深入理解JavaScript執行上下文和執行棧

前言

如果你是一名 JavaScript 開發者，或者想要成爲一名 JavaScript 開發者，那麼你必須知道 JavaScript 程序內部的執行機制。執行上下文和執行棧是JavaScript中關鍵概念之一，是JavaScript難點之一。理解執行上下文和執行棧同樣有助於理解其他的 JavaScript 概念如提升機制、作用域和閉包等。本文儘可能用通俗易懂的方式來介紹這些概念。

一、執行上下文（Execution Context）

1.什麼是執行上下文

簡而言之，執行上下文就是當前 JavaScript 代碼被解析和執行時所在環境的抽象概念， JavaScript 中運行任何的代碼都是在執行上下文中運行

2.執行上下文的類型

執行上下文總共有三種類型：

全局執行上下文：這是默認的、最基礎的執行上下文。不在任何函數中的代碼都位於全局執行上下文中。它做了兩件事：1. 創建一個全局對象，在瀏覽器中這個全局對象就是 window 對象。2. 將 this 指針指向這個全局對象。一個程序中只能存在一個全局執行上下文。
函數執行上下文：每次調用函數時，都會爲該函數創建一個新的執行上下文。每個函數都擁有自己的執行上下文，但是只有在函數被調用的時候纔會被創建。一個程序中可以存在任意數量的函數執行上下文。每當一個新的執行上下文被創建，它都會按照特定的順序執行一系列步驟，具體過程將在本文後面討論。
Eval 函數執行上下文：運行在 eval 函數中的代碼也獲得了自己的執行上下文，但由於 Javascript 開發人員不常用 eval 函數，所以在這裏不再討論。

二、執行上下文的生命週期

執行上下文的生命週期包括三個階段：創建階段→執行階段→回收階段，本文重點介紹創建階段。

1.創建階段

當函數被調用，但未執行任何其內部代碼之前，會做以下三件事：

創建變量對象：首先初始化函數的參數arguments，提升函數聲明和變量聲明。下文會詳細說明。
創建作用域鏈（Scope Chain）：在執行期上下文的創建階段，作用域鏈是在變量對象之後創建的。作用域鏈本身包含變量對象。作用域鏈用於解析變量。當被要求解析變量時，JavaScript 始終從代碼嵌套的最內層開始，如果最內層沒有找到變量，就會跳轉到上一層父作用域中查找，直到找到該變量。
確定this指向：包括多種情況，下文會詳細說明

在一段 JS 腳本執行之前，要先解析代碼（所以說 JS 是解釋執行的腳本語言），解析的時候會先創建一個全局執行上下文環境，先把代碼中即將執行的變量、函數聲明都拿出來。變量先暫時賦值爲undefined，函數則先聲明好可使用。這一步做完了，然後再開始正式執行程序。

另外，一個函數在執行之前，也會創建一個函數執行上下文環境，跟全局上下文差不多，不過函數執行上下文中會多出this arguments和函數的參數。

2.執行階段

執行變量賦值、代碼執行

3.回收階段

執行上下文出棧等待虛擬機回收執行上下文

三、變量提升和this指向的細節

1.變量聲明提升

大部分編程語言都是先聲明變量再使用，但在JS中，事情有些不一樣：

console.log(a)// undefined
var a = 10

上述代碼正常輸出undefined而不是報錯Uncaught ReferenceError: a is not defined,這是因爲聲明提升（hoisting），相當於如下代碼：

var a; //聲明 默認值是undefined “準備工作”
console.log(a);
a=10; //賦值

2.函數聲明提升

我們都知道，創建一個函數的方法有兩種，一種是通過函數聲明function foo(){}
另一種是通過函數表達式var foo = function(){} ,那這兩種在函數提升有什麼區別呢？

console.log(f1) // function f1(){}
function f1() {} // 函數聲明
console.log(f2) // undefined
var f2 = function() {} // 函數表達式

接下來我們通過一個例子來說明這個問題：

function test() {
    foo(); // Uncaught TypeError "foo is not a function"
    bar(); // "this will run!"
    var foo = function () { // function expression assigned to local variable 'foo'
        alert("this won't run!");
    }
    function bar() { // function declaration, given the name 'bar'
        alert("this will run!");
    }
}
test();

在上面的例子中，foo()調用的時候報錯了，而bar能夠正常調用。

我們前面說過變量和函數都會上升，遇到函數表達式 var foo = function(){}時，首先會將var foo上升到函數體頂部，然而此時的foo的值爲undefined,所以執行foo()報錯。

而對於函數bar(), 則是提升了整個函數，所以bar()才能夠順利執行。

有個細節必須注意：當遇到函數和變量同名且都會被提升的情況，函數聲明優先級比較高，因此變量聲明會被函數聲明所覆蓋，但是可以重新賦值。

alert(a);//輸出：function a(){ alert('我是函數') }
function a(){ alert('我是函數') }//
var a = '我是變量';
alert(a);   //輸出：'我是變量'

function聲明的優先級比var聲明高，也就意味着當兩個同名變量同時被function和var聲明時，function聲明會覆蓋var聲明

這代碼等效於：

function a(){alert('我是函數')} 
var a;    //hoisting
alert(a);    //輸出：function a(){ alert('我是函數') }
a = '我是變量';//賦值
alert(a);   //輸出：'我是變量'

最後我們看個複雜點的例子：

function test(arg){
    // 1. 形參 arg 是 "hi"
    // 2. 因爲函數聲明比變量聲明優先級高，所以此時 arg 是 function
    console.log(arg);  
    var arg = 'hello'; // 3.var arg 變量聲明被忽略， arg = 'hello'被執行
    function arg(){
	console.log('hello world') 
    }
    console.log(arg);  
}
test('hi');
/* 輸出：
function arg(){
    console.log('hello world') 
    }
hello 
*/

這是因爲當函數執行的時候,首先會形成一個新的私有的作用域，然後依次按照如下的步驟執行：

如果有形參，先給形參賦值
進行私有作用域中的預解釋，函數聲明優先級比變量聲明高，最後後者會被前者所覆蓋，但是可以重新賦值
私有作用域中的代碼從上到下執行

3.確定this的指向

先搞明白一個很重要的概念 —— this的值是在執行的時候才能確認，定義的時候不能確認！ 爲什麼呢 —— 因爲this是執行上下文環境的一部分，而執行上下文需要在代碼執行之前確定，而不是定義的時候。看如下例子：

// 情況1
function foo() {
  console.log(this.a) //1
}
var a = 1
foo()

// 情況2
function fn(){
  console.log(this);
}
var obj={fn:fn};
obj.fn(); //this->obj

// 情況3
function CreateJsPerson(name,age){
//this是當前類的一個實例p1
this.name=name; //=>p1.name=name
this.age=age; //=>p1.age=age
}
var p1=new CreateJsPerson("尹華芝",48);

// 情況4
function add(c, d){
  return this.a + this.b + c + d;
}
var o = {a:1, b:3};
add.call(o, 5, 7); // 1 + 3 + 5 + 7 = 16
add.apply(o, [10, 20]); // 1 + 3 + 10 + 20 = 34

// 情況5
<button id="btn1">箭頭函數this</button>
<script type="text/javascript">   
    let btn1 = document.getElementById('btn1');
    let obj = {
        name: 'kobe',
        age: 39,
        getName: function () {
            btn1.onclick = () => {
                console.log(this);//obj
            };
        }
    };
    obj.getName();
</script>

接下來我們逐一解釋上面幾種情況

對於直接調用 foo 來說，不管 foo 函數被放在了什麼地方，this 一定是 window
對於 obj.foo() 來說，我們只需要記住，誰調用了函數，誰就是 this，所以在這個場景下 foo 函數中的 this 就是 obj 對象
在構造函數模式中，類中(函數體中)出現的this.xxx=xxx中的this是當前類的一個實例
call、apply和bind：this 是第一個參數
箭頭函數this指向:箭頭函數沒有自己的this，看其外層的是否有函數，如果有，外層函數的this就是內部箭頭函數的this，如果沒有，則this是window。

四、執行上下文棧（Execution Context Stack）

函數多了，就有多個函數執行上下文，每次調用函數創建一個新的執行上下文，那如何管理創建的那麼多執行上下文呢？

JavaScript 引擎創建了執行上下文棧來管理執行上下文。可以把執行上下文棧認爲是一個存儲函數調用的棧結構，遵循先進後出的原則。

從上面的流程圖，我們需要記住幾個關鍵點：

JavaScript執行在單線程上，所有的代碼都是排隊執行。
一開始瀏覽器執行全局的代碼時，首先創建全局的執行上下文，壓入執行棧的頂部。
每當進入一個函數的執行就會創建函數的執行上下文，並且把它壓入執行棧的頂部。當前函數執行完成後，當前函數的執行上下文出棧，並等待垃圾回收。
瀏覽器的JS執行引擎總是訪問棧頂的執行上下文。
全局上下文只有唯一的一個，它在瀏覽器關閉時出棧。

我們再來看個例子：

var color = 'blue';
function changeColor() {
    var anotherColor = 'red';
    function swapColors() {
        var tempColor = anotherColor;
        anotherColor = color;
        color = tempColor;
    }
    swapColors();
}
changeColor();

上述代碼運行按照如下步驟：

當上述代碼在瀏覽器中加載時，JavaScript 引擎會創建一個全局執行上下文並且將它推入當前的執行棧
調用 changeColor函數時，此時changeColor函數內部代碼還未執行，js執行引擎立即創建一個changeColor的執行上下文（簡稱EC），然後把這執行上下文壓入到執行棧（簡稱ECStack）中。
執行changeColor函數過程中，調用swapColors函數，同樣地，swapColors函數執行之前也創建了一個swapColors的執行上下文，並壓入到執行棧中。
swapColors函數執行完成，swapColors函數的執行上下文出棧，並且被銷燬。
changeColor函數執行完成，changeColor函數的執行上下文出棧，並且被銷燬。

深入理解JavaScript執行上下文和執行棧

前言

一、執行上下文（Execution Context）

1.什麼是執行上下文

2.執行上下文的類型

二、執行上下文的生命週期

1.創建階段

2.執行階段

3.回收階段

三、變量提升和this指向的細節

1.變量聲明提升

2.函數聲明提升

3.確定this的指向

四、執行上下文棧（Execution Context Stack）

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