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Js 作用域与作用域链与执行上下文不得不说的故事 ?(? ???ω??? ?)?

最近在研究Js,发现自己对作用域,作用域链,活动对象这几个概念,理解得不是很清楚,所以拜读了@田小计划大神的博客与其他文章,受益匪浅,写这篇随笔算是自己的读书笔记吧~。

作用域

首先明确一个概念,js只有函数作用域(function-based),没有块级作用域,也就是只有函数会有自己的作用域,其他都没有。

接着,作用域分为全局作用域与局部作用域。

全局作用域中的对象可以在代码的任何地方访问,一般来说,下面情况的对象会在全局作用域中:

  • 最外层函数和在最外层函数外面定义的变量
  • 没有通过关键字"var"声明的变量
  • 浏览器中,window对象的属性

局部作用域又被称为函数作用域(Function scope),所有的变量和函数只能在作用域内部使用。

var foo = 1;
window.bar = 2;

function baz(){
    a = 3;
    var b = 4;
}
// Global scope: foo, bar, baz, a 
// Local scope: b

在创建这个函数的时候,这个函数的作用域与作用域链(函数的作用域链将会在运行时用到)就已经决定了,而是不是在调用的时候,这句话至管重要。

作用域链

每一个Javascript函数都被表示为对象,它是一个函数实例。它包含我们编程定义的可访问属性,和一系列不能被程序访问,仅供Javascript引擎使用的内部属性,其中一个内部属性是[[Scope]],由ECMA-262标准第三版定义。

  内部[[Scope]]属性包含一个函数被创建的作用域中对象的集合。此集合被称为函数的作用域链,它决定哪些数据可以由函数访问。此函数中作用域链中每个对象被称为一个可变对象,以“键值对”表示。当一个函数创建以后,它的作用域链被填充以这些对象,它们代表创建此函数的环境中可访问的数据:

1 function add(num1, num2){ 
2   var sum = num1 + num2; 
3   return sum;
4 }

  当add()函数创建以后,它的作用域链中填入了一个单独可变对象,此全局对象代表了所有全局范围定义的变量。此全局对象包含诸如窗口、浏览器和文档之类的访问接口。如下图所示:(add()函数的作用域链,注意这里只画出全局变量中很少的一部分)

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  add函数的作用域链将会在运行时用到,假设运行了如下代码:

1 var total = add(5,10);

  运行此add函数时会建立一个内部对象,称作“运行期上下文”(execution context),一个运行期上下文定义了一个函数运行时的环境。且对于单独的每次运行而言,每个运行期上下文都是独立的,多次调用就会产生多此创建。而当函数执行完毕,运行期上下文被销毁。

  一个运行期上下文有自己的作用域链,用于解析标识符。当运行期上下文被创建的时,它的作用域被初始化,连同运行函数的作用域链[[Scope]]属性所包含的对象。这些值按照它们出现在函数中的顺序,被复制到运行期上下文的作用域链中。这项工作一旦执行完毕,一个被称作“激活对象”的新对象就创建好了。此激活对象作为函数执行期一个可变对象,包含了访问所有局部变量,命名参数,参数集合和this的接口。然后,此对象被推入到作用域链的最前端。当作用域链被销毁时,激活对象也一同被销毁。如下所示:(运行add()时的作用域链)

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  在函数运行的过程中,每遇到一个变量,就要进行标识符识别。标识符识别这个过程要决定从哪里获得数据或者存取数据。此过程搜索运行期上下文的作用域链,查找同名的标识符。搜索工作从运行函数的激活目标的作用域前端开始。如果找到了,就使用这个具有指定标识符的变量;如果没找到,搜索工作将进入作用域链的下一个对象,此过程持续运行,直到标识符被找到或者没有更多可用对象可用于搜索,这种情况视为标识符未定义。正是这种搜索过程影响了性能。如果想了解如何编写高性能的js,建议看看这篇blog,这个小结也是摘自于它——http://www.cnblogs.com/coco1s/p/4017544.html

执行上下文

在JavaScript中有三种代码运行环境:

  • Global Code
    • JavaScript代码开始运行的默认环境
  • Function Code
    • 代码进入一个JavaScript函数
  • Eval Code
    • 使用eval()执行代码

为了表示不同的运行环境,JavaScript中有一个执行上下文(Execution context,EC)的概念。也就是说,当JavaScript代码执行的时候,会进入不同的执行上下文,这些执行上下文就构成了一个执行上下文栈(Execution context stack,ECS)

执行上下文包含三个重要的概念,彼此联系且不好理解,导致了新手很难做到一次理解清楚,如下图所示:

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每个执行上下文都有三个重要的属性,变量对象(Variable object,VO),作用域链(Scope chain)和this,当然还有一些附加的属性。

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当一段JavaScript代码执行的时候,JavaScript解释器会创建Execution Context,其实这里会有两个阶段:

  • 创建阶段(当函数被调用,但是开始执行函数内部代码之前)
    • 创建Scope chain
    • 创建VO/AO(variables, functions and arguments)
    • 设置this的值
  • 激活/代码执行阶段
    • 设置变量的值、函数的引用,然后解释/执行代码

这里想要详细介绍一下"创建VO/AO"中的一些细节,因为这些内容将直接影响代码运行的行为。

对于"创建VO/AO"这一步,JavaScript解释器主要做了下面的事情:

  • 根据函数的参数,创建并初始化arguments object
  • 扫描函数内部代码,查找函数声明(Function declaration)
    • 对于所有找到的函数声明,将函数名和函数引用存入VO/AO中
    • 如果VO/AO中已经有同名的函数,那么就进行覆盖
  • 扫描函数内部代码,查找变量声明(Variable declaration)
    • 对于所有找到的变量声明,将变量名存入VO/AO中,并初始化为"undefined"
    • 如果变量名称跟已经声明的形式参数或函数相同,则变量声明不会干扰已经存在的这类属性

看下面的例子:

function foo(i) {
    var a = ‘hello‘;
    var b = function privateB() {

    };
    function c() {

    }
}

foo(22);

对于上面的代码,在"创建阶段",可以得到下面的Execution Context object:

fooExecutionContext = {
    scopeChain: { ... },
    variableObject: {
        arguments: {
            0: 22,
            length: 1
        },
        i: 22,
        c: pointer to function c()
        a: undefined,
        b: undefined
    },
    this: { ... }
}

在"激活/代码执行阶段",Execution Context object就被更新为:

fooExecutionContext = {
    scopeChain: { ... },
    variableObject: {
        arguments: {
            0: 22,
            length: 1
        },
        i: 22,
        c: pointer to function c()
        a: ‘hello‘,
        b: pointer to function privateB()
    },
    this: { ... }
}

总结

函数在定义时就会确定他的作用域与作用域链(静态),只有调用的时候才会创建一个执行上下文,其中包含了调用时的形参,其中的函数声明与变量(VO), 同时创建活动对象(AO),并将AO压入执行上下文的作用域链的最前端并且包含了this的属性,执行上下文的作用域链是通过正在被调用函数的作用域链得到的(动态)。

以上的理解如有错误,敬请指正,敬礼~

 

参考

http://www.cnblogs.com/coco1s/p/4017544.html

http://www.cnblogs.com/wilber2013/p/4909459.html

http://www.cnblogs.com/wilber2013/p/4909430.html#_nav_3

 

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