用环境模型来理解javascript中的闭包

前段时间看SICP，正好看到环境模型这一块，发现用它理解javascript的闭包概念真实透彻啊。现记录如下，欢迎高手拍砖。

1、环境模型的基本概念:

frame（框架）：frame是一个表（想象成一个map），通过变量名约束着各种变量。每个frame都有一个指针，指向包含它的环境（enclosing environment），除非一个frame是全局（global）的。
environment(环境）：环境是frame的序列，由一系列frame组成。

求值任何一个表达式都不能脱离环境，哪怕是 a = 1 + 1 这样简单的式子。因为不同环境中，+的含义可能不同。

下面是一个基本的环境结构



上图中，共有 I II III 三个frame，A、B、C、D是四个指向环境的指针，frame I 是顶级frame（global），所以没有包含它的环境。

frame II 和 frame III 指向同一个环境。注意C 和 D 指向的是一个环境（frame 序列），不是单独的一个frame。A 指向的是 II -> I 这样一个环境。B 指向的是 III -> I 环境。再来看看上图中的变量取值情况。frame I 中，x 值是3，y值是5.我们可以说x 和 y 是在环境（A 和 B 指向的）中被绑定的，被分别约束为 3 和 5。在 frame II 中，z值是6，x为7。在A指向的环境中，z被约束为6。此时x 被约束为7，因为A 指向的环境的第一个frame 是 II ，而frame II 中，x被约束为7.我们说frame II 中的x 屏蔽了frame I 中约束的x。A 指向的环境中 y 被约束为5，因为frame II 中y 没有被约束，所以会到frame II 的上层frame （也就是frame I ）中去寻找y。如果frame I 中也不存在y，那么y就是未被定义的。B指向的环境变量分析同上。

2、简单的函数定义

var add = function (a, b) {
return a + b;
}

我们把函数看出一个有两个元素组成的序列，一个元素指向了创建函数时的环境，一个元素指向函数字面量（参数，函数体）。



我们先考虑add 函数是在全局环境下被定义的。add 是被约束在global 环境下，指向函数对象。函数对象想象成一个两个值的序列，一个指向创建函数对象时的环境（当前是global），一个指向函数字面量。

让我们来看看调用函数时会发生什么情况。

var sum = add(1, 2); //sum 为 3

首先函数调用时，会创建一个新的环境E1，该环境将绑定形参和实际参数，并且该新的E1指向调用该函数时所处的环境（此时是全局）。当执行a + b 时，a 和 b在 E1 中被约束为1和2 执行完后得到结果为3.



函数执行完后，全局变量中的sum 被约束为3.因为a + b 执行完后，函数调用结束，E1 没有被再被其指针指向，所以E1就被销毁了，不再存在。

来个稍微复杂点的函数调用

var add = function (a, b) { return a + b;};

var square = function (a) { return a * a ;};

var sumOfSquare = function (a, b) {

return add(square(a),square(b));

}

这是一个典型的函数中调用其他函数，分析起来也很简单:
sumSquare 执行前：



调用sumOfSquare (1, 2) 时，环境模型如下：（函数定义图中省略）



函数在执行中创建了4个环境，每个环境都约束自己的形参。这也是不同的函数虽然有相同的形参名称，确不会产生混乱的原因。

3、函数中返回函数

var increament = function (init) {

return function(){
init += 1;
return init;
}

}

var fun = increament(2);

fun(); //返回 3
fun(); //返回 4

定义increament 函数的环境模型如下图：



这个和之前是没什么两样。

一旦调用

var fun = increament(2);

如下图：



首先执行increament（2）时首先会产生一个E1环境（只要是函数执行就会产生一个新的环境），并绑定形参的值。

increament（2） 中会创建一个匿名函数，此时的创建是发生在increament内部，所以创建的匿名函数指向的上下文是调用increament（2）时产生的环境（E1).然后又将该匿名函数约束到全局变量fun上。但fun指向的环境是不会变的，此时为E1。

现在调用fun（）



调用fun（）时会产生一个新环境E2，虽然E2中没有约束，但也会产生。此时执行init += 1，因为init在E2中没有约束，所以改变的E1中的init值，此时变为3. 如下图：



因为此时fun指向的函数对象还指向着E1，所以E1不会被释放掉（啊哈！这不就是闭包吗）

再次执行fun（）

此时，fun会新创建一个环境E3，然后又是执行init += 1，注意此时的init已经是3了哦。



然后执行后结果如下：



此时的init 变为4.

4、函数中的this含义和apply的作用

函数中的this指的并不是函数本身的对象，可以说根本不是对象，而是环境。由上面的分析可以知道，this 就是上面图中函数对象指向的环境的指针。apply方法中的第一个参数，其实就是设置函数对象的指针指向的环境。只不过指向的对象{key-value 形式}是环境的一种而已，如果为null，就是指向global。