JavaScript 中的闭包一定是最可怕的特性之一。 即使是无所不知的 ChatGPT 也会告诉你这一点。 它也可能是最隐秘的语言概念之一。 每次编写任何 React 代码时，我们都会用到它，大多数时候我们甚至没有意识到。 但最终还是无法摆脱它们：如果我们想编写复杂且高性能的 React 应用程序，我们就必须了解闭包。

因此，让我们深入研究它，并在此过程中学习以下内容：

• 什么是闭包，它们是怎么出现的，为什么我们需要它们
• 什么是过时闭包，为什么它们会出现
• React 中哪些常见的场景会导致过时闭包，以及如何应对它们

警告：如果你从未处理过 React 中的闭包，这篇文章可能会让你的大脑爆炸。 当你阅读本文时，请确保随身携带足够的巧克力来刺激脑细胞。

问题出现

想象一下你正在实现一个带有几个输入框的表单。 其中一个字段是来自某些外部库的非常重的组件。 你没有办法了解其内部结构，因此无法修复其性能问题。 但你的表单中确实需要它，因此你决定将其包装在 React.memo 中，以在表单中的状态发生变化时最大程度地减少重新渲染的频率。 像这样：

const HeavyComponentMemo = React.memo(HeavyComponent);

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();

  return (
    <>
      <input
        type="text"
        value={value}
        onChange={(e) => setValue(e.target.value)}
      />
      <HeavyComponentMemo />
    </>
  );
};

到目前为止，一切都很好。 这个「非常重」的组件只接收一个字符串属性（比如 title）和一个 onClick 回调函数。 当单击这个组件内的 “完成” 按钮时会触发此回调函数。 并且希望在发生此单击时提交表单数据。 也很简单：只需将标题和 onClick 属性传递给它即可。

const HeavyComponentMemo = React.memo(HeavyComponent);

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();

  const onClick = () => {
    // 在这里提交表单数据
    console.log(value);
  };

  return (
    <>
      <input
        type="text"
        value={value}
        onChange={(e) => setValue(e.target.value)}
      />
      <HeavyComponentMemo
        title="Welcome to the form"
        onClick={onClick}
      />
    </>
  );
};

现在你将面临两难境地。 众所周知，React.memo 中包装的组件上的每个 prop 都需要是原始值或在重新渲染之间保持不变。 否则，记忆缓存将不起作用。 因此从技术上讲，我们需要将 onClick 包装在 useCallback 中：

const onClick = useCallback(() => {
    // 在这里提交表单数据
}, []);

而且，我们知道 useCallback 这个 hook 应该在其依赖项数组中声明所有依赖项。 因此，如果我们想在内部提交表单数据，我们必须将该数据声明为依赖项：

const onClick = useCallback(() => {
    // 在这里提交表单数据
  console.log(value);

  // 添加数据作为依赖项
}, [value]);

这就是一个困境：尽管我们的 onClick 被记忆缓存了，但每次有人在输入框中输入时它仍然会发生变化。 所以我们的性能优化是没有用的。

好吧，让我们寻找其他解决方案。 React.memo 有一个叫做 comparison function 的东西。它允许我们更精细地控制 React.memo 中的 props 比较。通常，React 会自行将所有 “上一次更新”的 props 与所有 “下一次更新” props 进行比较。 如果我们使用了这个函数，它将依赖于它的返回结果。 如果它返回 true，那么 React 就会知道 props 是相同的，并且组件不应该被重新渲染。 这听起来正是我们所需要的

我们只关心更新一个 props，即我们的 title，所以它不会那么复杂：

const HeavyComponentMemo = React.memo(
  HeavyComponent,
  (before, after) => {
    return before.title === after.title;
  },
);

整个表单的代码将如下所示

const HeavyComponentMemo = React.memo(
  HeavyComponent,
  (before, after) => {
    return before.title === after.title;
  },
);

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();

  const onClick = () => {
    // 在这里提交表单数据
    console.log(value);
  };

  return (
    <>
      <input
        type="text"
        value={value}
        onChange={(e) => setValue(e.target.value)}
      />
      <HeavyComponentMemo
        title="Welcome to the form"
        onClick={onClick}
      />
    </>
  );
};

成功了！ 我们在输入了一些内容，这个「非常重」的组件不会重新渲染，并且性能不会受到影响。

然而有一个小问题：它实际上并没有成功。 如果你在输入某些内容，然后按下该按钮，则我们在 onClick 中打印的 value 是 undefined 。 但它不能是undefined 的，但是如果我在 onClick 之外添加 console.log ，它会正确打印它。 在 onClick 内部则不正确。

这是怎么回事呢？

这就是所谓的“过时闭包”问题。 为了解决这个问题，我们首先需要深入研究 JavaScript 中最令人恐惧的主题：闭包及其工作原理。

JavaScipt，作用域，闭包

让我们从函数和变量开始。 当我们在 JavaScript 中通过普通声明或箭头函数声明函数时会发生什么

function something() {
  //
}
const something = () => {};

通过这样做，我们创建了一个局部作用域：代码中的一个作用域，其中声明的变量在外部是不可见的。

const something = () => {
  const value = 'text';
};

console.log(value); // 不起作用，value 是 something 函数的内部变量

每次我们创建函数时都会发生这种情况。 在另一个函数内部创建的函数将具有自己的局部作用域，对于外部函数不可见

const something = () => {
  const inside = () => {
    const value = 'text';
  };

  console.log(value); // 不起作用，value 是 inside 函数的内部变量
};

然而如果反过来，这是一条可行的道路。 最里面的函数将能「看到」外部声明的所有变量

const something = () => {
  const value = 'text';

  const inside = () => {
    // 非常好，value 可以在这里访问到
    console.log(value);
  };
};

这是通过创建所谓的「闭包」来实现的。 内部函数「关闭」来自外部的所有数据。 它本质上是所有「外部」数据的快照，这些数据会被及时冻结并单独存储在内存中。

如果我不是在 something 函数内创建 value，而是将其作为参数传递并返回inside 函数：

const something = (value) => {
  const inside = () => {
    // 非常好，value 可以在这里访问到
    console.log(value);
  };

  return inside;
};

我们会得到这样的行为：

const first = something('first');
const second = something('second');

first(); // 打印 "first"
second(); // 打印 "second"

我们用字符串 “first” 作为参数调用 something 函数，并将结果赋值给了一个变量。 该变量则是对内部声明的函数的引用。 形成闭合。 从现在开始，只要保存该引用的 first 变量存在，我们传递给它的字符串“first”就会被冻结，并且内部函数将可以访问它

第二次调用也是同样的情况：我们传递一个不同的值，形成一个闭包，并且返回的函数将永远可以访问该变量。

对于在 something 函数内本地声明的任何变量都是如此：

const something = (value) => {
  const r = Math.random();

  const inside = () => {
    // ...
		console.log(r)
  };

  return inside;
};

const first = something('first');
const second = something('second');

first(); // 打印一个随机数
second(); // 打印另外一个随机数

这就像拍摄一些动态场景的照片：只要按下按钮，整个场景就会永远“冻结”在照片中。 下次按下该按钮不会改变之前拍摄的照片中的任何内容。

在 React 中，我们一直在创建闭包，甚至没有意识到。 组件内声明的每个回调函数都是一个闭包：

const Component = () => {
  const onClick = () => {
    // 闭包！
  };

  return <button onClick={onClick} />;
};

所有在 useEffect 或者 useCallback 中的都是闭包

const Component = () => {
  const onClick = useCallback(() => {
    // 闭包！
  });

  useEffect(() => {
    // 闭包！
  });
};

所有闭包都可以访问组件中声明的 state、props 和局部变量：

const Component = () => {
  const [state, setState] = useState();

  const onClick = useCallback(() => {
    // 没问题
    console.log(state);
  });

  useEffect(() => {
    // 没问题
    console.log(state);
  });

组件内的每个函数都是一个闭包，因为组件本身只是一个函数。

过时闭包问题

以上所有内容，即使你之前没有接触过太多闭包的概念，仍然相对简单。 你创建几个函数几次，它就会变得很自然。 很多年来，使用 React 编写应用程序甚至都不需要理解“闭包”的概念。

那么问题出在哪里呢？ 为什么闭包是 JavaScript 中最可怕的事情之一，也是许多开发人员的痛苦之源？

这是因为只要闭包函数的引用存在，闭包就存在。 对函数的引用只是一个可以赋值给任何东西的值。 让我们稍微动动脑子。 这是上面我们的函数，它返回一个闭包：

const something = (value) => {
  const inside = () => {
    console.log(value);
  };
  return inside;
};

但是 inside 函数会随着每次 something 调用而重新创建。 如果我决定重构它并缓存它，会发生什么？ 像这样：

const cache = {};

const something = (value) => {
  if (!cache.current) {
    cache.current = () => {
      console.log(value);
    };
  }

  return cache.current;
};

表面上看，这个代码似乎没什么问题。 我们刚刚创建了一个名为 cache 的外部变量，并将内部函数赋值给 cache.current 属性。 现在，我们只需返回已保存的值，而不是每次都重新创建该函数。

然而，如果我们尝试调用它几次，我们会看到一个奇怪的事情：

const first = something('first');
const second = something('second');
const third = something('third');

first(); // 打印 "first"
second(); // 打印 "first"
third(); // 打印 "first"

无论我们使用不同的参数调用 something 函数多少次，打印的值始终是第一个！

为了修复此行为，我们希望在每次入参发生变化时重新创建该函数及其闭包。 像这样：

const cache = {};
let prevValue;

const something = (value) => {
  // 检查值是否改变
  if (!cache.current || value !== prevValue) {
    cache.current = () => {
      console.log(value);
    };
  }

  // 更新它
  prevValue = value;
  return cache.current;
};

将值保存在变量中，以便我们可以将下一个入参与前一个入参进行比较。 如果变量发生了变化，则更新 cache.current 闭包

现在它将正确打印变量，如果我们比较具有相同入参的函数，则将返回 true：

const first = something('first');
const anotherFirst = something('first');
const second = something('second');

first(); // 打印 "first"
second(); // 打印 "second"
console.log(first === anotherFirst); // 返回 true

useCallback中的过时闭包

我们刚刚实现了几乎完全一样的 useCallback hook 为我们所做的事情！ 每次我们使用 useCallback 时，我们都会创建一个闭包，并且我们传递给它的函数会被缓存：

// 该内联函数的缓存与之前的部分完全相同
const onClick = useCallback(() => {}, []);

如果我们需要访问此函数内的 state 或 props，我们需要将它们添加到依赖项数组中：

const Component = () => {
  const [state, setState] = useState();

  const onClick = useCallback(() => {
    // 访问内部 state
    console.log(state);

    // 需要添加到依赖数组里面
  }, [state]);
};

这个依赖数组使得 React 刷新缓存的闭包，就像我们比较 value !== prevValue 时所做的那样。 如果我忘记填这个数组，我们的闭包就会变得过时：

const Component = () => {
  const [state, setState] = useState();

  const onClick = useCallback(() => {
    // state 将永远都是初始值
    // 闭包永远不会刷新
    console.log(state);

    // 忘记写依赖数组
  }, []);
};

每次触发这个回调函数，都会打印 undefined

Refs 中的过时闭包

在 useCallback 和 useMemo hook 之后，引入过时闭包问题的第二个最常见的方法是 Refs

如果我尝试对 onClick 回调函数使用 Ref 而不是 useCallback hook，会发生什么情况？ 有时，网上的文章建议这样做来缓存组件上的 props。 从表面上看，它确实看起来更简单：只需将一个函数传递给 useRef 并通过 ref.current 访问它。 没有依赖，也不用担心。

const Component = () => {
  const ref = useRef(() => {
    // 点击回调
  });

  // ref.current 存储了函数
  return <HeavyComponent onClick={ref.current} />;
};

然而。 组件内的每个函数都会形成一个闭包，包括我们传递给 useRef 的函数。 我们的 ref 在创建时只会初始化一次，并且不会自行更新。 这基本上就是我们一开始创建的逻辑。 只是我们传递的不是 value，而是我们想要保留的函数。 像这样：

const ref = {};

const useRef = (callback) => {
  if (!ref.current) {
    ref.current = callback;
  }

  return ref.current;
};

因此，在这种情况下，在刚载入组件时一开始形成的闭包将被保留并且永远不会刷新。 当我们尝试访问存储在 Ref 中的函数内的 state 或 props 时，我们只会获得它们的初始值：

const Component = ({ someProp }) => {
  const [state, setState] = useState();

  const ref = useRef(() => {
    // 所有都会被缓存并且永远不会改变
    console.log(someProp);
    console.log(state);
  });
};

为了解决这个问题，我们需要确保每次尝试访问内部内容发生变化时都会更新该引用值。 本质上，我们需要实现 useCallback hook 中依赖数组所做的事情

const Component = ({ someProp }) => {
  // 初始化 ref - 创建闭包
  const ref = useRef(() => {
    // 所有都会被缓存并且永远不会改变
    console.log(someProp);
    console.log(state);
  });

  useEffect(() => {
    // 当 state 或者 props 更新时，及时更新闭包
    ref.current = () => {
      console.log(someProp);
      console.log(state);
    };
  }, [state, someProp]);
};

React.memo 中的过时闭包

最后，我们回到文章的开头以及引发这一切的谜团。 我们再看一下有问题的代码：

const HeavyComponentMemo = React.memo(
  HeavyComponent,
  (before, after) => {
    return before.title === after.title;
  },
);

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();

  const onClick = () => {
    // submit our form data here
    console.log(value);
  };

  return (
    <>
      <input
        type="text"
        value={value}
        onChange={(e) => setValue(e.target.value)}
      />
      <HeavyComponentMemo
        title="Welcome to the form"
        onClick={onClick}
      />
    </>
  );
};

每次我们单击按钮时，我们都会记录 “undefined”。 onClick 中我们的 value 永远不会更新。 现在你能说出原因吗

当然，这又是一个过时的闭包。 当我们创建 onClick 时，首先使用默认 state 值（即“ undefined ”）形成闭包。 我们将该闭包与 title 属性一起传递给我们的记忆组件。 在比较函数中，我们仅比较标题。 它永远不会改变，它只是一个字符串。 比较函数始终返回 true，HeavyComponent 永远不会更新，因此它保存对第一个 onClick 闭包的引用，并具有冻结的 “undefined” 值。

既然我们知道了问题所在，那么我们该如何解决呢？ 这里说起来容易做起来难……

理想情况下，我们应该在比较函数中比较每个 prop，因此我们需要在其中包含 onClick：

(before, after) => {
  return (
    before.title === after.title &&
    before.onClick === after.onClick
  );
};

然而，在这种情况下，这意味着我们只是重新实现 React 默认行为，并完全执行没有比较函数的 React.memo 的操作。 所以我们可以放弃它，只将其保留为 React.memo(HeavyComponent)。

但这样做意味着我们需要将 onClick 包装在 useCallback 中。 但这取决于 state，因此它会随着每次击键而改变。 我们回到了第一点：我们的「重组件」将在每次状态变化时重新渲染，这正是我们试图避免的。

我们可以尝试组合并尝试提取和隔离 state 或者是 HeavyComponent。 但这并不容易：输入和 HeavyComponent 都依赖于该 state。

我们可以尝试很多其他的事情。 但我们不需要进行任何大量的重构来摆脱闭包陷阱。 有一个很酷的技巧可以在这里帮助我们。

使用 Refs 逃离闭包陷阱

这个技巧绝对令人兴奋：它非常简单，但它可以永远改变你在 React 中记忆函数的方式。 或者也许没有……无论如何，它可能有用，所以让我们深入研究它。

现在让我们去掉 React.memo 和 onClick 中的比较函数。 只是一个带有 state 和记忆的 HeavyComponent 的纯组件：

const HeavyComponentMemo = React.memo(HeavyComponent);

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();

  return (
    <>
        <input type="text" value={value} onChange={(e) => setValue(e.target.value)} />
        <HeavyComponentMemo title="Welcome to the form" onClick={...} />
    </>
  );
}

现在我们需要添加一个 onClick 函数，该函数在重新渲染之间保持稳定，但也可以访问最新状态而无需重新创建自身。

我们将把它存储在 Ref 中，所以让我们添加它。 暂时为空：

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();

	// 添加一个空的 ref
  const ref = useRef();
};

为了使函数能够访问最新状态，需要在每次重新渲染时重新创建它。 这是无法回避的，这是闭包的本质，与 React 无关。 我们应该在 useEffect 中修改 Refs，而不是直接在渲染中修改，所以让我们这样做

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();

  // 添加一个空的 ref
  const ref = useRef();

  useEffect(() => {
		// 我们需要去触发的回调函数
		// 带上 state
    ref.current = () => {
      console.log(value);
    };

    // 没有依赖数组
  });
};

不带依赖数组的 useEffect 将在每次重新渲染时触发。 这正是我们想要的。 所以现在我们的 ref.current 中，我们有一个每次重新渲染都会重新创建的闭包，因此记录的状态始终是最新的。

但我们不能只是将 ref.current 传递给记忆组件。 每次重新渲染时该值都会有所不同，因此缓存记忆是行不通的。

const Form = () => {
  const ref = useRef();

  useEffect(() => {
    ref.current = () => {
      console.log(value);
    };
  });

  return (
    <>
      {/* 不能这么做, 将会击穿缓存，让记忆失效 */}
      <HeavyComponentMemo onClick={ref.current} />
    </>
  );
};

因此，我们创建一个封装在 useCallback 中的小的空函数，并且不依赖它。

const Form = () => {
  const ref = useRef();

  useEffect(() => {
    ref.current = () => {
      console.log(value);
    };
  });

  const onClick = useCallback(() => {
		// 依赖是空的，所以函数永远不会改变
  }, []);

  return (
    <>
      {/* 现在缓存生效了, onClick 永远不会改变 */}
      <HeavyComponentMemo onClick={onClick} />
    </>
  );
};

现在，缓存记忆功能完美地起作用了—— onClick 永远不会改变。 但有一个问题：它什么也不做。

这是一个魔术：让它工作所需的只是在该记忆回调函数中调用 ref.current ：

useEffect(() => {
  ref.current = () => {
    console.log(value);
  };
});

const onClick = useCallback(() => {
  // 在这里调用 ref 
  ref.current();

  // 依然是空的依赖数组!
}, []);

请注意 ref 为何不在 useCallback 的依赖项中？ 没必要这样。 ref 本身永远不会改变。 它仅仅是 useRef hook 返回的可变对象的引用。

但是，当闭包冻结其周围的所有内容时，它不会使对象变得不可变或冻结。 对象存储在内存的不同部分，多个变量可以包含对完全相同对象的引用。

const a = { value: 'one' };
// b 是不同的变量，指向相同的对象
const b = a;

如果我通过其中一个引用改变对象，然后通过另一个引用访问它，则更改将可以生效：

a.value = 'two';

console.log(b.value); // 生效了，打印 "two"

例子中，我们在 useCallback 和 useEffect 中有完全相同的引用。 因此，当我们改变 useEffect 中ref 对象的当前属性时，我们可以在 useCallback 中访问该确切属性。 这个属性恰好是一个捕获最新状态数据的闭包。

完整的代码如下所示：

const Form = () => {
  const [value, setValue] = useState();
  const ref = useRef();

  useEffect(() => {
    ref.current = () => {
      // 最新的值
      console.log(value);
    };
  });

  const onClick = useCallback(() => {
    // 最新的值
    ref.current?.();
  }, []);

  return (
    <>
      <input
        type="text"
        value={value}
        onChange={(e) => setValue(e.target.value)}
      />
      <HeavyComponentMemo
        title="Welcome closures"
        onClick={onClick}
      />
    </>
  );
};

现在，我们拥有了两全其美的优点：重组件已被正确记忆缓存，并且不会随着每次状态更改而重新渲染。 它的 onClick 回调可以访问组件中的最新数据，而不会击穿缓存。 现在可以安全地将我们需要的一切发送到后端了！

总结

希望所有这些都是有意义的，并且现在闭包对你来说很容易。 在你开始编码之前，请记住有关闭包的注意事项：

• 每次在一个函数内创建另一个函数时都会形成闭包
• 由于 React 组件只是函数，因此内部创建的每个函数都会形成一个闭包，包括 useCallback 和 useRef 等 hook
• 当调用形成闭包的函数时，它周围的所有数据都被“冻结”，就像快照一样。
• 要更新该数据，我们需要重新创建“关闭”函数。 这就是 useCallback 等 hook 的依赖项允许我们做的事情
• 如果我们错过了依赖项，或者不刷新分配给 ref.current 的关闭函数，则闭包将变得“过时”。
• 我们可以利用 Ref 是一个可变对象这一情况来逃离 React 中的“过时闭包”陷阱。 我们可以在过时闭包之外改变 ref.current ，然后在内部访问它。 将会是最新的数据。

翻译 — Aug 26, 2023