有关循环+闭包的一个代码片段

问题背景


原始代码
for (var i=1; i<6; i++) {
  setTimeout(function timer() {
    console.log(i);
  }, i*1000);
}
预期效果

分别输出数字1~5、每秒1次、每次1个

实际效果

1以每秒1次的频率输出了5个6,如图:

image.png


为何会产生和语义不符的预期?


首先解释“6”从何而来

上述代码中,循环的终止条件是i不再<6,条件首次成立时i的值是6.因此,输出显示的是循环结束时i的最终值。

上述代码的缺陷

这里的缺陷是,我们假设循环中的每个迭代在运行时都会给自己捕获一个i的副本。但是根据作用域的工作原理,虽然i是在5次迭代中分别定义的,但是它们都会被封闭在一个共享的全局作用域中,因此实际上只有一个i

延迟函数的回调

需要注意的是,延迟函数的回调会在循环结束时才执行。事实上,当定时器运行时,即使每个迭代中执行的是setTimeout(..., 0),所有的回调函数仍然是在循环结束后才被执行。(因为setTimeout实际执行是在线程最后的,首先执行的是所有的同步代码。)
举个例子:

for (let i=1; i<3; i++) {
  console.log('before');
  
  setTimeout(() => {
    console.log(i);
  }, i*1000);

  console.log('after');
}

这段代码的运行结果如下,可以看到12是最后才被输出的,而非在beforeafter中间被输出:

image.png


改进


思路

我们在循环过程的每个迭代中都需要一个闭包作用域,从而可以保存不同的i值。

改进1:无效的尝试
for (var i=1;  i<6; i++) {
  (function() {
    setTimeout(function timer() {
      console.log(i);
    }, i*1000);
  })();
}

此方案的运行结果仍是错误的。在这里我们试图借助一个立即执行的匿名函数(IIFE)来创建单独的词法作用域,但此时这个作用域是空的,因此不会起作用。它需要包含一点实质内容。

改进2:对IIFE方案的改进
for (var i=1; i<6; i++) {
  (function() {
    var j = i;
    setTimeout(function timer() {
      console.log(j);
    }, j*1000);
  })();
}

或者:

for(var i=1; i<6; i++) {
  (function(j) {
    setTimeout(function timer() {
      console.log(j);
    }, j*1000)
  })(i);
}

运行结果:

image.png

可以看到,这两种方案都可以解决我们的问题!
我们在每次迭代的作用域中声明了新的变量j(或者随便叫什么名字),使得延迟函数的回调可以将新的作用域封闭在每个迭代内部,每个迭代中都会含有一个具有正确值的变量供我们访问。

改进3:使用let
for (let i=1; i<6; i++) {
  setTimeout(() => {
    console.log(i);
  }, i*1000);
}

运行结果:

image.png

只是把var i=1改为let i=1,就可以得到正确的结果!
这是因为,for循环头部的let声明会有一个特殊的行为,这个行为指出变量在循环过程中不止被声明一次,每次迭代都会声明。随后的每个迭代都会使用上一个迭代结束时的值来初始化这个变量。

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