭包!

闭包的特点

    1.比较消耗性能

    2.避免了全局变量的污染

    3.可以在外部操作内部的变量,方便 但是不安全

    4.低版本浏览器会造成内存的泄露

    5.将原本要删除的变量保存起来,方便下一次使用

闭包的原理

    表现 :作用域的嵌套

    本质 :函数的定义区域: 函数的定义作用域

               函数的执行区域: 函数的执行作用域

    关系 :执行时,可以拿到定义作用域的所有变量

    像这种利用作用域嵌套,拿到内部变量的 环境,都可以看做成闭包。(利用作用域的嵌套,触发了计算机的垃圾回收机制,将原本要删除的变量临时保存到新的作用域中)

  应用场景: 1.循环内绑定的事件  2. 事件处理函数  3.计时器