多情却似总无情,唯觉樽前笑不成。 JavaScript 在运行过程中与其他语言有所不一样,如果不理解 JavaScript 的词法环境、执行上下文等内容,很容易会在开发过程中产生 Bug,比如this指向和预期不一致、某个变量不知道为什么被改了,等等。所以今天我们就来聊一聊 JavaScript 代码的运行过程。大家都知道,JavaScript 代码是需要在 JavaScript 引擎中运行的。我们在说到 JavaScript 运行的时候,常常会提到执行环境、词法环境、作用域、执行上下文、闭包等内容。这些概念看起来都差不多,却好像又不大容易区分清楚,它们分别都在描述什么呢? 这些词语都是与 JavaScript 引擎执行代码的过程有关,为了搞清楚这些概念之间的区别,我们可以回顾下 JavaScript 代码运行过程中的各个阶段。 JavaScript 代码运行的各个阶段JavaScript 是弱类型语言,在运行时才能确定变量类型。JavaScript 引擎在执行 JavaScript 代码时,也会从上到下进行词法分析、语法分析、语义分析等处理,并在代码解析完成后生成 AST(抽象语法树),最终根据 AST 生成 CPU 可以执行的机器码并执行。 这个过程,我们称之为语法分析阶段。除了语法分析阶段,JavaScript 引擎在执行代码时还会进行其他的处理。以 V8 引擎为例,在 V8 引擎中 JavaScript 代码的运行过程主要分成三个阶段。
其中,语法分析阶段属于编译器通用内容,就不再赘述。前面提到的执行环境、词法环境、作用域、执行上下文等内容都是在编译和执行阶段中产生的概念。 执行上下文的创建执行上下文的创建离不开 JavaScript 的运行环境,JavaScript 运行环境包括全局环境、函数环境和eval,其中全局环境和函数环境的创建过程如下:
在不同的运行环境中,变量和函数可访问的其他数据范围不同,环境的行为(比如创建和销毁)也有所区别。而每进入一个不同的运行环境时,JavaScript 都会创建一个新的执行上下文,该过程包括:
由于建立作用域链过程中会涉及变量对象的概念,因此我们先来看看变量对象的创建,再看建立作用域链和确定 this 的指向。 创建变量对象变量对象(VO) 每个执行上下文都会有一个关联的变量对象,该对象上会保存这个上下文中定义的所有变量和函数。 在浏览器中,全局环境的变量对象是window对象,因此所有的全局变量和函数都是作为window对象的属性和方法创建的。相应的,在 Node 中全局环境的变量对象则是global对象。 创建VO的过程 创建变量对象将会创建arguments对象(仅函数环境下),同时会检查当前上下文的函数声明和变量声明。
变量声明和函数声明的处理过程,便是我们常说的变量提升和函数提升,其中函数声明提升会优先于变量声明提升。因为变量提升容易带来变量在预期外被覆盖掉的问题,同时还可能导致本应该被销毁的变量没有被销毁等情况。因此 ES6 中引入了let和const关键字,从而使 JavaScript 也拥有了块级作用域。 作用域 在各类编程语言中,作用域分为静态作用域和动态作用域。JavaScript 采用的是词法作用域(Lexical Scoping),也就是静态作用域。词法作用域中的变量,在编译过程中会产生一个确定的作用域。 词法作用域中的变量,在编译过程中会产生一个确定的作用域,这个作用域即当前的执行上下文,在 ES5 后我们使用词法环境(Lexical Environment)替代作用域来描述该执行上下文。因此,词法环境可理解为我们常说的作用域,同样也指当前的执行上下文(注意,是当前的执行上下文)。 在 JavaScript 中,词法环境又分为词法环境(Lexical Environment)和变量环境(Variable Environment)两种,其中:
也就是说,创建变量过程中会进行函数提升和变量提升,JavaScript 会通过词法环境来记录函数和变量声明。通过使用两个词法环境(而不是一个)分别记录不同的变量声明内容,JavaScript 实现了支持块级作用域的同时,不影响原有的变量声明和函数声明。 这就是创建变量的过程,它属于执行上下文创建中的一环。创建变量的过程会产生作用域,作用域也被称为词法环境。 建立作用域链作用域链,就是将各个作用域通过某种方式连接在一起。作用域就是词法环境,而词法环境由两个成员组成。
通过外部词法环境的引用,作用域可以层层拓展,建立起从里到外延伸的一条作用域链。当某个变量无法在自身词法环境记录中找到时,可以根据外部词法环境引用向外层进行寻找,直到最外层的词法环境中外部词法环境引用为null,这便是作用域链的变量查询。 JavaScript 代码运行过程分为定义期和执行期,前面提到的编译阶段则属于定义期,代码示例如下:
前面我们说到,JavaScript 使用的是静态作用域,因此函数的作用域在定义期已经决定了。在上面的例子中,全局函数foo创建了一个foo的[[scope]]属性,包含了全局[[scope]]:
而当我们执行foo()时,也会分别进入foo函数的定义期和执行期。 在foo函数的定义期时,函数bar的[[scope]]将会包含全局[[scope]]和foo的[[scope]]:
运行上述代码,我们可以在控制台看到符合预期的输出: 可以看到:
也就是说,JavaScript 会通过外部词法环境引用来创建变量对象的一个作用域链,从而保证对执行环境有权访问的变量和函数的有序访问。除了创建作用域链之外,在这个过程中还会对创建的变量对象做一些处理。 在编译阶段会进行变量对象(VO)的创建,该过程会进行函数声明和变量声明,这时候变量的值被初始化为 undefined。在代码进入执行阶段之后,JavaScript 会对变量进行赋值,此时变量对象会转为活动对象(Active Object,简称 AO),转换后的活动对象才可被访问,这就是 VO -> AO 的过程,示例如下:
在执行foo(1)时,首先进入定义期,此时:
前面我们也有提到,进入执行期之后,会执行赋值语句进行赋值,此时变量b和d会被赋值为 2 和函数表达式:
这就是 VO -> AO 过程。
实际上在执行的时候,除了 VO 被激活,活动对象还会添加函数执行时传入的参数和arguments这个特殊对象,因此 AO 和 VO 的关系可以用以下关系来表达:
现在,我们知道作用域链是在进入代码的执行阶段时,通过外部词法环境引用来创建的。总结如下:
通过作用域链,我们可以在函数内部可以直接读取外部以及全局变量,但外部环境是无法访问内部函数里的变量。示例如下:
我们在全局环境下无法访问函数foo中的变量a,这是因为全局函数的作用域链里,不含有函数foo内的作用域。 如果我们想要访问内部函数的变量,可以通过函数foo中的函数bar返回变量a,并将函数bar返回,这样我们在全局环境中也可以通过调用函数foo返回的函数bar,来访问变量a:
当函数执行结束之后,执行期上下文将被销毁,其中包括作用域链和激活对象。 在上面的实例中;当b()执行时,foo函数上下文包括作用域都已经被销毁了,但是foo作用域下的a依然可以被访问到;这是因为bar函数引用了foo函数变量对象中的值,此时即使创建bar函数的foo函数执行上下文被销毁了,但它的变量对象依然会保留在 JavaScript 内存中,bar函数依然可以通过bar函数的作用域链找到它,并进行访问。这就是闭包; 闭包使得我们可以从外部读取局部变量,常见的用途包括:
确定 this 的指向在 JavaScript 中,this指向执行当前代码对象的所有者,可简单理解为this指向最后调用当前代码的那个对象。 根据 JavaScript 中函数的调用方式不同,this的指向分为以下情况。
可以看到,this在不同的情况下会有不同的指向,在 ES6 箭头函数还没出现之前,为了能正确获取某个运行环境下this对象,我们常常会使用以下代码:
这样的代码将变量分配给this,便于使用。但是降低了代码可读性,不推荐使用,通过正确使用箭头函数,我们可以更好地管理作用域。 总结今天我们了解了 JavaScript 代码的运行过程,该过程分为语法分析阶段、编译阶段、执行阶段三个阶段。 在编译阶段,JavaScript会进行执行上下文的创建,在执行阶段,变量对象(VO)会被激活为活动对象(AO),变量会进行赋值,此时活动对象才可被访问。在执行结束之后,作用域链和活动对象均被销毁,使用闭包可使活动对象依然被保留在内存中。这就是 JavaScript 代码的运行过程。 看完本文有收获?请转发分享给更多的人 IT共享之家 |
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