javascript执行上下文详解

JavaScript/前端
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2023-05-19
JS 简单实现拖拽评星的示例代码
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JavaScript中的事件循环机制及其运行原理
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目录
  • 简介
  • javascript代码的执行过程
  • 编译阶段
  • var变量提升与let和const
  • 作用域
  • 单个执行上下文中变量的查找规则
  • 调用栈
  • 作用域链
  • 词法作用域
  • 闭包
  • 闭包的回收
  • 从上下文角度讲this

简介

执行上下文可以说是js代码执行的一个环境，存放了代码执行所需的变量，变量查找的作用域链规则以及this指向等。同时，它也是js很底层的东西，很多的问题如变量提升、作用域链和闭包等都可以在执行上下文中找到答案，所以这也是我们学习执行上下文的原因

执行上下文分为三种：

  • 全局执行上下文：当进入全局代码时会进行编译，在编译中创建全局执行上下文，并生成可执行代码
  • 函数执行上下文：执行代码的过程中，如果遇到函数调用，会编译函数内的代码和创建函数执行上下文，并创建可执行代码
  • eval执行上下文：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

因为执行上下文是在编译阶段创建的，所以接下来先看一下js代码的执行过程吧

javascript代码的执行过程

一段js代码的执行过程中，先是会进行编译阶段，js引擎会将代码进行编译，再进入执行阶段

也就是说，js代码是按照“段”来执行的，具体就是全局代码就是一段代码，函数执行也算一段代码，编译也是按照“段”来编译的，也就是一整个js代码会出现多个编译阶段

编译阶段

编译阶段是一个很复杂的过程，这里只是简单的介绍：

1、编译阶段完成两件事情：创建执行上下文和生成可执行代码

2、执行上下文就包括变量环境和词法环境和this指向等，创建执行上下文的过程：

  • 如果是普通变量的话，js引擎会将该变量添加到变量环境中并初始化为undefined
  • 如果是函数声明的话，js引擎会将函数定义添加到变量环境中，然后将函数名执行该函数的位置（内存）

3、接着，js引擎就会把其他的代码编译为字节码，生成可执行代码

编译阶段完成后，js引擎开始执行可执行代码，按照顺序一行一行执行，当遇到函数或者变量时，会在变量环境中寻找，找不到的话就会报错

如果遇到赋值语句时，就会将值赋值给变量

var变量提升与let和const

变量提升是指在js代码执行过程中，js引擎把变量的声明部分和函数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undefined

变量提升的实现并不是物理地移动代码的位置，而是在编译阶段被js引擎放入内存中。

1、普通变量提升会赋值为undefined，函数变量名会将整个函数提升

console.log(fn);  // [Function: fn]
console.log(a);  // undefined
function fn() {
    console.log(111);
}
var a = 1

2、函数表达式只会将变量提升，不会将函数题提升

3、当有多个相同类型的声明（同样是函数声明或者同样是普通变量声明），最后一个声明会覆盖之前的声明

4、当函数声明与变量声明同时出现时，函数声明优先级更高

当然，变量提升有很多的缺陷，所以从es6开始引入了let和const关键字，通过let和const声明的变量不具有变量提升特性，同时也支持块级作用域，先看一下作用域吧

作用域

作用域其实就是一套定义函数调用和变量使用的规则，其中，就有三种作用域：

  • 全局作用域：其中对象在代码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：在函数内部定义的变量和函数，只能在内部访问，外部不能访问到，函数执行结束后，函数内部定义的变量会被销毁（函数不会吗？？？）
  • 块级作用域：由代码块包含的代码会形成一个块级作用域（es6之前没有），跟函数作用域类似

通过var声明的变量没有块级作用域，通过const let声明的变量有块级作用域

那js是如何var的变量提升和支持块级作用域的呢？这就得从执行上下文的角度说起

编译阶段生成执行上下文：

假设js需要执行一个函数

  • 首先，编译创建该函数的执行上下文，创建可执行代码
  • 在编译阶段，所有通过var声明的变量（包括代码块里面的变量）都会被创建并存放在变量环境中，并初始化为undefined
  • 通过let或者const声明的变量（不包括代码块码里面的变量）都会被创建并存放在词法环境中，设置为未初始化
  • 至此，编译阶段结束了，开始执行代码
  • 执行代码过程中遇到代码块时，会先将里面通过let或者const声明的变量存放在词法环境中并设置为初始化，其实，在词法环境内部，维护了一个小型的栈结构，栈底是函数最外层的变量，每遇到一个代码块，就将所包含的变量压入词法环境的栈结构，代码块执行结束后，就将包含的变量弹出

接下来看一段代码：

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()

当执行到代码块时，对应的执行上下文如下：

foo函数执行上


变量环境

a = 1, c = 3

词法环境

{b = 3, d = 5}

{b = 2}

当代码块的代码执行完毕后，对应的词法环境里的变量就会被弹出栈

foo函数执行上下文


变量环境

a = 1, c = 3

词法环境

{b = 2}

原因

通过上面的分析，我们可以总结变量提升和块级作用域的实现：

  • 通过编译阶段，通过var声明的变量已经存在变量环境中并赋值为undefined，所以在执行代码的任何位置都能狗访问得到，而不需要在声明之后才能访问
  • 而通过let声明的变量，会被存放在词法环境中但并未初始化（不包含代码块的let或const声明的变量），所以并不能访问，而是等到遇到let声明语句的时候才初始化并赋值
  • 在遇到代码块时，会先将let和const声明的变量存放在词法环境中并设置为初始化，如果此时在代码块中在let声明变量之前使用该变量，并不会去外部作用域找该变量，因为此时词法作用域已经存在改变量了，但未初始化，所以此时会报错误，这也是let暂时性死区的原因

单个执行上下文中变量的查找规则

沿着词法环境的栈顶向下查询，如果在词法环境的某个快中查找到了，就直接返回给js引擎，如果没有找到，就继续在变量环境中查找


在这里插入图片描述

调用栈

调用栈是用来管理函数调用关系的一种栈结构

在函数调用之前，会创建对应的执行上下文，并生成对应的可执行代码

  • js维护了一个栈结构，每当遇到一个函数调用的时候，就创建一个执行上下文，并压入该栈中，
  • 这个栈叫做执行上下文栈，也叫做调用栈
  • 当函数执行完毕之后，会将对应的执行上下文弹出栈结构
  • 栈的容量是有限的，当栈容量不够的时候就有可能发生栈溢出

作用域链

  • 在函数中如果在当前作用域中找不到所需要的变量，就得沿着作用域链往下去查找，直到找到为止
  • 我们都知道，当一段代码在执行的时候，会有对应的执行上下文，那变量沿着作用域链查看的规则也是在执行上下文中设置的
  • 在每个执行上下文中，在变量环境中，都有一个外部引用，用来执行外部的执行上下文，我们把这个外部引用称为outer
  • 上文已经说到，变量的查找首先会从执行上下文的词法环境中查找，找不到就在变量环境中查找，再找不到的话就会沿着outer去外部的执行上下文中查找
  • outer具体引用哪一个执行上下文（作用域），是由词法作用域决定的

词法作用域

词法作用域指的是作用域有代码中函数的声明位置决定的，也叫做静态作用域

也就是说，当创建一个执行上下文的时候，其内部的outer就会根据词法作用域去执行对应的外部执行上下文

在外部的执行上下文中查找时，也是先从词法环境中开始

function fn() {
    console.log(a);
}
function fn1() {
    let a = 1
    fn()
}
let a = 3  // let声明的变量是在词法环境中的
fn1()  // 3

闭包

在js中，根据词法作用域的规则，内部函数总是可以访问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

function foo() {
    var myName = " 极客时间 "
    let test1 = 1
    const test2 = 2
    var innerBar = {
        getName:function(){
            console.log(test1)
            return myName
        },
        setName:function(newName){
            myName = newName
        }
    }
    return innerBar
}
var bar = foo()
bar.setName(" 极客邦 ")
bar.getName()
console.log(bar.getName())

上面代码中，由于存在闭包现象，foo函数执行结束后，内部的变量还会被保存，调用栈如下图：

在这里插入图片描述

当执行到 bar.setName 方法中的myName = "极客邦"这句代码时，JavaScript 引擎会沿着“当前执行上下文–>foo 函数闭包–> 全局执行上下文”的顺序来查找 myName 变量，你可以参考下面的调用栈状态图：

在这里插入图片描述

闭包的回收

  • 如果闭包使用不正确，会很容易造成内存泄漏的，关注闭包是如何回收的能让你正确地使用闭包。
  • 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。
var bar = {
    myName:"time.geekbang.com",
    printName: function () {
        console.log(myName)
    }    
}
function foo() {
    let myName = " 极客时间 "
    return bar.printName
}
let myName = " 极客邦 "
let _printName = foo()
_printName()
bar.printName()

从上下文角度讲this

执行上下文分为三种，对应的this也只有三种：全局上下文的this，函数中的this，eval中的this

  • 箭头函数没有自己的执行上下文
  • 全局上下文的this指向全局对象
  • 函数上下文的this根据四种绑定规则判断this指向
  • 执行上下文包含this指向

参考：https://time.geekbang.org/column/intro/100033601

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