Использование let объявлений переменных и особенности образуемых при этом замыканий в JavaScript

Написать данную заметку меня сподвигло прочтение статьи на Хабре «Var, let или const? Проблемы областей видимости переменных и ES6» и комментариев к ней, а также соответствующей части книги Закаса Н. «Understanding of ECMAScript 6». Исходя из прочитанного я вынес, что не всё так однозначно в оценке использования var или let. Авторы и комментаторы склоняются к тому, что при отсутствии необходимости поддержки старых версий браузеров имеет смысл полностью отказаться от использования var, а также использовать некоторые упрощенные конструкции, заместо старых, по умолчанию.

Про области видимости этих объявлений уже сказано достаточно, в том числе и в указанных выше материалах, поэтому я хотел бы заострить внимание только на некоторых неочевидных моментах.

Для начала хотелось бы рассмотреть выражения немедленно вызываемых функций (Immediately Invoked Function Expression, IIFE) в циклах.
let func1 = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
	func1.push(function(i) { return function() { console.log(i); } }(i));
}

func1.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

0 newECMA6add.js:4:59
1 newECMA6add.js:4:59
2 newECMA6add.js:4:59
*/

или можно обойтись без них используя let:

let func1 = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
	func1.push(function() { console.log(i); });
}

func1.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли также получим

0 newECMA6add.js:4:37
1 newECMA6add.js:4:37
2 newECMA6add.js:4:37
*/

Закас Н. утверждает, что оба подобных примера выдавая один и тот же результат при этом также и работают абсолютно одинаково:
«This loop works exactly like the loop that used var and an IIFE but is arguably cleaner»
что, впрочем, сам же, чуть далее, косвенно опровергает.

Дело в том, что каждая итерация цикла при использовании let создает отдельную локальную переменную i и при этом привязка в функциях отправленных в массив идет также по отдельным переменным от каждой итерации.

В данном конкретном случае, результат действительно не отличается, но, что если мы немного усложним код?
let func1 = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
	func1.push(function(i) { return function() { console.log(i); } }(i));
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

0 newECMA6add.js:4:59
2 newECMA6add.js:4:59
*/

Здесь, добавив ++i наш результат оказался вполне предсказуем, так как мы вызвали функцию со значениями i, актуальными на момент вызова ещё при проходах самого цикла, поэтому последующая операция ++i не повлияла на значение переданное функции в массиве, так как оно уже было замкнуто в function(i) с конкретным значением i.

Теперь сравним с let-варинтом без IIFE
let func1 = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
	func1.push(function() { console.log(i); });
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

1 newECMA6add.js:4:37
3 newECMA6add.js:4:37
*/

Результат, как видно, изменился, и, природа этого изменения, в том, что мы не вызывали функцию со значением сразу, а функция взяла значения имеющиеся в замыканиях на конкретных итерациях цикла.

Чтобы глубже понять суть происходящего, рассмотрим примеры с двумя массивами. И для начала, возьмём var, без IIFE:
let func1 = [],
	func2 = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
	func2.push(function() { console.log(++i); });
	func1.push(function() { console.log(++i); });
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); });
func2.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

5 newECMA6add.js:6:37
6 newECMA6add.js:6:37
7 newECMA6add.js:5:37
8 newECMA6add.js:5:37

*/

Здесь всё пока очевидно — замыкания нет (хотя можно сказать, что и есть, но на глобальную область видимости, хоть это и не вполне корректно, так как доступ к i есть по сути везде) т. е., аналогично, но с локальной областью видимости, переменной i будет подобная запись:
let func1 = [],
	func2 = [];

function test() {
	for (var i = 0; i < 3; i++) {
		func2.push(function() { console.log(++i); });
		func1.push(function() { console.log(++i); });
		++i;
	}
}
test();

func1.forEach(function(func) { func(); });
func2.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли также получим

5 newECMA6add.js:7:41
6 newECMA6add.js:7:41
7 newECMA6add.js:6:41
8 newECMA6add.js:6:41

*/

В обоих примерах происходит следующее:

1. В начале последней итерации цикла i == 2, затем инкрементируется на 1 (++i), и в конце добавляется еще 1 от i++, В результате на конец всего цикла i == 4.

2. Поочередно вызываются функции находящиеся в массивах func1 и func2, и в каждой из них последовательно инкрементируется одна и та же переменная i, находящаяся в замыкании относительно своей области видимости, что особенно заметно, когда мы имеем дело не с глобальной переменной, а локальной.

Добавим IIFE.
Первый вариант:
let func1 = [],
	func2 = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
	func2.push(function(i) { return function() { console.log(++i); } }(i));
	func1.push(function(i) { return function() { console.log(++i); } }(i));
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); });
func2.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

1 newECMA6add.js:6:56
3 newECMA6add.js:6:56
1 newECMA6add.js:5:56
3 newECMA6add.js:5:56
*/
Второй вариант:
let func1 = [],
	func2 = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
	func2.push(function(i) { return function() { console.log(i); } }(++i));
	func1.push(function(i) { return function() { console.log(i); } }(++i));
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); });
func2.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

2 newECMA6add.js:6:56
1 newECMA6add.js:5:56
*/

При добавлении IIFE в первом случае мы просто вызвали зафиксированные значения i в function(i) (0 и 2, при первом и втором проходе цикла соответственно), и инекрементировали их на 1, каждая функция отдельно от другой, так как здесь замыкание на общую переменную цикла отсутствует, ввиду того, что значение i было переданно немедленно при проходах цикла. Во втором случае также нет замыкания, но там значение передавалось с одновременной инкременцией, поэтому на конец первого прохода i == 4, и, цикл дальше не пошёл. Но, обращаю внимание, на то, что отдельные замыкания для каждой функции всё также присутствуют в первом варианте:
let func1 = [],
	func2 = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
	func2.push(function(i) { return function() { console.log(++i); } }(i));
	func1.push(function(i) { return function() { console.log(++i); } }(i));
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); });
func2.forEach(function(func) { func(); });
func1.forEach(function(func) { func(); });
func2.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

1 newECMA6add.js:6:56
3 newECMA6add.js:6:56
1 newECMA6add.js:5:56
3 newECMA6add.js:5:56
2 newECMA6add.js:6:56
4 newECMA6add.js:6:56
2 newECMA6add.js:5:56
4 newECMA6add.js:5:56
*/
прим.: даже если обрамить цикл функцией, общими, замыкания, естественно не станут.

Теперь же рассмотрим инструкцию let, без IIFE соответственно.
let func1 = [],
	func2 = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
	func2.push(function() { console.log(++i); });
	func1.push(function() { console.log(++i); });
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); });
func2.forEach(function(func) { func(); });

/*
В консоли получим

2 newECMA6add.js:6:41
4 newECMA6add.js:6:41
3 newECMA6add.js:5:41
5 newECMA6add.js:5:41
*/

А вот здесь, у нас опять образовалось замыкание, и не одно, а два, и не отдельные, а общие, что логично, учитывая известный принцип работы let в циклах.

В итоге мы имеем, что в первом замыкании, до вызова функций находящихся в массивах, значение i == 1, а во втором i == 3. Это значения, которые получила переменная i, до i++ и итерации цикла, но после всех инструкций в блоке цикла, и, они замыкаются по каждой конкретной итерации.

Далее вызываются функции находящиеся в массиве func1 и они инкрементируют соответствующие переменные в обоих замыканиях и в результате в первом i == 2, а во втором i == 4.

Последующий вызов func2 инкрементирует дальше и получает i == 3 и 5 соответственно.

Я специально поставил func2 и func1 внутри блока в таком порядке, чтобы была наглядней видна независимость от их расположения, и, чтобы подчеркнуть внимание читателя именно на факте замыкания.

Напоследок приведу тривиальный пример направленный на закрепление понимания замыканий и области видимости let :
let func1 = [];

{
	let i = 0;
	func1.push(function() { console.log(i); });
	++i;
}

func1.forEach(function(func) { func(); }); 
console.log(i);

/*
1 newECMA6add.js:5:34
ReferenceError: i is not definednewECMA6add.js:10:1
*/

Что мы имеем в итоге


1. Задействование выражений немедленно вызываемых функций не является эквивалентным использованию итерируемых let переменных в функциях в циклах, и, в ряде случаев, приводит к различному результату.

2. Из-за того, что при использовании let объявления для итератора в каждой итерации создаётся отдельная локальная переменная, встаёт вопрос об утилизации ненужных данных сборщиком мусора. На этом пункте, признаться, я и хотел изначально заострить внимание, подозревая, что создание большого количества переменных в больших, соответственно, циклах будет тормозить работу компилятора, однако, при сортировке тестового массива с использованием только let объявлений переменных показало выигрыш по времени выполнения почти в два раза для массива в 100000 ячеек:
Вариант с var:
const start = Date.now();
var arr = [],
	func1 = [],
	func2 = [];

for (var i = 0; i < 100000; i++) {
	arr.push(Math.random());
}

for (var i = 0; i < 99999; i++) {
	var min = arr[i];
	var minind = i;

	for (var j = i + 1; j < 100000; j++) {
		if (min > arr[j]) {
			min = arr[j];
			minind = j;
		}
	}

	var temp = arr[i];
	arr[i] = arr[minind];
	arr[minind] = temp;
	func1.push(function(i) { return function() { return i; } }(arr[i]));
}
func1.push(function(i) { return function() { return i; } }(arr[99999]));

for (var i = 0; i < 100000; i++) {
	func2.push(func1[i]());
}

const end = Date.now();

console.log((end - start)/1000); // 9.847


И вариант с let:
const start = Date.now();
let arr = [],
	func1 = [],
	func2 = [];

for (let i = 0; i < 100000; i++) {
	arr.push(Math.random());
}

for (let i = 0; i < 99999; i++) {
	let min = arr[i];
	let minind = i;

	for (let j = i + 1; j < 100000; j++) {
		if (min > arr[j]) {
			min = arr[j];
			minind = j;
		}
	}

	let temp = arr[i];
	arr[i] = arr[minind];
	arr[minind] = temp;
	func1.push(function() { return arr[i]; });
}
func1.push(function() { return arr[99999]; });

for (let i = 0; i < 100000; i++) {
	func2.push(func1[i]());
}

const end = Date.now();

console.log((end - start)/1000); // 5.3


При этом время выполнения практически не зависело от наличия/отсутствия инструкций:

с IIFE
func1.push(function(i) { return function() { return i; } }(arr[i]));

либо
без IIFE
func1.push(function() { return arr[i]; });

и
вызова функций
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
	func2.push(func1[i]());
}


прим.: понимаю, что информация по быстродействию не нова, но для полноты картины я думаю эти два примера стоило привести.

Из всего этого можно сделать вывод о том, что применение let объявлений вместо var, в приложениях не требующих обратной совместимости с более ранними стандартами более чем оправдано, особенно в случаях с циклами. Но, при этом стоит помнить об особенностях поведения в ситуациях с замыканиями и, при необходимости продолжать использовать выражения немедленно вызываемых функций.
Поделиться публикацией

Комментарии 0

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое