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前端基础-深入理解JS中执行上下文和执行栈

为什么

作为一名合格的前端开发者,你必须知道Javascript内部的执行机制。执行上下文和执行栈是Javascript中关键概念之一,也是难点之一。理解执行上下文和执行栈同样有助于理解JS中提升机制、作用域、闭包等概念。

是什么

一、执行上下文

1.是什么

执行上下文就是当前Javascript代码被解析和执行时所在环境的抽象概念,JS中运行的任何代码都是在执行上下文中

2.类型

执行上下文分3种类型

  • 全局执行上下文:

默认的、最基础的执行上下文。不在任何函数中的代码都位于全局执行上下文中。

总共做了两件事:1.创建一个全局对象,在浏览器中这个全局对象就是window对象。2.将this指向这个全局对象。

一个程序中只能存在一个全局执行上下文。

  • 函数执行上下文:

每次调用函数时,都会为该函数创建一个新的执行上下文。每个函数都拥有自己的执行上下文,但是只有在函数被调用的时候才会被创建。

一个程序中可以存在很多的函数执行上下文。每当一个新的执行上下文被创建,它都会按照特定的顺序执行一系列步骤,具体稍后讨论

  • Eval函数执行上下文:

运行在eval函数中的代码也获得了自己的执行上下文,用的很少,不再讨论

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

  • 1.创建阶段

当函数被调用,但未执行内部任何代码之前,会做三件事:

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。

创建作用域链: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,用于解析变量。当被要求解析变量时,先从最内层开始查找,如果没有,就会再到上一层的父作用域中查找,直到找到该变量。

确定this指向

在一段js脚本执行之前,先要解析代码(这也是JS时解释型脚本语言的缘由),解释的时候会先创建一个执行上下文环境,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undefined,函数则先声明好,这一步做完了,然后再开始正式执行程序。(变量提升)

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会多出this、arguments和函数的参数

  • 2.执行阶段

执行变量赋值,代码执行

  • 3.回收阶段

执行上下文出栈,等待虚拟机回收执行上下文

三、变量提升和this指向细节

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;
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上述代码正常输出undefined而不是报错Uncaught ReferenceError: a is not defined,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
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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
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函数表达式相当于变量提升,所以为undefined

注意:当遇到函数和变量同名且都会被提升的情况,函数声明优先级高,因此变量声明会被函数声明覆盖,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'
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看个复杂点的例子

function test (arg) {
    // 形参arg是"hi"
    console.log(arg); // 因为函数声明优先级高,此时arg是function
    var arg = "hello";
    function arg() {
        console.log("hello world")
    }
    console.log(arg);// 输出hello
}
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3.确定this指向

先搞明白一个很重要的概念 —— 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。

// 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

// 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>
复制代码

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。

四、执行上下文栈

JavaScript 引擎创建了执行上下文栈来管理执行上下文。可以把执行上下文栈认为是一个存储函数调用的栈结构,遵循先进后出的原则

从上面的流程图,我们需要记住几个关键点:

  • 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。

    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。

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