JavaScript - 原理系列

​ 在日常開發(fā)中，每當(dāng)我們接手一個現(xiàn)有項(xiàng)目后，我們總喜歡先去看看別人寫的代碼。每當(dāng)我們看到別人寫出很酷的代碼的時候，我們總會感慨！寫出這么優(yōu)美而又簡潔的代碼的兄弟到底是怎么養(yǎng)成的呢？

​ 我要怎樣才能達(dá)到和大佬一樣的水平呢！好了，廢話不多說，讓我們切入今天的主題。

一、執(zhí)行上下文

​ 簡而言之，【執(zhí)行上下文】就是JavaScript 代碼被解析和執(zhí)行時所在環(huán)境的抽象概念， 在JavaScript 中運(yùn)行任何的代碼都是在它的執(zhí)行上下文中運(yùn)行。

​ 在運(yùn)行JavaScript代碼時，每當(dāng)需要執(zhí)行代碼時，執(zhí)行代碼會先進(jìn)入一個環(huán)境（瀏覽器、Node客戶端），這時就會為該環(huán)境創(chuàng)建一個執(zhí)行上下文，它會在你運(yùn)行代碼前做一些準(zhǔn)備工作，如確定作用域，創(chuàng)建全局、局部變量對象等。

執(zhí)行上下文的分類

• 全局執(zhí)行上下文：

​ 這是默認(rèn)的、最基礎(chǔ)的執(zhí)行上下文。不在任何函數(shù)中的代碼都位于全局執(zhí)行上下文中。

它做了兩件事：

• 創(chuàng)建一個全局對象，在瀏覽器中這個全局對象就是 window 對象。

將 this 指針指向這個全局對象。一個程序中只能存在一個全局執(zhí)行上下文。

• 函數(shù)執(zhí)行上下文：

​ 每次調(diào)用函數(shù)時，都會為該函數(shù)創(chuàng)建一個新的執(zhí)行上下文。每個函數(shù)都擁有自己的執(zhí)行上下文，但是只有在函數(shù)被調(diào)用的時候才會被創(chuàng)建。一個程序中可以存在任意數(shù)量的函數(shù)執(zhí)行上下文。每當(dāng)一個新的執(zhí)行上下文被創(chuàng)建，它都會按照特定的順序執(zhí)行一系列步驟，具體過程將在本文后面討論。

• Eval 函數(shù)執(zhí)行上下文：

​ 運(yùn)行在 eval 函數(shù)中的代碼也獲得了自己的執(zhí)行上下文，但由于 Javascript 開發(fā)人員不常用 eval 函數(shù)，所以在這里不再討論。

執(zhí)行上下文的數(shù)量限制（堆棧溢出）

​執(zhí)行上下文可存在多個，雖然沒有明確的數(shù)量限制，但如果超出棧分配的空間，會造成堆棧溢出。常見于遞歸調(diào)用，沒有終止條件造成死循環(huán)的場景。

下面是示例代碼：

// 遞歸調(diào)用自身
function foo() {
  foo();
}
foo();
// 報錯：Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded

Tips：

​ JS是“單線程”的，每次只執(zhí)行一段代碼

二、執(zhí)行棧

​ JS中的執(zhí)行棧，也就是在其它編程語言中所說的“調(diào)用棧”，是一種擁有 LIFO（后進(jìn)先出）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的棧，被用來存儲代碼運(yùn)行時創(chuàng)建的所有執(zhí)行上下文。

​ 當(dāng) JavaScript 引擎第一次遇到你的腳本時，它會創(chuàng)建一個全局的執(zhí)行上下文并且壓入當(dāng)前執(zhí)行棧。每當(dāng)引擎遇到一個函數(shù)調(diào)用，它會為該函數(shù)創(chuàng)建一個新的執(zhí)行上下文并壓入棧的頂部。

​ 引擎會執(zhí)行那些執(zhí)行上下文位于棧頂?shù)暮瘮?shù)。當(dāng)該函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時，執(zhí)行上下文從棧中彈出，控制流程到達(dá)當(dāng)前棧中的下一個上下文。

棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在讓我們用一段代碼來理解執(zhí)行棧

let a = 'Hello World!';

function first() {
 console.log('Inside first function');
 second();
 console.log('Again inside first function');
}

function second() {
 console.log('Inside second function');
}

first();
console.log('Inside Global Execution Context');

下圖是上面代碼的執(zhí)行棧

​ 當(dāng)上述代碼在瀏覽器加載時，瀏覽器的JavaScript 引擎會創(chuàng)建一個全局執(zhí)行上下文并把它壓入當(dāng)前執(zhí)行棧。當(dāng)遇到函數(shù)調(diào)用時，JavaScript 引擎為該函數(shù)創(chuàng)建一個新的執(zhí)行上下文并把它壓入當(dāng)前執(zhí)行棧的頂部。

當(dāng)從 first()函數(shù)內(nèi)部調(diào)用 second()函數(shù)時，JavaScript 引擎為 second() 函數(shù)創(chuàng)建了一個新的執(zhí)行上下文并把它壓入當(dāng)前執(zhí)行棧的頂部。當(dāng) second()函數(shù)執(zhí)行完畢，它的執(zhí)行上下文會從當(dāng)前棧彈出，并且控制流程到達(dá)下一個執(zhí)行上下文，即 first() 函數(shù)的執(zhí)行上下文。

​ 當(dāng) first() 執(zhí)行完畢，它的執(zhí)行上下文從棧彈出，控制流程到達(dá)全局執(zhí)行上下文。一旦所有代碼執(zhí)行完畢，JavaScript 引擎從當(dāng)前棧中移除全局執(zhí)行上下文。

The Creation Phase

​在 JavaScript 代碼執(zhí)行前，執(zhí)行上下文將經(jīng)歷創(chuàng)建階段。在創(chuàng)建階段會發(fā)生三件事：

1. this 值的決定，即我們所熟知的 This 綁定。
2. 創(chuàng)建詞法環(huán)境組件。
3. 創(chuàng)建變量環(huán)境組件。

所以執(zhí)行上下文在概念上表示如下：

ExecutionContext = {
 ThisBinding = <this value>,
 LexicalEnvironment = { ... },
 VariableEnvironment = { ... },
}

This 綁定：

​ 在全局執(zhí)行上下文中，this 的值指向全局對象。(在瀏覽器中，this引用 Window 對象)。

​ 在函數(shù)執(zhí)行上下文中，this 的值取決于該函數(shù)是如何被調(diào)用的。如果它被一個引用對象調(diào)用，那么 this 會被設(shè)置成那個對象，否則 this 的值被設(shè)置為全局對象或者undefined（在嚴(yán)格模式下）。例如：

let foo = {
 baz: function() {
 console.log(this);
 }
}
foo.baz();  // 'this' 引用 'foo', 因?yàn)?'baz' 被
       // 對象 'foo' 調(diào)用
let bar = foo.baz;
bar();    // 'this' 指向全局 window 對象，因?yàn)?
       // 沒有指定引用對象

詞法環(huán)境

官方的 ES6 文檔把詞法環(huán)境定義為

​ 詞法環(huán)境是一種規(guī)范類型，基于 ECMAScript 代碼的詞法嵌套結(jié)構(gòu)來定義標(biāo)識符和具體變量和函數(shù)的關(guān)聯(lián)。一個詞法環(huán)境由環(huán)境記錄器和一個可能的引用外部詞法環(huán)境的空值組成。

​ 簡單來說詞法環(huán)境是一種持有標(biāo)識符—變量映射的結(jié)構(gòu)。（這里的標(biāo)識符指的是變量/函數(shù)的名字，而變量是對實(shí)際對象[包含函數(shù)類型對象]或原始數(shù)據(jù)的引用）。

​ 現(xiàn)在，在詞法環(huán)境的內(nèi)部有兩個組件：(1) 環(huán)境記錄器和 (2) 一個外部環(huán)境的引用。

1. 環(huán)境記錄器是存儲變量和函數(shù)聲明的實(shí)際位置。
2. 外部環(huán)境的引用意味著它可以訪問其父級詞法環(huán)境（作用域）。

詞法環(huán)境有兩種類型：

• 全局環(huán)境（在全局執(zhí)行上下文中）是沒有外部環(huán)境引用的詞法環(huán)境。全局環(huán)境的外部環(huán)境引用是 null。它擁有內(nèi)建的 Object/Array/等、在環(huán)境記錄器內(nèi)的原型函數(shù)（關(guān)聯(lián)全局對象，比如 window 對象）還有任何用戶定義的全局變量，并且 this的值指向全局對象。
• 在函數(shù)環(huán)境中，函數(shù)內(nèi)部用戶定義的變量存儲在環(huán)境記錄器中。并且引用的外部環(huán)境可能是全局環(huán)境，或者任何包含此內(nèi)部函數(shù)的外部函數(shù)。

環(huán)境記錄器也有兩種類型（如上?。?/p>

1. 聲明式環(huán)境記錄器存儲變量、函數(shù)和參數(shù)。
2. 對象環(huán)境記錄器用來定義出現(xiàn)在全局上下文中的變量和函數(shù)的關(guān)系。

簡而言之

• 在全局環(huán)境中，環(huán)境記錄器是對象環(huán)境記錄器。
• 在函數(shù)環(huán)境中，環(huán)境記錄器是聲明式環(huán)境記錄器。

注意

​對于函數(shù)環(huán)境，聲明式環(huán)境記錄器還包含了一個傳遞給函數(shù)的 arguments 對象（此對象存儲索引和參數(shù)的映射）和傳遞給函數(shù)的參數(shù)的 length。

抽象地講，詞法環(huán)境在偽代碼中看起來像這樣：

GlobalExectionContext = {
 LexicalEnvironment: {
  EnvironmentRecord: {
   Type: "Object",
   // 在這里綁定標(biāo)識符
  }
  outer: <null>
 }
}

FunctionExectionContext = {
 LexicalEnvironment: {
  EnvironmentRecord: {
   Type: "Declarative",
   // 在這里綁定標(biāo)識符
  }
  outer: <Global or outer function environment reference>
 }
}

變量環(huán)境：

​它同樣是一個詞法環(huán)境，其環(huán)境記錄器持有變量聲明語句在執(zhí)行上下文中創(chuàng)建的綁定關(guān)系。

如上所述，變量環(huán)境也是一個詞法環(huán)境，所以它有著上面定義的詞法環(huán)境的所有屬性。

​ 在 ES6 中，詞法環(huán)境組件和變量環(huán)境的一個不同就是前者被用來存儲函數(shù)聲明和變量（let 和 const）綁定，而后者只用來存儲 var 變量綁定。

我們看點(diǎn)樣例代碼來理解上面的概念：

let a = 20;const b = 30;var c;
function multiply(e, f) { var g = 20; return e * f * g;}
c = multiply(20, 30);

執(zhí)行上下文看起來像這樣：

GlobalExectionContext = {

 ThisBinding: <Global Object>,

 LexicalEnvironment: {
  EnvironmentRecord: {
   Type: "Object",
   // 在這里綁定標(biāo)識符
   a: < uninitialized >,
   b: < uninitialized >,
   multiply: < func >
  }
  outer: <null>
 },

 VariableEnvironment: {
  EnvironmentRecord: {
   Type: "Object",
   // 在這里綁定標(biāo)識符
   c: undefined,
  }
  outer: <null>
 }
}

FunctionExectionContext = {
 ThisBinding: <Global Object>,

 LexicalEnvironment: {
  EnvironmentRecord: {
   Type: "Declarative",
   // 在這里綁定標(biāo)識符
   Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},
  },
  outer: <GlobalLexicalEnvironment>
 },

VariableEnvironment: {
  EnvironmentRecord: {
   Type: "Declarative",
   // 在這里綁定標(biāo)識符
   g: undefined
  },
  outer: <GlobalLexicalEnvironment>
 }
}

注意

​只有遇到調(diào)用函數(shù) multiply 時，函數(shù)執(zhí)行上下文才會被創(chuàng)建。

可能你已經(jīng)注意到 let 和 const 定義的變量并沒有關(guān)聯(lián)任何值，但 var 定義的變量被設(shè)成了 undefined。

​這是因?yàn)樵趧?chuàng)建階段時，引擎檢查代碼找出變量和函數(shù)聲明，雖然函數(shù)聲明完全存儲在環(huán)境中，但是變量最初設(shè)置為 undefined（var 情況下），或者未初始化（let 和const 情況下）。

​這就是為什么你可以在聲明之前訪問 var 定義的變量（雖然是 undefined），但是在聲明之前訪問 let 和 const 的變量會得到一個引用錯誤。

這就是我們說的變量聲明提升。

執(zhí)行階段

​這是整篇文章中最簡單的部分。在此階段，完成對所有這些變量的分配，最后執(zhí)行代碼。

注意

​ 在執(zhí)行階段，如果 JavaScript 引擎不能在源碼中聲明的實(shí)際位置找到 let 變量的值，它會被賦值為 undefined。

結(jié)論

​我們已經(jīng)討論過 JavaScript 程序內(nèi)部是如何執(zhí)行的。雖然要成為一名卓越的 JavaScript 開發(fā)者并不需要學(xué)會全部這些概念，但是如果對上面概念能有不錯的理解將有助于你更輕松，更深入地理解其他概念，如變量聲明提升，作用域和閉包。

參考文章：

https://juejin.cn/post/6844903682283143181

https://www.jianshu.com/p/6f8556b10379

https://juejin.cn/post/6844903704466833421

到此這篇關(guān)于JavaScript 中的執(zhí)行上下文和執(zhí)行棧實(shí)例講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JavaScript 中的執(zhí)行上下文和執(zhí)行棧內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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