JavaScript学习系列之执行上下文

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1. js代码的执行过程

我们都知道,JS代码的执行顺序总是与代码先后顺序有所差异,先抛开异步问题你会发现就算是同步代码,它的执行也与你的预期不一致,比如:

function f1() {
    console.log('a);
};
f1(); //b


function f1() {
    console.log('b');
};
f1(); //b

按照代码书写顺序,应该先输出 a,再输出b才对,但是,两次输出均为 b;如果我们将上述代码中的函数声明改为函数表达式,结果又不一样:

var f1 = function () {
    console.log('a');
};
f1(); //a

var f1 = function() {
    console.log('b');
};
f1(); //b

这说明JS代码在执行前发生了变化,JS引擎究竟做了什么呢?这里就涉及到接下来要讲的执行上下文。

2. JS执行上下文

什么是执行上下文 JS代码在执行前,JS引擎总要做一番准备工作,这份工作其实就是创建对应的执行上下文;执行上下文总共有三种,全局执行上下文,函数上下文,与eval上下文;由于eval Javascript 开发人员不常用 eval 函数,所以这里仅讨论前两种。

2.1 全局执行上下文

全局执行上下文只有一个,它做了两件事:在客户端中一般由浏览器创建,也就是我们熟知的window对象;将this指针指向这个全局对象,也就是说我们能通过this访问访问它

全局对象window上预定义了大量的方法和属性,我们在全局环境的任意处都能直接访问这些属性方法,同时window对象还是var声明的全局变量的载体。我们通过var创建的全局对象,都可以通过window直接访问。

2.2 函数执行上下文

函数执行上下文可存在无数个,每当一个函数被调用时都会创建一个函数上下文;需要注意的是,同一个函数被多次调用,都会创建一个新的上下文。

上下文种类不同,而且创建的数量还这么多,它们之间的关系是怎么样的,又是谁来管理这些上下文呢,这就不得不说说执行上下文栈了。

3. 执行上下文的生命周期

执行上下文的生命周期包括三个阶段:创建阶段→执行阶段→回收阶段,本文重点介绍创建阶段。

3.1 创建阶段

当函数被调用,但未执行任何其内部代码之前,会做以下三件事:

  • 创建变量对象:首先初始化函数的参数arguments,提升函数声明和变量声明。下文会详细说明。

  • 创建作用域链(Scope Chain):在执行期上下文的创建阶段,作用域链是在变量对象之后创建的。作用域链本身包含变量对象。作用域链用于解析变量。当被要求解析变量时,JavaScript 始终从代码嵌套的最内层开始,如果最内层没有找到变量,就会跳转到上一层父作用域中查找,直到找到该变量。

  • 确定this指向:包括多种情况,下文会详细说明

在一段 JS 脚本执行之前,要先解析代码(所以说 JS 是解释执行的脚本语言),解析的时候会先创建一个全局执行上下文环境,先把代码中即将执行的变量、函数声明都拿出来。变量先暂时赋值为undefined,函数则先声明好可使用。这一步做完了,然后再开始正式执行程序。

另外,一个函数在执行之前,也会创建一个函数执行上下文环境,跟全局上下文差不多,不过 函数执行上下文中会多出this arguments和函数的参数。

3.2 执行阶段

执行变量赋值、代码执行

3.3 回收阶段

执行上下文出栈等待虚拟机回收执行上下文

4. 变量提升和this指向的细节

4.1.变量声明提升

大部分编程语言都是先声明变量再使用,但在JS中,事情有些不一样:

console.log(a)// undefined

var a =10

上述代码正常输出 undefined而不是报错 UncaughtReferenceError:aisnotdefined,这是因为声明提升(hoisting),相当于如下代码:

var a;//声明 默认值是undefined “准备工作”
console.log(a);
a=10;//赋值

4.2.函数声明提升

我们都知道,创建一个函数的方法有两种,一种是通过函数声明 function foo(){}另一种是通过函数表达式 var foo=function(){} ,那这两种在函数提升有什么区别呢?

console.log(f1)// function f1(){}
function f1(){}// 函数声明
console.log(f2)// undefined

var f2 = function(){} // 函数表达式

接下来我们通过一个例子来说明这个问题:

function test() {
    foo(); // Uncaught TypeError "foo is not a function"
    bar(); // "this will run!"

    var foo = function () { // function expression assigned to local variable 'foo'
        alert("this won't run!");
		}

    
function bar() { // function declaration, given the name 'bar'
        alert("this will run!");
    }
}

test();

在上面的例子中,foo()调用的时候报错了,而bar能够正常调用。

我们前面说过变量和函数都会上升,遇到函数表达式 varfoo=function(){}时,首先会将 varfoo上升到函数体顶部,然而此时的foo的值为undefined,所以执行 foo()报错。

而对于函数 bar(), 则是提升了整个函数,所以 bar()才能够顺利执行。

有个细节必须注意: \color{#FF0000} {当遇到函数和变量同名且都会被提升的情况,函数声明优先级比较高,因此变量声明会被函数声明所覆盖,但是可以重新赋值}

alert(a);//输出:function a(){ alert('我是函数') }
function a(){ alert('我是函数') }

var a ='我是变量';
alert(a);//输出:'我是变量'

function声明的优先级比var声明高,也就意味着当两个同名变量同时被function和var声明时,function声明会覆盖var声明. 这代码等效于:

function a(){alert('我是函数')}
 

var a;    //hoisting

alert(a);    //输出:function a(){ alert('我是函数') }

a = '我是变量';//赋值

alert(a);   //输出:'我是变量'

最后我们看个复杂点的例子:

function test(arg){
    // 1. 形参 arg 是 "hi"
    // 2. 因为函数声明比变量声明优先级高,所以此时 arg 是 function

    console.log(arg);
  

    var arg = 'hello';  // 3.var arg 变量声明被忽略, arg = 'hello'被执行

    function arg(){    console.log('hello world')     }

    console.log(arg);  

}

test('hi');

/* 输出:

function arg(){

    console.log('hello world') 

    }

hello 

*/

这是因为当函数执行的时候,首先会形成一个新的私有的作用域,然后依次按照如下的步骤执行:

  • 如果有形参,先给形参赋值

  • 进行私有作用域中的预解释,函数声明优先级比变量声明高,最后后者会被前者所覆盖,但是可以重新赋值

  • 私有作用域中的代码从上到下执行

4.3 确定this的指向

先搞明白一个很重要的概念 ——\color{#FF0000}{this的值是在执行的时候才能确认,定义的时候不能确认} this的值是在执行的时候才能确认,定义的时候不能确认! 为什么呢 —— 因为this是执行上下文环境的一部分,而执行上下文需要在代码执行之前确定,而不是定义的时候。看如下例子:

// 情况1

function foo() {
  console.log(this.a) //1
}

var a = 1;

foo()



// 情况2
function fn(){
  console.log(this);
}

var obj={fn:fn};

obj.fn(); //this->obj



// 情况3
function CreateJsPerson(name,age){
	//this是当前类的一个实例p1
	this.name=name; //=>p1.name=name
	this.age=age; //=>p1.age=age
}

var p1=new CreateJsPerson("尹华芝",48);


// 情况4
function add(c, d){
  return this.a + this.b + c + d;
}

var o = {a:1, b:3};

add.call(o, 5, 7);
 // 1 + 3 + 5 + 7 = 16

add.apply(o, [10, 20]); 
// 1 + 3 + 10 + 20 = 34

var bindAdd = add.bind(o,5, 7);
bindAdd();
 // 1 + 3 + 5 + 7 = 16
 
 
// 情况5

<button id="btn1">箭头函数this</button>
<script type="text/javascript">
   
    let btn1 = document.getElementById('btn1');

    let obj = {
        name: 'kobe',
        age: 39,
        getName: function () {
                btn1.onclick = () => {
                console.log(this);//obj            };
        }
    };

    obj.getName();

</script>

接下来我们逐一解释上面几种情况

  • 对于直接调用 foo 来说,不管 foo 函数被放在了什么地方,this 一定是 window

  • 对于 obj.foo() 来说,我们只需要记住,谁调用了函数,谁就是 this,所以在这个场景下 foo 函数中的 this 就是 obj 对象

  • 在构造函数模式中,类中(函数体中)出现的this.xxx=xxx中的this是当前类的一个实例

  • call、apply和bind:this 是第一个参数

  • 箭头函数this指向:箭头函数没有自己的this,看其外层的是否有函数,如果有,外层函数的this就是内部箭头函数的this,如果没有,则this是window。

5. 执行上下文栈(执行栈)

执行上下文栈(下文简称执行栈)也叫调用栈,用于存储代码执行期间创建的所有上下文,具有LIFO(Last In First Out后进先出)的特性。

JS代码首次运行,都会先创建一个全局执行上下文并压入到执行栈中,之后每当有函数被调用,都会创建一个新的函数执行上下文并压入栈内;由于执行栈LIFO的特性,所以可以理解为,JS代码执行完毕前在执行栈底部永远有个全局执行上下文。

  • JavaScript执行在单线程上,所有的代码都是排队执行。

  • 一开始浏览器执行全局的代码时,首先创建全局的执行上下文,压入执行栈的顶部。

  • 每当进入一个函数的执行就会创建函数的执行上下文,并且把它压入执行栈的顶部。当前函数执行完成后,当前函数的执行上下文出栈,并等待垃圾回收。

  • 浏览器的JS执行引擎总是访问栈顶的执行上下文。

  • 全局上下文只有唯一的一个,它在浏览器关闭时出栈。

我们再来看个例子:

var color = 'blue';

function changeColor() {
    var anotherColor = 'red';

    function swapColors() {
        var tempColor = anotherColor;

        anotherColor = color;

        color = tempColor;

    }

    swapColors();
}

changeColor();

上述代码运行按照如下步骤:

  • 当上述代码在浏览器中加载时,JavaScript 引擎会创建一个全局执行上下文并且将它推入当前的执行栈

  • 调用 changeColor函数时,此时changeColor函数内部代码还未执行,js执行引擎立即创建一个changeColor的执行上下文(简称EC),然后把这执行上下文压入到执行栈(简称ECStack)中。

  • 执行changeColor函数过程中,调用swapColors函数,同样地,swapColors函数执行之前也创建了一个swapColors的执行上下文,并压入到执行栈中。

  • swapColors函数执行完成,swapColors函数的执行上下文出栈,并且被销毁。

  • changeColor函数执行完成,changeColor函数的执行上下文出栈,并且被销毁。