Замикання є фундаментальним і потужним концептом, який відіграє ключову роль у сучасному розвитку JavaScript. Вони є ключем до розуміння витонченостей області видимості, конфіденційності даних та поведінки функцій у мові.

Важливість Замикань в JavaScript

JavaScript відомий своєю універсальністю, що дозволяє розробникам писати код, який є одночасно функціональним та виразним. Замикання знаходяться в основі цієї гнучкості. Вони дозволяють створювати самостійні одиниці коду, відомі як функції, які можуть захоплювати та пам'ятати свій навколишній стан. Ця здатність до «запам'ятовування» даних відрізняє замикання і робить їх незамінними.

Замикання дають можливість:

• Інкапсулювати дані: Ви можете інкапсулювати змінні в області видимості функції, запобігаючи ненавмисним змінам та забрудненню глобального простору імен. Ця інкапсуляція є важливою для побудови підтримуваних та масштабованих додатків.
• Створювати приватні змінні: Замикання дозволяють створювати змінні, до яких не можна безпосередньо отримати доступ ззовні функції, підвищуючи конфіденційність та безпеку даних.
• Реалізувати зворотні виклики (Callbacks): Функції зворотнього виклику, поширений шаблон у JavaScript, сильно покладаються на замикання для збереження стану та виконання асинхронних операцій.
• Будувати модулярний код: Замикання є фундаментальними для організації модульного коду, сприяючи створенню повторно використовуваних компонентів та бібліотек.

Замикання та Лексична Область Видимості

Концепція замикань нероздільно пов'язана із лексичною областю видимості (також відомою як статична область видимості). Лексична область видимості означає, що область видимості змінної визначається її положенням у вихідному коді. Це відрізняється від динамічної області видимості, де область видимості визначається контекстом виклику під час виконання.

Замикання в JavaScript виникають з взаємодії між функціями та лексичною областю видимості. Коли функція визначається у межах іншої функції, вона захоплює змінні та область видимості своєї батьківської функції, створюючи замикання.

Цей захоплений стан залишається, що дозволяє внутрішній функції отримувати доступ і маніпулювати даними навіть після завершення виконання зовнішньої функції.

Що таке Замикання (Closures)?

Замикання - це захоплива та фундаментальна концепція в JavaScript, часто описувана як функції, які "пам'ятають" свій лексичний контекст навіть після виконання поза цим контекстом. У цьому розділі ми глибше поглибимося у визначення та характеристики замикань, пояснимо, як вони захоплюють змінні, і наведемо приклади, щоб проілюструвати базову концепцію замикань.

Замикання в JavaScript - це функція, яка має доступ до змінних та параметрів своєї зовнішньої (оточуючої) функції навіть після того, як зовнішня функція завершила виконання. Іншими словами, це функція, що утворюється разом із середовищем, у якому вона була створена. Це середовище включає всі змінні, параметри та функції, які були у зоні видимості на момент створення замикання.

Характеристики Замикань:

1. Функція в Межах іншої Функції: Замикання, як правило, виникають, коли функція визначена всередині іншої функції.
2. Лексичний Контекст: Замикання дотримуються правил лексичного області видимості, що означає, що вони захоплюють і пам'ятають змінні в області видимості, де вони були визначені.
3. Доступ до Зовнішньої Області видимості: Замикання можуть мати доступ і маніпулювати змінними зі своєї зовнішньої (оточуючої) області видимості навіть після виходу з цієї області.
4. Інкапсуляція Даних: Замикання дозволяють інкапсулювати дані, створюючи приватні змінні та функції всередині області видимості функції.

Як Замикання Захоплюють Змінні

Замикання захоплюють змінні, зберігаючи посилання на повне середовище, в якому вони були створені. Це посилання включає всі змінні в локальній області видимості та будь-які змінні з зовнішніх областей видимості. Ця поведінка гарантує, що змінні не будуть видалені сборником сміття, поки існує посилання на замикання.

Давайте проілюструємо це на простому прикладі:

Замикання, які захоплюють змінні

У цьому прикладі функція inner захоплює змінну message зі свого зовнішнього області видимості (outer). Навіть після завершення виконання outer, коли ми викликаємо greet("Alice"), вона все ще має доступ до змінної message, завдяки замиканню.

Приклади, Що Продемонструють Основне Поняття Замикань

Лічильник за допомогою Замикань

Лічильник за допомогою замикання

У цьому прикладі функція createCounter повертає замикання, яке захоплює змінну count. Кожного разу, коли викликається замикання, воно збільшує лічильник і виводить його.

Інкапсуляція Даних

Інкапсуляція даних

У цьому прикладі функція createPerson повертає об'єкт з методами, які інкапсулюють змінні name та age. Замикання в межах цих методів захоплюють ці змінні, дозволяючи контрольований доступ та маніпуляцію.

Лексична Область Видимості та Доступ до Змінних

Лексична область видимості, також відома як статична область видимості, є фундаментальним принципом в JavaScript. Вона визначає, як область видимості змінної визначається на основі її розташування у вихідному коді. Лексична область видимості відображає структуру вашого коду, а не виконання в часі.

Іншими словами, коли ви оголошуєте змінну всередині функції або блоку, вона стає доступною для всіх вкладених функцій та блоків, визначених у цій області видимості. Зовнішні функції також можуть мати доступ до змінних, оголошених у їхніх обгортаючих функціях, створюючи ланцюг областей видимості.

Роль Лексичної Області Видимості в Замиканнях

Замикання використовують лексичну область видимості, щоб захоплювати змінні зі своєї зовнішньої (обгортальної) області видимості. Коли замикання визначаються всередині функції, вони зберігають доступ до всіх змінних та параметрів у лексичній області, де вони були створені, навіть після виходу з цієї області видимості.

Ця поведінка дозволяє замиканням “запам’ятовувати” їхнє оточення, роблячи їх потужними інструментами для збереження стану та конфіденційності даних.

Як Замикання Дозволяють Доступ до Змінних

Замикання дозволяють функціям отримувати доступ до змінних зі свого зовнішнього середовища, зберігаючи посилання на ці змінні у середовищі замикання. Ці посилання залишаються незмінними, що гарантує доступність змінних, коли замикання виконується, навіть якщо зовнішня функція завершила своє виконання.

Давайте проілюструємо це на прикладі:

приклад замикання

У цьому прикладі функція inner захоплює змінну message зі свого зовнішнього середовища (outer). Коли ми викликаємо greet("Alice"), навіть якщо outer завершив виконання, замикання всередині greet все ще має доступ до змінної message, завдяки лексичному замиканню.

Створення Замикань

Розуміння того, як створюються замикання, є важливим кроком у вивченні JavaScript. У цьому розділі ми надамо крок-за-кроком посібник про те, як створюються замикання і покажемо приклади коду, щоб продемонструвати створення замикань.

Крок-За-Кроком Посібник по Створенню Замикань

Створення замикання включає низку кроків, які відбуваються під час визначення функції всередині іншої функції. Ось крок-за-кроком посібник про те, як створюються замикання:

1. Визначте Зовнішню Функцію: Почніть з визначення зовнішньої функції. Ця функція буде служити контейнером для замикання.
2. Оголосіть Змінні: У межах зовнішньої функції оголосіть змінні, які ви хочете, щоб замикання захоплювало. Ці змінні будуть частиною середовища замикання.
3. Визначте Внутрішню Функцію: Всередині зовнішньої функції визначте внутрішню функцію, яку ви хочете зробити замиканням. Ця внутрішня функція матиме доступ до змінних, оголошених у межах зовнішнього середовища.
4. Поверніть Внутрішню Функцію: Нарешті, поверніть внутрішню функцію з зовнішньої функції.

Цей крок є важливим, оскільки повернене значення захоплює замикання разом з його навколишнім середовищем.

Приклади Коду, що Демонструють Створення Замикань

Базове Замикання

Базове Замикання

У цьому прикладі функція outer визначає змінну message, а функція inner захоплює її в замикання. При виклику outer(), вона повертає функцію inner, створюючи замикання. Навіть після завершення виконання outer, closureFunction має доступ до message.

Замикання з Параметрами

Замикання з параметрами

У цьому прикладі функція createMultiplier приймає параметр factor і повертає замикання, яке множить задане число на цей множник. При створенні замикань double та triple, вони запам'ятовують відповідні значення factor і можуть використовуватися для множення чисел відповідно.

Помилки та Управління Пам'яттю при Замиканнях

Хоча замикання мають велику потужність та універсальність в JavaScript, вони також можуть призвести до потенційних проблем, пов'язаних з пам'яттю, якщо не використовуються обережно.

Обговорення Потенційних Проблем, Пов'язаних з Пам'яттю при Замиканнях

Замикання можуть ненавмисне створювати витоки пам'яті або призводити до неочікуваного використання пам'яті через спосіб, яким вони захоплюють змінні та їх навколишнє середовище. Ось деякі поширені проблеми, на які варто звернути увагу:

1. Випадкове Утримання:

• Проблема: Замикання захоплюють своє замкнене середовище, що означає, що вони утримують посилання на змінні, навіть коли ці змінні більше не потрібні.
• Наслідки: Якщо замикання захоплюють великі об'єкти або утримують посилання зайво, це може призвести до збільшення використання пам'яті.

2. Циклічні Посилання:

• Проблема: Замикання, які посилаються на об'єкти з циклічними посиланнями, можуть запобігати збору сміття цих об'єктів.

• Наслідок: Кругові посилання можуть призвести до витоку пам'яті, коли пам'ять зайнята об'єктами, які мали бути видалені.

3. Глобальні змінні:

• Проблема: Замикання ненавмисно можуть захоплювати глобальні змінні, що запобігає їх очищенню.
• Наслідок: Глобальні змінні, які ненавмисно утримуються замиканнями, можуть спричинити тривале споживання пам'яті.

Стратегії для ефективного управління пам'яттю з використанням замикань

Щоб уникнути проблем, пов'язаних з пам'яттю при використанні замикань, обов'язково врахуйте наступні стратегії:

1. Мінімізація захопленого об'єкту:

• Ретельно вибирайте, які дані захоплюються замиканнями. Уникайте захоплення великих або зайвих об'єктів. Замість цього, захоплюйте лише конкретні змінні, необхідні для замикання.

2. Вивільнення посилань:

• Коли ви закінчили роботу з замиканнями, явно вивільнюйте будь-які посилання на них. Прирівнюйте змінні, які утримують замикання до null або видаляйте прослуховувачів подій, якщо це потрібно.

3. Уникайте кругових посилань:

• Будьте обережні, коли замикання захоплюють об'єкти з круговими посиланнями. Якщо це можливо, переробіть свій код для розриву кругових посилань або використовуйте слабкі посилання (наявні в деяких середовищах JavaScript).

4. Використовуйте IIFE для тимчасових областей видимості:

• Для замикань з коротким терміном життя, які не потребують захоплення змінними на тривалий період, розгляньте використання негайно викликаних функціональних виразів (IIFE), щоб створювати тимчасові області видимості.

5. Використовуйте замикання з обережністю:

• Хоча замикання є потужним засобом, їх використання в надмірній кількості може призвести до збільшення споживання пам'яті. Використовуйте замикання там, де вони дійсно необхідні, і розглядайте альтернативні рішення при необхідності.

Вкладені замикання

Вкладені замикання - це потужний функціонал JavaScript, який дозволяє створювати замикання всередині іншого замикання. У цьому розділі ми розглянемо, що таке вкладені замикання, їх використання та надамо приклади для наочності вкладених замикань.

У інших словах, це функція, що знаходиться всередині іншої функції, яка захоплює змінні з її негайної зовнішньої функції та будь-яких вищих зовнішніх функцій. Це вкладення замикань дозволяє складний та деталізований контроль над інкапсуляцією даних та областю видимості.

Приклади використання вкладених замикань

Вкладені замикання особливо корисні в сценаріях, де вам потрібно:

1. Створювати Приватні Змінні: Ви можете інкапсулювати дані на різних рівнях замикань, надаючи різні рівні контролю доступу до змінних.
2. Керувати Станом: Вкладені замикання корисні для керування станом на різних рівнях програми, наприклад, у бібліотеках та модулях.
3. Призначити Поведінку: Ви можете створити функції з настроюваною поведінкою, вкладаючи замикання та дозволяючи параметри передавати на різних рівнях.
4. Реалізувати Фабрики Функцій: Вкладені замикання дозволяють створювати фабрики функцій, які генерують функції для конкретних випадків використання.

Приклади, що Демонструють Вкладення Замикань

Приватні Змінні

У цьому прикладі зовнішня повертає функцію внутрішню, створюючи вкладене замикання. Як зовнішнійВар так і внутрішнійВар захоплені, що дозволяє внутрішній отримувати доступ до змінних з обох рівнів.

Фабрика Функцій

Тут функція множник є фабрикою для створення функцій множення з певними множниками. Вкладене замикання захоплює параметр множник, дозволяючи кожній створеній функції запам'ятовувати свій множник.

Вкладені замикання надають потужний спосіб контролю доступу до змінних та створення функцій з різними поведінками. Оволодівши цим концепцією, ви зможете писати більш модульний та налаштований код.

Замикання та Асинхронний JavaScript

Замикання грають значну роль у керуванні асинхронними операціями в JavaScript.

У цьому розділі ми розглянемо, як замикання використовуються в асинхронному коді і надамо приклади для демонстрації їх використання в асинхронних сценаріях.

Як Використовуються Замикання для Обробки Асинхронних Операцій

JavaScript часто використовується для виконання асинхронних завдань, таких як здійснення мережевих запитів, читання файлів або очікування взаємодії користувача. В цих сценаріях замикання допомагають зберігати цілісність даних та потік керування, зберігаючи контекст, у якому були визначені асинхронні функції.

Замикання використовуються наступним чином:

• Замикання дозволяють вкладати дані та функції в контекст. Це вкладення є важливим при роботі з асинхронними операціями для забезпечення доступу до правильних даних при завершенні операції.
• Замикання часто використовуються як функції зворотнього виклику. Вони захоплюють змінні зі свого зовнішнього контексту і можуть бути передані як зворотні виклики асинхронним функціям. Коли асинхронна операція завершується, замикання зберігає доступ до змінних, необхідних для обробки результату.
• Прослуховувачі подій часто використовують замикання для керування даними та логікою, специфічними для події. Замикання зберігають доступ до змінних з контексту реєстрації події.

Приклади Використання Замикань в Асинхронному Коді

Асинхронні Зворотні Виклики

Асинхронні зворотні виклики

У цьому прикладі fetchData отримує URL та функцію зворотного виклику. Усередині fetchData замикання створюється, коли функція setTimeout захоплює змінну data. Коли таймаут завершується, функція зворотного виклику processData все ще має доступ до змінної data, завдяки замиканню.

Обробка Подій

Обробка Подій

Тут createCounter налаштовує прослуховувач подій, використовуючи замикання (increment).

When the "Increment" button is clicked, the closure still has access to the count variable, even though createCounter has finished executing.

Closures in asynchronous code provide a reliable mechanism for maintaining the context and data needed to handle async operations, making them essential in modern JavaScript development.

Висновок

Отже, володіння замиканнями і лексичним замиканням не просто є візитівкою кваліфікованого розробника JavaScript; це ворота до написання надійного, ефективного та підтримуваного коду. Використовуючи силу замикань, ви розблоковуєте можливість створювати елегантні рішення складних проблем і орієнтуватися в постійно змінному світі сучасної веб-розробки.

Тепер, коли ви здобули глибше розуміння замикань, ви краще підготовлені для вирішення викликів JavaScript з впевненістю та креативністю.

Запам'ятайте, що навчання та практика - ключ до успіху в програмуванні. Щасливого навчання, щасливого кодування! ✨

Ресурси

1. MDN Web Docs
2. JavaScript.info
3. Understanding JavaScript Closures (Зрозуміння замикань JavaScript)

Ці ресурси допоможуть вам поглибити розуміння замикань, лексичного замикання та асинхронного JavaScript. Незалежно від того, чи ви початківець, чи досвідчений розробник, постійне навчання та дослідження є важливими в постійно змінному світі веб-розробки.

Перекладено з: Understanding JavaScript Closures

---

Замикання в JavaScript - це функція, яка має доступ до змінних в області видимості, в якій вона була створена, навіть після завершення роботи зовнішньої функції. Це означає, що замикання може запам'ятовувати та використовувати змінні зі своєї зовнішньої області видимості, навіть після того, як зовнішня область видимості стала недоступною.

Уявіть клас, повний учнів. Кожен учень має свій власний стіл, де він може зберігати свої речі. У класі також є спільний шафа, де вчитель зберігає речі, якими можуть користуватися всі учні.

Тепер уявіть, що вчитель хоче дати кожному учневі олівець. Вчитель міг би обійти кімнату і вручити олівці кожному учневі по одному. Але є більш ефективний спосіб це зробити.

Вчитель міг би покласти купу олівців у спільну шафу і сказати учням піти і взяти один. Після цього кожен учень матиме доступ до олівців у спільній шафі, навіть якщо вчитель вже не в кімнаті.

Це схоже на те, як працює замикання в JavaScript. Замикання схоже на учня з доступом до олівців у спільній шафі. Замикання може запам'ятовувати та використовувати змінні у своїй зовнішній області видимості, навіть після того, як зовнішня область видимості стала недоступною.

Приклади

Це простий приклад замикання в JavaScript:

function makeCounter() {  
 let count = 0;  

 function increment() {  
 count++;  
 return count;  
 }  

 return increment;  
}  

const counter = makeCounter();  

console.log(counter()); // 1  
console.log(counter()); // 2

У цьому прикладі функція increment() є замиканням. Вона має доступ до змінної count, навіть якщо функція makeCounter() вже завершила виконання.

Ось ще один приклад замикання в JavaScript:

function greet(name) {  
 return function() {  
 console.log(Hello, ${name}!);  
 };  
}  

const greeter = greet('John');  

greeter(); // "Hello, John!"

У цьому прикладі функція greeter є замиканням. Вона має доступ до змінної name, навіть якщо функція greet() вже завершила виконання.

Переваги використання замикання

Замикання можна використовувати для створення різноманітних корисних функцій в JavaScript, таких як:

• Private variables (Приватні змінні)
• Event handlers (Обробники подій)
• Higher-order functions (Функції вищих порядків)
• Object-oriented programming (Об'єктно-орієнтоване програмування)

Замикання - це потужна функція JavaScript, яку можна використовувати для написання більш ефективного та повторно використовуваного коду. Спочатку може бути важко зрозуміти, але варто вивчити.