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JavaScript温故而知新 - 执行上下文和执行栈的机制

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执行上下文

简单的来说,执行上下文是对Javascript代码执行环境的一种抽象概念,只要有Javascript代码运行,那么它就一定是运行在执行上下文中

执行上下文的类型分为三种:

  • 全局执行上下文:只有一个,浏览器中的全局对象就是 window对象,this 指向这个全局对象

  • 函数执行上下文:存在无数个,只有在函数被调用的时候才会被创建,每次调用函数都会创建一个新的执行上下文

  • Eval 函数执行上下文:指的是运行在 eval 函数中的代码,很少用而且不建议使用

下面给出全局上下文和函数上下文的例子:

image.png

紫色框住的部分为全局上下文,蓝色和橘色框起来的是不同的函数上下文。只有全局上下文(的变量)能被其他任何上下文访问

可以有任意多个函数上下文,每次调用函数创建一个新的上下文,会创建一个私有作用域,函数内部声明的任何变量都不能在当前函数作用域外部直接访问

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

创建阶段

创建阶段即当函数被调用,但未执行任何其内部代码之前

创建阶段做了三件事:

  • 确定 this 的值,也被称为 This Binding

  • LexicalEnvironment(词法环境) 组件被创建

  • VariableEnvironment(变量环境) 组件被创建

伪代码如下:


ExecutionContext = {  
  ThisBinding = <this value>,     // 确定this 
  LexicalEnvironment = { ... },   // 词法环境
  VariableEnvironment = { ... },  // 变量环境
}
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This Binding

确定this的值我们前面讲到,this的值是在执行的时候才能确认,定义的时候不能确认

词法环境

词法环境有两个组成部分:

  • 全局环境:是一个没有外部环境的词法环境,其外部环境引用为null,有一个全局对象,this 的值指向这个全局对象

  • 函数环境:用户在函数中定义的变量被存储在环境记录中,包含了arguments 对象,外部环境的引用可以是全局环境,也可以是包含内部函数的外部函数环境

伪代码如下:

GlobalExectionContext = {  // 全局执行上下文
  LexicalEnvironment: {       // 词法环境
    EnvironmentRecord: {     // 环境记录
      Type"Object",           // 全局环境
      // 标识符绑定在这里 
      outer: <null>           // 对外部环境的引用
  }  
}

FunctionExectionContext = { // 函数执行上下文
  LexicalEnvironment: {     // 词法环境
    EnvironmentRecord: {    // 环境记录
      Type"Declarative",      // 函数环境
      // 标识符绑定在这里      // 对外部环境的引用
      outer<Global or outer function environment reference>  
  }  
}
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变量环境

变量环境也是一个词法环境,因此它具有上面定义的词法环境的所有属性

在 ES6 中,词法环境和变量环境的区别在于前者用于存储函数声明和变量( let 和 const )绑定,而后者仅用于存储变量( var )绑定

举个例子

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

c = multiply(2030);
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执行上下文如下:

GlobalExectionContext = {
  ThisBinding: <Global Object>,
  LexicalEnvironment: {  // 词法环境
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Object",  
      // 标识符绑定在这里  
      a: < uninitialized >,  
      b: < uninitialized >,  
      multiply: < func >  
    }  
    outer: <null>  
  },

  VariableEnvironment: {  // 变量环境
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Object",  
      // 标识符绑定在这里  
      c: undefined,  
    }  
    outer: <null>  
  }  
}

FunctionExectionContext = {  
  ThisBinding: <Global Object>,
  LexicalEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Declarative",  
      // 标识符绑定在这里  
      Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},  
    },  
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>  
  },
  VariableEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Declarative",  
      // 标识符绑定在这里  
      g: undefined  
    },  
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>  
  }  
}
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留意上面的代码,let和const定义的变量a和b在创建阶段没有被赋值,但var声明的变量从在创建阶段被赋值为undefined

这是因为,创建阶段,会在代码中扫描变量和函数声明,然后将函数声明存储在环境中

但变量会被初始化为undefined(var声明的情况下)和保持uninitialized(未初始化状态)(使用let和const声明的情况下)

这就是变量提升的实际原因

执行阶段

在这阶段,执行变量赋值、代码执行

如果 Javascript 引擎在源代码中声明的实际位置找不到变量的值,那么将为其分配 undefined 值

回收阶段

执行上下文出栈等待虚拟机回收执行上下文

执行栈

执行栈,也叫调用栈,具有 LIFO(后进先出)结构,用于存储在代码执行期间创建的所有执行上下文

image.png

当Javascript引擎开始执行你第一行脚本代码的时候,它就会创建一个全局执行上下文然后将它压到执行栈中

每当引擎碰到一个函数的时候,它就会创建一个函数执行上下文,然后将这个执行上下文压到执行栈中

引擎会执行位于执行栈栈顶的执行上下文(一般是函数执行上下文),当该函数执行结束后,对应的执行上下文就会被弹出,然后控制流程到达执行栈的下一个执行上下文

举个例子:

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');

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转化成图的形式

image.png

简单分析一下流程:

  • 创建全局上下文请压入执行栈

  • first函数被调用,创建函数执行上下文并压入栈

  • 执行first函数过程遇到second函数,再创建一个函数执行上下文并压入栈

  • second函数执行完毕,对应的函数执行上下文被推出执行栈,执行下一个执行上下文first函数

  • first函数执行完毕,对应的函数执行上下文也被推出栈中,然后执行全局上下文

  • 所有代码执行完毕,全局上下文也会被推出栈中,程序结束

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