JavaScripti sulgemised edasijõudnutele: mälu haldamine ja ulatus (scope) säilitamine

JavaScripti sulgemised on põhimõtteline kontseptsioon, mida sageli kirjeldatakse kui funktsiooni võimet "meenutada" ja kasutada muutujaid oma ümbritsevast ulatusest (scope), isegi pärast seda, kui välimine funktsioon on lõpetanud oma töö. Sellel näiliselt lihtsal mehhanismil on sügavad tagajärjed mälu haldamisele ja see võimaldab võimsaid programmeerimismustreid. See artikkel süveneb sulgemiste edasijõudnud aspektidesse, uurides nende mõju mälule ja ulatuse säilitamise nüansse.

Sulgemiste mõistmine: kordamine

Enne edasijõudnud kontseptsioonidesse sukeldumist, kordame lühidalt, mis sulgemised on. Põhimõtteliselt luuakse sulgemine iga kord, kui funktsioon kasutab muutujaid oma välimise (ümbristava) funktsiooni ulatusest. Sulgemine võimaldab sisemisel funktsioonil jätkata nende muutujate kasutamist ka pärast seda, kui välimine funktsioon on tagasi pöördunud. See on tingitud sellest, et sisemine funktsioon säilitab viite välimise funktsiooni leksikaalsele keskkonnale.

Leksikaline keskkond: Mõelge leksikaalsele keskkonnale kui kaardile, mis hoiab kõiki muutujate ja funktsioonide deklaratsioone funktsiooni loomise ajal. See on nagu ulatuse hetktõmmis.

Ulatuskett (Scope Chain): Kui funktsiooni sees kasutatakse muutujat, otsib JavaScript seda esmalt funktsiooni enda leksikalisest keskkonnast. Kui seda ei leita, ronib see üles ulatusketis, otsides välimiste funktsioonide leksikaalsetest keskkondadest, kuni jõuab globaalse ulatuseni. See leksikaalsete keskkondade ahel on sulgemiste jaoks ülioluline.

Sulgemised ja mälu haldamine

Üks kriitilisemaid ja mõnikord tähelepanuta jäetud sulgemiste aspekte on nende mõju mälu haldamisele. Kuna sulgemised säilitavad viiteid oma ümbritsevate ulatusete muutujatele, ei saa neid muutujad prügikogumise (garbage collection) teel eemaldada, kuni sulgemine eksisteerib. See võib hoolikalt käsitsemata jätta mälulekkeid. Uurime seda näidetega.

Tahtmatu mälu säilitamise probleem

Vaadake seda tavalist stsenaariumi:

            function outerFunction() {
 let largeData = new Array(1000000).fill('some data'); // Suur massiiv
 let innerFunction = function() {
 console.log('Inner function accessed.');
 };
 return innerFunction;
}

let myClosure = outerFunction();
// outerFunction on lõppenud, kuid myClosure eksisteerib endiselt

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on `largeData` suur massiiv, mis on deklareeritud `outerFunction` sees. Isegi kui `outerFunction` on oma töö lõpetanud, hoiab `myClosure` (mis viitab `innerFunction`ile) endiselt viidet `outerFunction`i leksikaalsele keskkonnale, sealhulgas `largeData`le. Selle tulemusena jääb `largeData` mällu, isegi kui seda aktiivselt ei kasutata. See on potentsiaalne mäluleke.

Miks see juhtub? JavaScripti mootor kasutab prügikogujat, et automaatselt vabastada ebavajalikku mälu. Prügikoguja vabastab mälu ainult siis, kui objekt pole enam juurdevaba (globaalne objekt). Selles juhul on `largeData` juurdepääsetav `myClosure` muutuja kaudu, takistades selle prügikogumist.

Mälulekete leevendamine sulgemistes

Siin on mitu strateegiat mälulekete leevendamiseks, mis on põhjustatud sulgemistest:

1. Viidete tühistamine (nulling): Kui teate, et sulgemist pole enam vaja, saate sulgemise muutuja eksplitsiitselt `null`-iks seada. See katkestab viite ahela ja võimaldab prügikogujal mälu vabastada.

               myClosure = null; // Katkesta viide
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

2. Ulatuslik hoolikas kasutamine: Vältige sulgemiste loomist, mis ebavajalikult haaravad suuri andmehulkasid. Kui sulgemine vajab ainult väikest osa andmetest, proovige seda osa edasi anda argumendina, selle asemel et tugineda sulgemisele, et kogu ulatusest ligi pääseda.

               function outerFunction(dataNeeded) {
    let innerFunction = function() {
    console.log('Inner function accessed with:', dataNeeded);
    };
    return innerFunction;
   }
   
   let largeData = new Array(1000000).fill('some data');
   let myClosure = outerFunction(largeData.slice(0, 100)); // Edasta ainult osa
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

3. `let` ja `const` kasutamine: `let` ja `const` kasutamine `var` asemel aitab vähendada muutujate ulatust, muutes prügikogujal lihtsamaks kindlaks teha, millal muutujat enam ei vajata.
4. Nõrgad (Weak) Mapid ja Setid: Need andmestruktuurid võimaldavad teil hoida viiteid objektidele, ilma et nad takistaksid neid prügikogumist. Kui objekt on prügikogutud, eemaldatakse nõrga Map-i või Set-i viide automaatselt. See on kasulik andmete ühendamiseks objektidega viisil, mis ei anna mälulekkeid.
5. Õige sündmuste kuulajate (event listener) haldamine: Veebiarenduses kasutatakse sulgemisi sageli sündmuste kuulajatega. On ülioluline eemaldada sündmuste kuulajad, kui neid enam ei vajata, et vältida mälulekkeid. Näiteks, kui lisate sündmuste kuulaja DOM-elemendile, mis hiljem DOM-ist eemaldatakse, jääb sündmuste kuulaja (ja sellega seotud sulgemine) mällu, kui te seda eksplitsiitselt ei eemalda. Kasutage `removeEventListener` kuulajate lahtiühendamiseks.

               element.addEventListener('click', myClosure);
   // Hiljem, kui elementi enam ei vajata:
   element.removeEventListener('click', myClosure);
   myClosure = null;
   
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

Reaalse maailma näide: rahvusvahelise (i18n) teegi loomine

Mõelge rahvusvahelise teegile, mis kasutab sulgemisi, et salvestada kohaspetsiifilisi andmeid. Kuigi sulgemised on tõhusad nende andmete kapseldamiseks ja juurdepääsuks, võivad valed juhtimine viia mälulekiteni, eriti ühe lehekülje rakendustes (SPA-des), kus keelekoode vahetatakse sageli. Veenduge, et kui keelekoodi enam ei vajata, on sellega seotud sulgemine (ja selle vahemällu salvestatud andmed) korralikult vabastatud, kasutades ühte ülaltoodud tehnikatest.

Ulatus (scope) säilitamine ja edasijõudnud mustrid

Lisaks mälu haldamisele on sulgemised olulised võimsate programmeerimismustrite loomisel. Need võimaldavad tehnikaid nagu andmete kapseldamine, privaatsed muutujad ja moodulid.

Privaatsed muutujad ja andmete kapseldamine

JavaScript ei paku otsest tuge privaatsetele muutujatele samamoodi nagu Java või C++.

JavaScriptil pole privaatseid muutujaid samal moel nagu Java või C++ keeltes. Kuid sulgemised pakuvad viisi privaatsete muutujate simuleerimiseks, kapseldades need funktsiooni ulatusse. Välimises funktsioonis deklareeritud muutujad on kättesaadavad ainult sisemisele funktsioonile, muutes need efektiivselt privaatseteks.

            function createCounter() {
 let count = 0; // Privaatne muutuja

 return {
 increment: function() {
 count++;
 return count;
 },
 decrement: function() {
 count--;
 return count;
 },
 getCount: function() {
 return count;
 }
 };
}

let counter = createCounter();
console.log(counter.increment()); // 1
console.log(counter.decrement()); // 0
console.log(counter.getCount()); // 0
//count; // Viga: count pole defineeritud

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on `count` privaatne muutuja, mis on kättesaadav ainult `createCounter` ulatuses. Tagastatud objekt pakub meetodeid (`increment`, `decrement`, `getCount`), mis saavad `count`ile ligi ja seda muudavad, kuid `count` ise pole `createCounter` funktsioonist väljastpoolt otseselt kättesaadav. See kapseldab andmed ja takistab tahtmatuid muudatusi.

Moodulimuster

Moodulimuster kasutab sulgemisi, et luua iseseisvad moodulid privaatse oleku ja avaliku API-ga. See on põhimustriline muster JavaScripti koodi korraldamiseks ja moodulite loomiseks.

            let myModule = (function() {
 let privateVariable = 'Secret';

 function privateMethod() {
 console.log('Inside privateMethod:', privateVariable);
 }

 return {
 publicMethod: function() {
 console.log('Inside publicMethod.');
 privateMethod(); // Privaatsele meetodile ligipääs
 }
 };
})();

myModule.publicMethod(); // Väljund: Inside publicMethod.
 // Inside privateMethod: Secret
//myModule.privateMethod(); // Viga: myModule.privateMethod pole funktsioon
//console.log(myModule.privateVariable); // undefined

            

              
                Copy
              
            
          

Moodulimuster kasutab koheselt kutsutud funktsiooni avaldist (IIFE), et luua privaatne ulatus. IIFE sees deklareeritud muutujad ja funktsioonid on mooduli jaoks privaatsed. Moodul tagastab objekti, mis pakub avalikku API-d, võimaldades kontrollitud juurdepääsu mooduli funktsionaalsusele.

Kurrige ja osaline rakendamine (Partial Application)

Sulgemised on samuti üliolulised kurrige ja osalise rakendamise implementeerimisel, mis on funktsionaalse programmeerimise tehnikad, mis suurendavad koodi taaskasutatavust ja paindlikkust.

Kurrige: Kurrige teisendab mitu argumenti võtva funktsiooni funktsioonide järjestuseks, millest igaüks võtab ühe argumendi. Iga funktsioon tagastab teise funktsiooni, mis ootab järgmist argumenti, kuni kõik argumendid on esitatud.

            function multiply(a) {
 return function(b) {
 return function(c) {
 return a * b * c;
 };
 };
}

let multiplyBy5 = multiply(5);
let multiplyBy5And6 = multiplyBy5(6);
let result = multiplyBy5And6(7);
console.log(result); // Väljund: 210

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on `multiply` kurrigeeritud funktsioon. Iga sisemine funktsioon sulgeb välisfunktsioonide argumentide üle, võimaldades lõpliku arvutuse sooritamist, kui kõik argumendid on saadaval.

Osaline rakendamine: Osaline rakendamine hõlmab mõne funktsiooni argumendi eelnev täitmist, luues uue funktsiooni vähendatud arvu argumentidega.

            function greet(greeting, name) {
 return greeting + ', ' + name + '!';
}

function partial(func, arg1) {
 return function(arg2) {
 return func(arg1, arg2);
 };
}

let greetHello = partial(greet, 'Hello');
let message = greetHello('World');
console.log(message); // Väljund: Hello, World!

            

              
                Copy
              
            
          

Siin loob `partial` uue funktsiooni `greetHello`, eelnev täites `greet` funktsiooni `greeting` argumendi. Sulgemine võimaldab `greetHello`-l "meenutada" `greeting` argumenti.

Sulgemised sündmuste käsitsemisel

Nagu varem mainitud, kasutatakse sulgemisi sageli sündmuste käsitsemisel. Need võimaldavad teil seostada andmeid sündmuste kuulajaga, mis säilivad mitme sündmuse käivitamise korral.

            function createButton(label, callback) {
 let button = document.createElement('button');
 button.textContent = label;
 button.addEventListener('click', function() {
 callback(label); // Sulgemine 'label' üle
 });
 document.body.appendChild(button);
}

createButton('Click Me', function(label) {
 console.log('Button clicked:', label);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Anoniimne funktsioon, mis on edastatud `addEventListener`-ile, loob sulgemise `label` muutuja üle. See tagab, et kui nuppu klõpsatakse, edastatakse õige silt tagasikutsumisfunktsioonile.

Parimad praktikad sulgemiste kasutamiseks

• Olge teadlikud mälukasutusest: Kaaluge alati sulgemiste mälumõjusid, eriti suurte andmehulkade puhul. Kasutage mälulekete vältimiseks varem kirjeldatud tehnikaid.
• Kasutage sulgemisi otstarbekalt: Ärge kasutage sulgemisi ebavajalikult. Kui lihtne funktsioon suudab soovitud tulemuse saavutada ilma sulgemist loomata, on see sageli parem lähenemine.
• Dokumenteerige oma sulgemised: Veenduge, et dokumenteeriksite oma sulgemiste eesmärgi, eriti kui need on keerulised. See aitab teistel arendajatel (ja teie tulevasel mina) koodi mõista ja vältida võimalikke probleeme.
• Testige oma koodi põhjalikult: Testige oma koodi, mis kasutab sulgemisi, põhjalikult, et tagada selle ootuspärane käitumine ja mitte mälulekkeid. Kasutage brauseri arendustööriistu või mäluprofiilide tööriistu mälukasutuse analüüsimiseks.
• Mõistke ulatuse ketti: Tugev arusaam ulatuse ketist on ülioluline sulgemistega tõhusaks töötamiseks. Visualiseerige, kuidas muutujatele ligi pääsetakse ja kuidas sulgemised säilitavad viiteid oma ümbritsevate ulatuseni.

Kokkuvõte

JavaScripti sulgemised on võimas ja mitmekülgne funktsioon, mis võimaldab edasijõudnud programmeerimismustreid nagu andmete kapseldamine, moodulid ja funktsionaalse programmeerimise tehnikad. Kuid nad tulevad ka vastutusega hoolikalt hallata mälu. Mõistes sulgemiste nüansse, nende mõju mälu haldamisele ja nende rolli ulatuse säilitamisel, saavad arendajad kasutada nende täielikku potentsiaali, vältides samal ajal võimalikke lõkse. Sulgemiste meisterdamine on oluline samm, et saada pädevaks JavaScripti arendajaks ja ehitada vastupidavaid, skaleeritavaid ja hooldatavaid rakendusi globaalsele publikule.