深入理解javascript執行上下文

在這篇文章中,將比較深入地闡述下執行上下文 - Javascript中最基礎也是最重要的一個概念。相信讀完這篇文章後,你就會明白javascript引擎內部在執行代碼以前到底做了些什麼,爲什麼某些函數以及變量在沒有被聲明以前就可以被使用,以及它們的最終的值是怎樣被定義的。

什麼是執行上下文

Javascript中代碼的運行環境分爲以下三種:

  • 全局級別的代碼 - 這個是默認的代碼運行環境,一旦代碼被載入,引擎最先進入的就是這個環境。

  • 函數級別的代碼 - 當執行一個函數時,運行函數體中的代碼。

  • Eval的代碼 - 在Eval函數內運行的代碼。

在網上可以找到很多闡述作用域的資源,爲了使該文便於大家理解,我們可以將“執行上下文”看做當前代碼的運行環境或者作用域。下面我們來看一個示例,其中包括了全局以及函數級別的執行上下文:

上圖中,一共用4個執行上下文。紫色的代表全局的上下文;綠色代表person函數內的上下文;藍色以及橙色代表person函數內的另外兩個函數的上下文。注意,不管什麼情況下,只存在一個全局的上下文,該上下文能被任何其它的上下文所訪問到。也就是說,我們可以在person的上下文中訪問到全局上下文中的sayHello變量,當然在函數firstName或者lastName中同樣可以訪問到該變量。

至於函數上下文的個數是沒有任何限制的,每到調用執行一個函數時,引擎就會自動新建出一個函數上下文,換句話說,就是新建一個局部作用域,可以在該局部作用域中聲明私有變量等,在外部的上下文中是無法直接訪問到該局部作用域內的元素的。在上述例子的,內部的函數可以訪問到外部上下文中的聲明的變量,反之則行不通。那麼,這到底是什麼原因呢?引擎內部是如何處理的呢?

執行上下文堆棧

在瀏覽器中,javascript引擎的工作方式是單線程的。也就是說,某一時刻只有唯一的一個事件是被激活處理的,其它的事件被放入隊列中,等待被處理。下面的示例圖描述了這樣的一個堆棧:

我們已經知道,當javascript代碼文件被瀏覽器載入後,默認最先進入的是一個全局的執行上下文。當在全局上下文中調用執行一個函數時,程序流就進入該被調用函數內,此時引擎就會爲該函數創建一個新的執行上下文,並且將其壓入到執行上下文堆棧的頂部。瀏覽器總是執行當前在堆棧頂部的上下文,一旦執行完畢,該上下文就會從堆棧頂部被彈出,然後,進入其下的上下文執行代碼。這樣,堆棧中的上下文就會被依次執行並且彈出堆棧,直到回到全局的上下文。請看下面一個例子:

(function foo(i) {
   if (i === 3) {
       return;
   }
   else {
       foo(++i);
   }
}(0));


上述foo被聲明後,通過()運算符強制直接運行了。函數代碼就是調用了其自身3次,每次是局部變量i增加1。每次foo函數被自身調用時,就會有一個新的執行上下文被創建。每當一個上下文執行完畢,該上上下文就被彈出堆棧,回到上一個上下文,直到再次回到全局上下文。真個過程抽象如下圖:

由此可見 ,對於執行上下文這個抽象的概念,可以歸納爲以下幾點:

  • 單線程

  • 同步執行

  • 唯一的一個全局上下文

  • 函數的執行上下文的個數沒有限制

  • 每次某個函數被調用,就會有個新的執行上下文爲其創建,即使是調用的自身函數,也是如此。

執行上下文的建立過程


我們現在已經知道,每當調用一個函數時,一個新的執行上下文就會被創建出來。然而,在javascript引擎內部,這個上下文的創建過程具體分爲兩個階段:

  1. 建立階段(發生在當調用一個函數時,但是在執行函數體內的具體代碼以前)

    • 建立變量,函數,arguments對象,參數

    • 建立作用域鏈

    • 確定this的值

  2. 代碼執行階段:

    • 變量賦值,函數引用,執行其它代碼

實際上,可以把執行上下文看做一個對象,其下包含了以上3個屬性:


executionContextObj = {
   variableObject: { /* 函數中的arguments對象, 參數, 內部的變量以及函數聲明 */ },
   scopeChain: { /* variableObject 以及所有父執行上下文中的variableObject */ },
   this: {}
 }

建立階段以及代碼執行階段的詳細分析

確切地說,執行上下文對象(上述的executionContextObj)是在函數被調用時,但是在函數體被真正執行以前所創建的。函數被調用時,就是我上述所描述的兩個階段中的第一個階段 - 建立階段。這個時刻,引擎會檢查函數中的參數,聲明的變量以及內部函數,然後基於這些信息建立執行上下文對象(executionContextObj)。在這個階段,variableObject對象,作用域鏈,以及this所指向的對象都會被確定。

上述第一個階段的具體過程如下:

  1. 找到當前上下文中的調用函數的代碼

  2. 在執行被調用的函數體中的代碼以前,開始創建執行上下文

  3. 進入第一個階段-建立階段:

    • 建立variableObject對象:

      1. 建立arguments對象,檢查當前上下文中的參數,建立該對象下的屬性以及屬性值

      2. 檢查當前上下文中的函數聲明:

        • 每找到一個函數聲明,就在variableObject下面用函數名建立一個屬性,屬性值就是指向該函數在內存中的地址的一個引用

        • 如果上述函數名已經存在於variableObject下,那麼對應的屬性值會被新的引用所覆蓋。

      3. 檢查當前上下文中的變量聲明:

        • 每找到一個變量的聲明,就在variableObject下,用變量名建立一個屬性,屬性值爲undefined。

        • 如果該變量名已經存在於variableObject屬性中,直接跳過(防止指向函數的屬性的值被變量屬性覆蓋爲undefined),原屬性值不會被修改。

    • 初始化作用域鏈

    • 確定上下文中this的指向對象

  4. 代碼執行階段:

    • 執行函數體中的代碼,一行一行地運行代碼,給variableObject中的變量屬性賦值。

下面來看個具體的代碼示例:

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

   };
   function c() {

   }
}

foo(22);



在調用foo(22)的時候,建立階段如下:

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


由此可見,在建立階段,除了arguments,函數的聲明,以及參數被賦予了具體的屬性值,其它的變量屬性默認的都是undefined。一旦上述建立階段結束,引擎就會進入代碼執行階段,這個階段完成後,上述執行上下文對象如下:


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


我們看到,只有在代碼執行階段,變量屬性纔會被賦予具體的值。


局部變量作用域提升的緣由

在網上一直看到這樣的總結: 在函數中聲明的變量以及函數,其作用域提升到函數頂部,換句話說,就是一進入函數體,就可以訪問到其中聲明的變量以及函數。這是對的,但是知道其中的緣由嗎?相信你通過上述的解釋應該也有所明白了。不過在這邊再分析一下。看下面一段代碼:

(function() {

   console.log(typeof foo); // function pointer
   console.log(typeof bar); // undefined

   var foo = 'hello',
       bar = function() {
           return 'world';
       };

   function foo() {
       return 'hello';
   }

}());



上述代碼定義了一個匿名函數,並且通過()運算符強制理解執行。那麼我們知道這個時候就會有個執行上下文被創建,我們看到例子中馬上可以訪問foo以及bar變量,並且通過typeof輸出foo爲一個函數引用,bar爲undefined。

  • 爲什麼我們可以在聲明foo變量以前就可以訪問到foo呢?

    因爲在上下文的建立階段,先是處理arguments, 參數,接着是函數的聲明,最後是變量的聲明。那麼,發現foo函數的聲明後,就會在variableObject下面建立一個foo屬性,其值是一個指向函數的引用。當處理變量聲明的時候,發現有var foo的聲明,但是variableObject已經具有了foo屬性,所以直接跳過。當進入代碼執行階段的時候,就可以通過訪問到foo屬性了,因爲它已經就存在,並且是一個函數引用。

  • 爲什麼bar是undefined呢?


    因爲bar是變量的聲明,在建立階段的時候,被賦予的默認的值爲undefined。由於它只要在代碼執行階段纔會被賦予具體的值,所以,當調用typeof(bar)的時候輸出的值爲undefined。

好了,到此爲止,相信你應該對執行上下文有所理解了,這個執行上下文的概念非常重要,務必好好搞懂之!

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章