你真的懂 JavaScript 閉包與高階函數(shù)嗎？

「JavaScript 中，函數(shù)是一等公民」，在各種書籍和文章中我們總能看到這句話。

既然有一等，那么當然也有次等了。

如果公民分等級，一等公民什么都可以做，次等公民這不能做那不能做。JavaScript的函數(shù)也是對象，可以有屬性，可以賦值給一個變量，可以放在數(shù)組里作為元素，可以作為其他對象的屬性，什么都可以做，別的對象能做的它能做，別的對象不能做的它也能做。這不就是一等公民的地位嘛。
— 程墨Morgan

所以它的含義是：函數(shù)和其他普通對象一樣，其上有屬性也有方法，普通對象能做的，函數(shù)也可以做。

正因為在 JavaScript 中的極大自由，函數(shù)被賦予了卓越的表達力和靈活性，但是也產(chǎn)生了很多讓人抓耳撓腮的問題。本文我們就一起討論一下最常遇見的兩個與函數(shù)密切相關(guān)的概念：閉包和高階函數(shù)。這兩個概念在之后設(shè)計模式的文章中也會經(jīng)常碰見。

注意： 本文屬于基礎(chǔ)篇，如果你已經(jīng)對本文相關(guān)知識點已經(jīng)很了解了，那么可以跳過本文。如果你不夠了解，或者了解的還不完整，那么可以通過本文來復(fù)習(xí)一下 ~

1. 閉包

1.1 什么是閉包

當函數(shù)可以記住并訪問所在的詞法作用域時，就產(chǎn)生了閉包，即使函數(shù)是在當前詞法作用域之外執(zhí)行。

我們首先來看一個閉包的例子：

function foo() {
    var a = 2
    
    function bar() {
        console.log(a)
    }
    
    return bar
}

var baz = foo()

baz()            // 輸出: 2

foo 函數(shù)傳遞出了一個函數(shù) bar，傳遞出來的 bar 被賦值給 baz 并調(diào)用，雖然這時 baz 是在 foo 作用域外執(zhí)行的，但 baz 在調(diào)用的時候可以訪問到前面的 bar 函數(shù)所在的 foo 的內(nèi)部作用域。

由于 bar 聲明在 foo 函數(shù)內(nèi)部，bar 擁有涵蓋 foo 內(nèi)部作用域的閉包，使得 foo 的內(nèi)部作用域一直存活不被回收。一般來說，函數(shù)在執(zhí)行完后其整個內(nèi)部作用域都會被銷毀，因為 JavaScript 的 GC（Garbage Collection）垃圾回收機制會自動回收不再使用的內(nèi)存空間。但是閉包會阻止某些 GC，比如本例中 foo() 執(zhí)行完，因為返回的 bar 函數(shù)依然持有其所在作用域的引用，所以其內(nèi)部作用域不會被回收。

注意： 如果不是必須使用閉包，那么盡量避免創(chuàng)建它，因為閉包在處理速度和內(nèi)存消耗方面對性能具有負面影響。

1.2 利用閉包實現(xiàn)結(jié)果緩存（備忘模式）

備忘模式就是應(yīng)用閉包的特點的一個典型應(yīng)用。比如有個函數(shù)：

function add(a) {
    return a + 1;
}

多次運行 add() 時，每次得到的結(jié)果都是重新計算得到的，如果是開銷很大的計算操作的話就比較消耗性能了，這里可以對已經(jīng)計算過的輸入做一個緩存。

所以這里可以利用閉包的特點來實現(xiàn)一個簡單的緩存，在函數(shù)內(nèi)部用一個對象存儲輸入的參數(shù)，如果下次再輸入相同的參數(shù)，那就比較一下對象的屬性，如果有緩存，就直接把值從這個對象里面取出來。

/* 備忘函數(shù) */
function memorize(fn) {
    var cache = {}
    return function() {
        var args = Array.prototype.slice.call(arguments)
        var key = JSON.stringify(args)
        return cache[key] || (cache[key] = fn.apply(fn, args))
    }
}

/* 復(fù)雜計算函數(shù) */
function add(a) {
    return a + 1
}

var adder = memorize(add)

adder(1)            // 輸出: 2    當前: cache: { '[1]': 2 }
adder(1)            // 輸出: 2    當前: cache: { '[1]': 2 }
adder(2)            // 輸出: 3    當前: cache: { '[1]': 2, '[2]': 3 }

使用 ES6 的方式會更優(yōu)雅一些：

/* 備忘函數(shù) */
function memorize(fn) {
    const cache = {}
    return function(...args) {
        const key = JSON.stringify(args)
        return cache[key] || (cache[key] = fn.apply(fn, args))
    }
}

/* 復(fù)雜計算函數(shù) */
function add(a) {
    return a + 1
}

const adder = memorize(add)

adder(1)            // 輸出: 2    當前: cache: { '[1]': 2 }
adder(1)            // 輸出: 2    當前: cache: { '[1]': 2 }
adder(2)            // 輸出: 3    當前: cache: { '[1]': 2, '[2]': 3 }

稍微解釋一下：

備忘函數(shù)中用 JSON.stringify 把傳給 adder 函數(shù)的參數(shù)序列化成字符串，把它當做 cache 的索引，將 add 函數(shù)運行的結(jié)果當做索引的值傳遞給 cache，這樣 adder 運行的時候如果傳遞的參數(shù)之前傳遞過，那么就返回緩存好的計算結(jié)果，不用再計算了，如果傳遞的參數(shù)沒計算過，則計算并緩存 fn.apply(fn, args)，再返回計算的結(jié)果。

當然這里的實現(xiàn)如果要實際應(yīng)用的話，還需要繼續(xù)改進一下，比如：

1. 緩存不可以永遠擴張下去，這樣太耗費內(nèi)存資源，我們可以只緩存最新傳入的 n 個；
2. 在瀏覽器中使用的時候，我們可以借助瀏覽器的持久化手段，來進行緩存的持久化，比如 cookie、localStorage 等；

這里的復(fù)雜計算函數(shù)可以是過去的某個狀態(tài)，比如對某個目標的操作，這樣把過去的狀態(tài)緩存起來，方便地進行狀態(tài)回退。

復(fù)雜計算函數(shù)也可以是一個返回時間比較慢的異步操作，這樣如果把結(jié)果緩存起來，下次就可以直接從本地獲取，而不是重新進行異步請求。

注意： cache 不可以是 Map，因為 Map 的鍵是使用 === 比較的，因此當傳入引用類型值作為鍵時，雖然它們看上去是相等的，但實際并不是，比如 [1]!==[1]，所以還是被存為不同的鍵。

//  X 錯誤示范
function memorize(fn) {        
  const cache = new Map()
  return function(...args) {
    return cache.get(args) || cache.set(args, fn.apply(fn, args)).get(args)
  }
}

function add(a) {
  return a + 1
}

const adder = memorize(add)

adder(1)    // 2    cache: { [ 1 ] => 2 }
adder(1)    // 2    cache: { [ 1 ] => 2, [ 1 ] => 2 }
adder(2)    // 3    cache: { [ 1 ] => 2, [ 1 ] => 2, [ 2 ] => 3 }

2. 高階函數(shù)

高階函數(shù)就是輸入?yún)?shù)里有函數(shù)，或者輸出是函數(shù)的函數(shù)。

2.1 函數(shù)作為參數(shù)

如果你用過 setTimeout、setInterval、ajax 請求，那么你已經(jīng)用過高階函數(shù)了，這是我們最常看到的場景：回調(diào)函數(shù)，因為它將函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)。

比如 ajax 請求中，我們通常使用回調(diào)函數(shù)來定義請求成功或者失敗時的操作邏輯：

$.ajax("/request/url", function(result){
    console.log("請求成功！")
})

在 Array、Object、String 等等基本對象的原型上有很多操作方法，可以接受回調(diào)函數(shù)來方便地進行對象操作。這里舉一個很常用的 Array.prototype.filter() 方法，這個方法返回一個新創(chuàng)建的數(shù)組，包含所有回調(diào)函數(shù)執(zhí)行后返回 true 或真值的數(shù)組元素。

var words = ['spray', 'limit', 'elite', 'exuberant', 'destruction', 'present'];

var result = words.filter(function(word) {
    return word.length > 6
})       // 輸出: ["exuberant", "destruction", "present"]

回調(diào)函數(shù)還有一個應(yīng)用就是鉤子，如果你用過 Vue 或者 React 等框架，那么你應(yīng)該對鉤子很熟悉了，它的形式是這樣的：

function foo(callback) {
    // ... 一些操作
    callback()
}

2.2 函數(shù)作為返回值

另一個經(jīng)常看到的高階函數(shù)的場景是在一個函數(shù)內(nèi)部輸出另一個函數(shù)，比如：

function foo() {
    return function bar() {}
}

主要是利用閉包來保持著作用域：

function add() {
    var num = 0
    return function(a) {
        return num = num + a
    }
}
var adder = add()

adder(1)     // 輸出: 1
adder(2)     // 輸出: 3

1. 柯里化

柯里化（Currying），又稱部分求值（Partial Evaluation），是把接受多個參數(shù)的原函數(shù)變換成接受一個單一參數(shù)（原函數(shù)的第一個參數(shù)）的函數(shù)，并且返回一個新函數(shù)，新函數(shù)能夠接受余下的參數(shù)，最后返回同原函數(shù)一樣的結(jié)果。

核心思想是把多參數(shù)傳入的函數(shù)拆成單（或部分）參數(shù)函數(shù)，內(nèi)部再返回調(diào)用下一個單（或部分）參數(shù)函數(shù)，依次處理剩余的參數(shù)。

柯里化有3個常見作用：

1. 參數(shù)復(fù)用
2. 提前返回
3. 延遲計算/運行

先來看看柯里化的通用實現(xiàn)：

// ES5 方式
function currying(fn) {
    var rest1 = Array.prototype.slice.call(arguments)
    rest1.shift()
    return function() {
        var rest2 = Array.prototype.slice.call(arguments)
        return fn.apply(null, rest1.concat(rest2))
    }
}

// ES6 方式
function currying(fn, ...rest1) {
  return function(...rest2) {
    return fn.apply(null, rest1.concat(rest2))
  }
}

用它將一個 sayHello 函數(shù)柯里化試試：

// 接上面
function sayHello(name, age, fruit) {
  console.log(console.log(`我叫 ${name},我 ${age} 歲了, 我喜歡吃 ${fruit}`))
}

var curryingShowMsg1 = currying(sayHello, '小明')
curryingShowMsg1(22, '蘋果')           // 輸出: 我叫 小明,我 22 歲了, 我喜歡吃 蘋果

var curryingShowMsg2 = currying(sayHello, '小衰', 20)
curryingShowMsg2('西瓜')               // 輸出: 我叫 小衰,我 20 歲了, 我喜歡吃 西瓜

更高階的用法參見：JavaScript 函數(shù)式編程技巧 - 柯里化

2. 反柯里化

柯里化是固定部分參數(shù)，返回一個接受剩余參數(shù)的函數(shù)，也稱為部分計算函數(shù)，目的是為了縮小適用范圍，創(chuàng)建一個針對性更強的函數(shù)。核心思想是把多參數(shù)傳入的函數(shù)拆成單參數(shù)（或部分）函數(shù)，內(nèi)部再返回調(diào)用下一個單參數(shù)（或部分）函數(shù)，依次處理剩余的參數(shù)。

而反柯里化，從字面講，意義和用法跟函數(shù)柯里化相比正好相反，擴大適用范圍，創(chuàng)建一個應(yīng)用范圍更廣的函數(shù)。使本來只有特定對象才適用的方法，擴展到更多的對象。

先來看看反柯里化的通用實現(xiàn)吧~

// ES5 方式
Function.prototype.unCurrying = function() {
  var self = this
  return function() {
    var rest = Array.prototype.slice.call(arguments)
    return Function.prototype.call.apply(self, rest)
  }
}

// ES6 方式
Function.prototype.unCurrying = function() {
  const self = this
  return function(...rest) {
    return Function.prototype.call.apply(self, rest)
  }
}

如果你覺得把函數(shù)放在 Function 的原型上不太好，也可以這樣：

// ES5 方式
function unCurrying(fn) {
  return function (tar) {
    var rest = Array.prototype.slice.call(arguments)
    rest.shift()
    return fn.apply(tar, rest)
  }
}

// ES6 方式
function unCurrying(fn) {
  return function(tar, ...argu) {
    return fn.apply(tar, argu)
  }
}

下面簡單試用一下反柯里化通用實現(xiàn)，我們將 Array 上的 push 方法借出來給 arguments 這樣的類數(shù)組增加一個元素：

// 接上面
var push = unCurrying(Array.prototype.push)

function execPush() {
  push(arguments, 4)
  console.log(arguments)
}

execPush(1, 2, 3)    // 輸出: [1, 2, 3, 4]

簡單說，函數(shù)柯里化就是對高階函數(shù)的降階處理，縮小適用范圍，創(chuàng)建一個針對性更強的函數(shù)。

function(arg1, arg2)              // => function(arg1)(arg2)
function(arg1, arg2, arg3)        // => function(arg1)(arg2)(arg3)
function(arg1, arg2, arg3, arg4)  // => function(arg1)(arg2)(arg3)(arg4)
function(arg1, arg2, ..., argn)   // => function(arg1)(arg2)…(argn)

而反柯里化就是反過來，增加適用范圍，讓方法使用場景更大。使用反柯里化, 可以把原生方法借出來，讓任何對象擁有原生對象的方法。

obj.func(arg1, arg2)        // => func(obj, arg1, arg2)

可以這樣理解柯里化和反柯里化的區(qū)別：

1. 柯里化是在運算前提前傳參，可以傳遞多個參數(shù)；
2. 反柯里化是延遲傳參，在運算時把原來已經(jīng)固定的參數(shù)或者 this 上下文等當作參數(shù)延遲到未來傳遞。

更高階的用法參見：JavaScript 函數(shù)式編程技巧 - 反柯里化

3. 偏函數(shù)

偏函數(shù)是創(chuàng)建一個調(diào)用另外一個部分（參數(shù)或變量已預(yù)制的函數(shù)）的函數(shù)，函數(shù)可以根據(jù)傳入的參數(shù)來生成一個真正執(zhí)行的函數(shù)。其本身不包括我們真正需要的邏輯代碼，只是根據(jù)傳入的參數(shù)返回其他的函數(shù)，返回的函數(shù)中才有真正的處理邏輯比如：

var isType = function(type) {
  return function(obj) {
    return Object.prototype.toString.call(obj) === `[object ${type}]`
  }
}

var isString = isType('String')
var isFunction = isType('Function')

這樣就用偏函數(shù)快速創(chuàng)建了一組判斷對象類型的方法~

偏函數(shù)和柯里化的區(qū)別：

1. 柯里化是把一個接受 n 個參數(shù)的函數(shù)，由原本的一次性傳遞所有參數(shù)并執(zhí)行變成了可以分多次接受參數(shù)再執(zhí)行，例如：add = (x, y, z) => x + y + z→curryAdd = x => y => z => x + y + z；
2. 偏函數(shù)固定了函數(shù)的某個部分，通過傳入的參數(shù)或者方法返回一個新的函數(shù)來接受剩余的參數(shù)，數(shù)量可能是一個也可能是多個；

當一個柯里化函數(shù)只接受兩次參數(shù)時，比如 curry()()，這時的柯里化函數(shù)和偏函數(shù)概念類似，可以認為偏函數(shù)是柯里化函數(shù)的退化版。