浏览器工作原理(二)JS执行机制

我心飞翔 分类:javascript

一、变量提升:JavaScript代码是按顺序执行的吗?

所谓的变量提升,是指在 JavaScript 代码执行过程中,JavaScript 引擎把变量的声明部分和函数的声明部分提升到代码开头的“行为”。变量被提升后,会给变量设置默认值,这个默认值就是我们熟悉的 undefined。

  • JavaScript 代码执行过程中,需要先做变量提升,而之所以需要实现变量提升,是因为 JavaScript 代码在执行之前需要先编译
  • 编译阶段,变量和函数会被存放到变量环境中,变量的默认值会被设置为 undefined;在代码执行阶段,JavaScript 引擎会从变量环境中去查找自定义的变量和函数。
  • 如果在编译阶段,存在两个相同的函数,那么最终存放在变量环境中的是最后定义的那个,这是因为后定义的会覆盖掉之前定义的。

JavaScript 的执行机制:先编译,再执行

二、调用栈

当一段代码被执行时,JavaScript 引擎先会对其进行编译,并创建执行上下文

  • 当 JavaScript 执行全局代码的时候,会编译全局代码并创建全局执行上下文,而且在整个页面的生存周期内,全局执行上下文只有一份。
  • 当调用一个函数的时候,函数体内的代码会被编译,并创建函数执行上下文,一般情况下,函数执行结束之后,创建的函数执行上下文会被销毁。
  • 当使用 eval 函数的时候,eval 的代码也会被编译,并创建执行上下文。

JavaScript 引擎会将执行上下文压入栈中,通常把这种用来管理执行上下文的栈称为执行上下文栈,又称调用栈

  • 每调用一个函数,JavaScript 引擎会为其创建执行上下文,并把该执行上下文压入调用栈,然后 JavaScript 引擎开始执行函数代码。
  • 如果在一个函数 A 中调用了另外一个函数 B,那么 JavaScript 引擎会为 B 函数创建执行上下文,并将 B 函数的执行上下文压入栈顶。
  • 当前函数执行完毕后,JavaScript 引擎会将该函数的执行上下文弹出栈。
  • 当分配的调用栈空间被占满时,会引发“堆栈溢出”问题。

三、块级作用域

1.什么是作用域?

作用域是指在程序中定义变量的区域,该位置决定了变量的生命周期。通俗地理解,作用域就是变量与函数的可访问范围,即作用域控制着变量和函数的可见性和生命周期。

2.ES6之前的作用域

在 ES6 之前,ES 的作用域只有两种:全局作用域和函数作用域。

  • 全局作用域中的对象在代码中的任何地方都能访问,其生命周期伴随着页面的生命周期。
  • 函数作用域就是在函数内部定义的变量或者函数,并且定义的变量或者函数只能在函数内部被访问。函数执行结束之后,函数内部定义的变量会被销毁。

3.变量提升所带来的问题

3.1 变量容易在不被察觉的情况下被覆盖掉

 var myname = "1";
  function showName() {
    console.log(myname);
    if (0) {
      var myname = "2";
    }
    console.log(myname);
  }
  showName();

//打印结果 undefined undefined
 

3.2 本应销毁的变量没有被销毁

function foo(){
  for (var i = 0; i < 7; i++) {
  }
  console.log(i); 
}
foo()

//打印结果为7  外部可以访问
 

4.ES6 是如何解决变量提升带来的缺陷

变量提升而带来的一系列问题,为了解决这些问题,ES6 引入了 let 和 const 关键字,从而使 JavaScript 也能像其他语言一样拥有了块级作用域。

ES6 又是如何在函数级作用域的基础之上,实现对块级作用域的支持呢?你可以先看下面这段代码:

function foo(){
    var a = 1
    let b = 2
    {
      let b = 3
      var c = 4
      let d = 5
      console.log(a)
      console.log(b)
    }
    console.log(b) 
    console.log(c)
    console.log(d)
}   
foo()
 

接下来我们就来一步步分析上面这段代码的执行流程。

4.1 第一步是编译并创建执行上下文

image.png

  • 函数内部通过 var 声明的变量,在编译阶段全都被存放到变量环境里面了。
  • 通过 let 声明的变量,在编译阶段会被存放到**词法环境(Lexical Environment)**中。
  • 在函数的作用域内部,通过 let 声明的变量并没有被存放到词法环境中。

4.2 第二步继续执行代码

image.png
从图中可以看出,当进入函数的作用域块时,作用域块中通过 let 声明的变量,会被存放在词法环境的一个单独的区域中,这个区域中的变量并不影响作用域块外面的变量,它们都是独立的存在。

在词法环境内部,维护了一个小型栈结构,栈底是函数最外层的变量,进入一个作用域块后,就会把该作用域块内部的变量压到栈顶;当作用域执行完成之后,该作用域的信息就会从栈顶弹出。

4.3 第三步打印值

image.png
接下来,当执行到作用域块中的console.log(a)这行代码时,就需要在词法环境和变量环境中查找变量 a 的值了,具体查找方式是:沿着词法环境的栈顶向下查询,如果在词法环境中的某个块中查找到了,就直接返回给 JavaScript 引擎,如果没有查找到,那么继续在变量环境中查找。

总结

块级作用域就是通过词法环境的栈结构来实现的,而变量提升是通过变量环境来实现,通过这两者的结合,JavaScript 引擎也就同时支持了变量提升和块级作用域了。

思考

let myname= '极客时间'
{
  console.log(myname) 
  let myname= '极客邦'
}

 

你能通过分析词法环境,得出来最终的打印结果吗?

分析:在块作用域内,let声明的变量被提升,但变量只是创建被提升,初始化并没有被提升,在初始化之前使用变量,就会形成一个暂时性死区。

四、作用域链和闭包

1.作用域链

关于作用域链你需要理解了调用栈、执行上下文、词法环境、变量环境等概念。

其实在每个执行上下文的变量环境中,都包含了一个外部引用,用来指向外部的执行上下文,我们把这个外部引用称为outer

image.png

当一段代码使用了一个变量时,JavaScript 引擎首先会在“当前的执行上下文”中查找该变量,
比如上面那段代码在查找 myName 变量时,如果在当前的变量环境中没有查找到,那么 JavaScript 引擎会继续在 outer 所指向的执行上下文中查找。

image.png

从图中可以看出,bar 函数和 foo 函数的 outer 都是指向全局上下文的,这也就意味着如果在 bar 函数或者 foo 函数中使用了外部变量,那么 JavaScript 引擎会去全局执行上下文中查找。我们把这个查找的链条就称为作用域链

现在你知道变量是通过作用域链来查找的了,不过还有一个疑问没有解开,foo 函数调用的 bar 函数,那为什么 bar 函数的外部引用是全局执行上下文,而不是 foo 函数的执行上下文?这是因为在 JavaScript 执行过程中,其作用域链是由词法作用域决定的。

2.词法作用域

词法作用域就是指作用域是由代码中函数声明的位置来决定的,所以词法作用域是静态的作用域,通过它就能够预测代码在执行过程中如何查找标识符。

image.png
词法作用域是代码阶段就决定好的,和函数是怎么调用的没有关系

3.块级作用域中的变量查找

function bar() {
    var myName = " 极客世界 "
    let test1 = 100
    if (1) {
        let myName = "Chrome 浏览器 "
        console.log(test)
    }
}
function foo() {
    var myName = " 极客邦 "
    let test = 2
    {
        let test = 3
        bar()
    }
}
var myName = " 极客时间 "
let myAge = 10
let test = 1
foo()
 

image.png

4.闭包

在 JavaScript 中,根据词法作用域的规则,内部函数总是可以访问其外部函数中声明的变量,当通过调用一个外部函数返回一个内部函数后,即使该外部函数已经执行结束了,但是内部函数引用外部函数的变量依然保存在内存中,我们就把这些变量的集合称为闭包。比如外部函数是 foo,那么这些变量的集合就称为 foo 函数的闭包

5.闭包是怎么回收的

如果闭包使用不正确,会很容易造成内存泄漏的。

通常,如果引用闭包的函数是一个全局变量,那么闭包会一直存在直到页面关闭;但如果这个闭包以后不再使用的话,就会造成内存泄漏。

如果引用闭包的函数是个局部变量,等函数销毁后,在下次 JavaScript 引擎执行垃圾回收时,判断闭包这块内容如果已经不再被使用了,那么 JavaScript 引擎的垃圾回收器就会回收这块内存。

所以在使用闭包的时候,你要尽量注意一个原则:如果该闭包会一直使用,那么它可以作为全局变量而存在;但如果使用频率不高,而且占用内存又比较大的话,那就尽量让它成为一个局部变量

五、this

  • 在全局环境中调用一个函数,函数内部的 this 指向的是全局变量 window。
  • 通过一个对象来调用其内部的一个方法,该方法的执行上下文中的 this 指向对象本身。
  • 构造函数绑定在实例对象上

this设计缺陷

1.嵌套函数中的 this 不会从外层函数中继承
解决:

  • 第一种是把 this 保存为一个 self 变量,再利用变量的作用域机制传递给嵌套函数。
  • 第二种是继续使用 this,但是要把嵌套函数改为箭头函数,因为箭头函数没有自己的执行上下文,所以它会继承调用函数中的 this。

2.普通函数中的 this 默认指向全局对象 window

  • 可以通过设置 JavaScript 的“严格模式”来解决。在严格模式下,默认执行一个函数,其函数的执行上下文中的 this 值是 undefined

小结
1.当函数作为对象的方法调用时,函数中的 this 就是该对象;
2.当函数被正常调用时,在严格模式下,this 值是 undefined,非严格模式下 this 指向的是全局对象 window;
3.嵌套函数中的 this 不会继承外层函数的 this 值。

参考专栏:time.geekbang.org/column/intr…

回复

我来回复
  • 暂无回复内容