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，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，并將該值初始化為undefined。
    • 如果變量名稱已存在于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，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，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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