簡(jiǎn)單了解JavaScript中的執(zhí)行上下文和堆棧
什么是執(zhí)行上下文?
JavaScript的執(zhí)行環(huán)境非常重要,當(dāng)JavaScript代碼在行時(shí),會(huì)被預(yù)處理為以下情況之一:
- Global code - 首次執(zhí)行代碼的默認(rèn)環(huán)境。
- Function code - 每當(dāng)執(zhí)行流程進(jìn)入函數(shù)體時(shí)。
- Eval code - 要在eval函數(shù)內(nèi)執(zhí)行的文本。
你可以閱讀大量涉及作用域的在線資料,不過(guò)為了使事情更容易理解,讓我們將術(shù)語(yǔ)“執(zhí)行上下文”視為當(dāng)前代碼的運(yùn)行環(huán)境或作用域。接下來(lái)讓我們看一個(gè)包含global和function / local上下文的代碼示例。
這里沒(méi)有什么特別之處,我們有一個(gè)由紫色邊框表示的全局上下文,和由綠色,藍(lán)色和橙色邊框表示的3個(gè)不同的函數(shù)上下文。 只能有1個(gè)全局上下文,可以從程序中的任何其他上下文訪問(wèn)。
你可以擁有任意數(shù)量的函數(shù)上下文,并且每個(gè)函數(shù)調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的上下文,從而創(chuàng)建一個(gè)私有作用域,其中無(wú)法從當(dāng)前函數(shù)作用域外直接訪問(wèn)函數(shù)內(nèi)部聲明的任何內(nèi)容。 在上面的示例中,函數(shù)可以訪問(wèn)在其當(dāng)前上下文之外聲明的變量,但外部上下文無(wú)法訪問(wèn)在其中聲明的變量或函數(shù)。 為什么會(huì)這樣呢? 這段代碼究竟是如何處理的?
Execution Context Stack(執(zhí)行上下文堆棧)
瀏覽器中的JavaScript解釋器被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)線程。 實(shí)際上這意味著在瀏覽器中一次只能做一件事,其他動(dòng)作或事件在所謂的執(zhí)行堆棧中排隊(duì)。 下圖是單線程堆棧的抽象視圖:
我們已經(jīng)知道,當(dāng)瀏覽器首次加載腳本時(shí),它默認(rèn)進(jìn)入全局上下文執(zhí)行。 如果在全局代碼中調(diào)用函數(shù),程序的順序流進(jìn)入被調(diào)用的函數(shù),創(chuàng)建新的執(zhí)行上下文并將其推送到執(zhí)行堆棧的頂部。
如果在當(dāng)前函數(shù)中調(diào)用另一個(gè)函數(shù),則會(huì)發(fā)生同樣的事情。 代碼的執(zhí)行流程進(jìn)入內(nèi)部函數(shù),該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文,該上下文被推送到現(xiàn)有堆棧的頂部。 瀏覽器將始終執(zhí)行位于堆棧頂部的當(dāng)前執(zhí)行上下文,并且一旦函數(shù)執(zhí)行完當(dāng)前執(zhí)行上下文后,它將從棧頂部彈出,把控制權(quán)返回到當(dāng)前棧中的下一個(gè)上下文。 下面的示例顯示了遞歸函數(shù)和程序的執(zhí)行堆棧:
(function foo(i) { if (i === 3) { return; } else { foo(++i); } }(0));
代碼簡(jiǎn)單地調(diào)用自身3次,并將i的值遞增1。每次調(diào)用函數(shù)foo時(shí),都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文。 一旦上下文完成執(zhí)行,它就會(huì)彈出堆棧并且講控制返回到它下面的上下文,直到再次達(dá)到全局上下文。
關(guān)于執(zhí)行堆棧execution stack有5個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn):
- 單線程。
- 同步執(zhí)行。
- 一個(gè)全局上下文。
- 任意多個(gè)函數(shù)上下文。
- 每個(gè)函數(shù)調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文execution context,甚至是對(duì)自身的調(diào)用。
執(zhí)行上下文的細(xì)節(jié)
所以我們現(xiàn)在知道每次調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí),都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文。 但是,在JavaScript解釋器中,對(duì)執(zhí)行上下文的每次調(diào)用都有兩個(gè)階段:
1.創(chuàng)建階段 [調(diào)用函數(shù)時(shí),但在執(zhí)行任何代碼之前]:
- 創(chuàng)建作用域鏈。
- 創(chuàng)建變量,函數(shù)和參數(shù)。
- 確定“this”的值。
2.激活/代碼執(zhí)行階段:
- 分配值,引用函數(shù)和解釋/執(zhí)行代碼。
可以將每個(gè)執(zhí)行上下文在概念上表示為具有3個(gè)屬性的對(duì)象:
executionContextObj = { 'scopeChain': { /* variableObject + 所有父執(zhí)行上下文的variableObject */ }, 'variableObject': { /* 函數(shù)實(shí)參/形參,內(nèi)部變量和函數(shù)聲明 */ }, 'this': {} }
激活對(duì)象/變量對(duì)象 [AO/VO]
在調(diào)用該函數(shù),并且在實(shí)際執(zhí)行函數(shù)之前,會(huì)創(chuàng)建這個(gè)executionContextObj。 這被稱(chēng)為第1階段,即創(chuàng)造階段。 這時(shí)解釋器通過(guò)掃描函數(shù)傳遞的實(shí)參或形參、本地函數(shù)聲明和局部變量聲明來(lái)創(chuàng)建executionContextObj。 此掃描的結(jié)果將成為executionContextObj中的variableObject。
以下是解釋器如何預(yù)處理代碼的偽代碼概述:
1.找一些代碼來(lái)調(diào)用一個(gè)函數(shù)。
2.在執(zhí)行功能代碼之前,創(chuàng)建執(zhí)行上下文。
3.進(jìn)入創(chuàng)建階段:
- 初始化作用域鏈。
- 創(chuàng)建variable object:
- 創(chuàng)建arguments object,檢查參數(shù)的上下文,初始化名稱(chēng)和值并創(chuàng)建引用副本。
- 掃描上下文以獲取函數(shù)聲明:
- 對(duì)于找到的每個(gè)函數(shù),在variable object中創(chuàng)建一個(gè)屬性,該屬性是函數(shù)的確切名稱(chēng),該屬性存在指向內(nèi)存中函數(shù)的引用指針。
- 如果函數(shù)名已存在,則將覆蓋引用指針值。
- 掃描上下文以獲取變量聲明:
- 對(duì)于找到的每個(gè)變量聲明,在variable object中創(chuàng)建一個(gè)屬性作為變量名稱(chēng),并將該值初始化為undefined。
- 如果變量名稱(chēng)已存在于variable object中,則不執(zhí)行任何操作并繼續(xù)掃描。
- 確定上下文中“this”的值。
4.激活/執(zhí)行階段:
- 在上下文中運(yùn)行/解釋函數(shù)代碼,并在代碼逐行執(zhí)行時(shí)分配變量值。
我們來(lái)看一個(gè)例子:
function foo(i) { var a = 'hello'; var b = function privateB() { }; function c() { } } foo(22);
在調(diào)用foo(22)時(shí),創(chuàng)建階段如下所示:
fooExecutionContext = { scopeChain: { ... }, variableObject: { arguments: { 0: 22, length: 1 }, i: 22, c: pointer to function c() a: undefined, b: undefined }, this: { ... } }
如你所見(jiàn),創(chuàng)建階段處理定義屬性的名稱(chēng),而不是為它們賦值,但正式的形參/實(shí)參除外。創(chuàng)建階段完成后,執(zhí)行流程進(jìn)入函數(shù),激活/代碼執(zhí)行階段在函數(shù)執(zhí)行完畢后如下所示:
fooExecutionContext = { scopeChain: { ... }, variableObject: { arguments: { 0: 22, length: 1 }, i: 22, c: pointer to function c() a: 'hello', b: pointer to function privateB() }, this: { ... } }
關(guān)于hoisting
你可以找到許多使用JavaScript定義術(shù)語(yǔ)hoisting的在線資源,解釋變量和函數(shù)聲明被hoisting到其函數(shù)范圍的頂部。 但是沒(méi)有人能夠詳細(xì)解釋為什么會(huì)發(fā)生這種情況,掌握了關(guān)于解釋器如何創(chuàng)建激活對(duì)象的新知識(shí),很容易理解為什么。 請(qǐng)看下面的代碼示例:
(function() { console.log(typeof foo); // function pointer console.log(typeof bar); // undefined var foo = 'hello', bar = function() { return 'world'; }; function foo() { return 'hello'; } }());
我們現(xiàn)在可以回答的問(wèn)題是:
- 為什么我們可以在聲明foo之前就能訪問(wèn)?
- 如果我們理解了創(chuàng)建階段,就知道在激活/代碼執(zhí)行階段之前已經(jīng)創(chuàng)建了變量。因此,當(dāng)函數(shù)流開(kāi)始執(zhí)行時(shí),已經(jīng)在激活對(duì)象中定義了foo。
- Foo被聲明兩次,為什么foo顯示為function而不是undefined或string?
- 即使foo被聲明兩次,我們通過(guò)創(chuàng)建階段知道函數(shù)在變量之前就被創(chuàng)建在激活對(duì)象上了,而且如果激活對(duì)象上已經(jīng)存在了屬性名稱(chēng),我們只是繞過(guò)了聲明這一步驟。
- 因此,首先在激活對(duì)象上創(chuàng)建對(duì)函數(shù)foo()的引用,并且當(dāng)解釋器到達(dá)var foo時(shí),我們已經(jīng)看到屬性名稱(chēng)foo存在,因此代碼不執(zhí)行任何操作并繼續(xù)處理。
- 為什么bar未定義?
- bar實(shí)際上是一個(gè)具有函數(shù)賦值的變量,我們知道變量是在創(chuàng)建階段被創(chuàng)建的,但它們是使用undefined值初始化的。
總結(jié)
希望到這里你已經(jīng)能夠很好地掌握了JavaScript解釋器如何預(yù)處理你的代碼。 理解執(zhí)行上下文和堆棧可以讓你了解背后的原因:為什么代碼預(yù)處理后的值和你預(yù)期的不一樣。
你認(rèn)為學(xué)習(xí)解釋器的內(nèi)部工作原理是多此一舉還是非常必要的呢? 了解執(zhí)行上下文階段是否能夠幫你你寫(xiě)出更好的JavaScript呢?
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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