深入浅出执行上下文与作用域

1.什么是执行上下文

简而言之,执行上下文是评估和执行 JavaScript 代码的环境的抽象概念。每当 Javascript 代码在运行的时候,它都是在执行上下文中运行。

执行上下文的类型

JavaScript 中有三种执行上下文类型。

  • 全局执行上下文 :这是默认或者说基础的上下文,任何不在函数内部的代码都在全局上下文中。它会执行两件事:创建一个全局的 window 对象(浏览器的情况下),并且设置 this 的值等于这个全局对象。一个程序中只会有一个全局执行上下文。

  • 函数执行上下文: 每当一个函数被调用时, 都会为该函数创建一个新的上下文。每个函数都有它自己的执行上下文,不过是在函数被调用时创建的。函数上下文可以有任意多个。每当一个新的执行上下文被创建,它会按定义的顺序(将在后文讨论)执行一系列步骤。

  • Eval 函数执行上下文: 执行在 eval 函数内部的代码也会有它属于自己的执行上下文,但由于 JavaScript 开发者并不经常使用 eval,所以在这里我不会讨论它。

对于每个执行上下文,都有三个重要属性:

  • 变量对象(Variable object,VO)
  • 作用域链(Scope chain)
  • This 绑定

执行栈

执行栈,也就是在其它编程语言中所说的“调用栈”,是一种拥有 LIFO(后进先出)数据结构的栈,被用来存储代码运行时创建的所有执行上下文。

(1)变量对象

变量对象是与执行上下文相关的数据作用域,存储了在上下文中定义的变量和函数声明。

因为不同执行上下文下的变量对象稍有不同,所以我们来聊聊全局上下文下的变量对象和函数上下文下的变量对象。

  • 全局上下文中,变量对象就是全局对象
  • 在函数上下文中,我们用活动对象(activation object, AO)来表示变量对象。

活动对象和变量对象其实是一个东西,只是变量对象是规范上的或者说是引擎实现上的,不可在 JavaScript 环境中访问,只有到当进入一个执行上下文中,这个执行上下文的变量对象才会被激活,所以才叫 activation object 呐,而只有被激活的变量对象,也就是活动对象上的各种属性才能被访问。

在进入执行上下文时会给变量对象添加形参、函数声明、变量声明等初始的属性值
在代码执行阶段,会再次修改变量对象的属性值

function foo(a) {
  var b = 2;
  function c() {}
  var d = function() {};

  b = 3;

}

foo(1);

在进入执行上下文后,这时候的 AO 是:

AO = {
    arguments: {
        0: 1,
        length: 1
    },
    a: 1,
    b: undefined,
    c: reference to function c(){},
    d: undefined
}

还是上面的例子,当代码执行完后,这时候的 AO 是:

AO = {
    arguments: {
        0: 1,
        length: 1
    },
    a: 1,
    b: 3,
    c: reference to function c(){},
    d: reference to FunctionExpression "d"
}

活动对象是在进入函数上下文时刻被创建的,它通过函数的 arguments 属性初始化。arguments 属性值是 Arguments 对象。

(2)作用域链

作用域定义:

  • 作用域是指程序源代码中定义变量的区域。
  • 作用域规定了如何查找变量,也就是确定当前执行代码对变量的访问权限
  • JavaScript 采用词法作用域(lexical scoping),也就是静态作用域。指函数的作用域在函数定义的时候就决定了。
  • 函数内部属性[[scope]]就是我们说的作用域,其中存储了执行上下文的对象的集合

作用域链含义:

当查找变量的时候,会先从当前上下文的变量对象中查找,如果没有找到,就会从父级(词法层面上的父级)执行上下文的变量对象中查找,一直找到全局上下文的变量对象,也就是全局对象。这样由多个执行上下文的变量对象构成的链表就叫做作用域链。
Scope: 存储了执行上下文的对象的集合,这种集合呈链式连接,把这种链式连接叫做作用域链。

下面,让我们以一个函数的创建和激活两个时期来讲解作用域链是如何创建和变化的。

//例子
function foo() {
    function bar() {
        ...
    }
}

**函数创建**
函数的作用域在函数定义的时候就决定了。函数创建时,各自的[[scope]]为:
foo.[[scope]] = [
  globalContext.VO
];

bar.[[scope]] = [
    fooContext.AO,
    globalContext.VO
];

**函数激活**
当函数激活时,进入函数上下文,创建 VO/AO 后,就会将活动对象添加到作用链的前端。
这时候执行上下文的作用域链,我们命名为 Scope:

Scope = [AO].concat([[Scope]]);

至此,作用域链创建完毕

(3)This 绑定:

  • 在全局执行上下文中,this 的值指向全局对象。(在浏览器中,this引用 Window 对象)。
  • 在函数执行上下文中,this 的值取决于该函数是如何被调用的。如果它被一个引用对象调用,那么 this 会被设置成那个对象,否则 this 的值被设置为全局对象或者 undefined(在严格模式下)。

思考题

打印结果?

var scope = "global scope";
function checkscope(){
    var scope = "local scope";
    function f(){
        return scope;
    }
    return f();
}
checkscope(); //答案:local scope
var scope = "global scope";
function checkscope(){
    var scope = "local scope";
    function f(){
        return scope;
    }
    return f;
}
checkscope()();  //答案:local scope

两段代码都会打印’local scope’。
虽然两段代码执行的结果一样,但是两段代码究竟有哪些不同呢?两者的区别在于执行上下文栈的变化不一样。

详细过程及本文参考:JavaScript深入之执行上下文

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