JavaScript筑基(一):执行上下文

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初始化全局对象

执行 JavaScript 代码的第一步,就是初始化全局对象

最新ECMA-262规范定义的全局对象

19.The Global Object

The global object:

  • is created before control enters any execution context.
  • does not have a [[Construct]] internal method; it cannot be used as a constructor with the new operator.
  • does not have a [[Call]] internal method; it cannot be invoked as a function.
  • has a [[Prototype]] internal slot whose value is host-defined.
  • may have host-defined properties in addition to the properties defined in this specification. This may include a property whose value is the global object itself.

翻译一下重点, 大概是

  • 控制器 control 在进入全局上下文 execution context 之前 global object 会被创建;可以理解为js引擎在执行代码之前,会在堆内存中创建一个全局对象:global object

  • 里面会包含宿主环境 host-defined 的属性 properties ;比如在浏览器中会有 window 属性指向自己

  • 其中第四点

    A host environment is a particular choice of definition for all host-defined facilities. A host environment typically includes objects or functions which allow obtaining input and providing output as host-defined properties of the global object.

    在宿主环境中会内置一些可以调用的对象(原型)或者函数可以通过 global object 被使用;例如Date、Array、Number、setTimeout等

执行上下文

前面提到进入执行上下文之前会创建一个全局对象,那么执行上下文是什么?

9.4 Execution Contexts

An execution context is purely a specification mechanism and need not correspond to any particular artefact of an ECMAScript implementation. It is impossible for ECMAScript code to directly access or observe an execution context.

执行上下文只是一种规范机制。其不需要对应于代码的某种实现,也不能通过代码直接访问或者观察

执行上下文 execution context 是ECMA-262标准里的一个抽象概念,用于同可执行代码 executable code 概念进行区分。 在概念中,可执行代码是执行上下文的一部分。

这玩意儿有什么作用呢?

An execution context is a specification device that is used to track the runtime evaluation of code by an ECMAScript implementation. At any point in time, there is at most one execution context per agent that is actually executing code. This is known as the agent's running execution context.

执行上下文是一个规范设备,用于跟踪代码的运行时评估,任一时间点只会代理一个执行上下文。

在JavaScript中,代码执行的基础单元是函数。且一个函数可以调用第二个函数,第二个又可以调用第三个函数,以此类推。

因为JavaScript是单线程的,当完成函数调用时,程序需要回到函数调用的位置,所以需要通过跟踪代码的执行上下文来确定位置。而跟踪执行上下文的方式,是使用执行上下文栈。

一旦发生函数调用,当前的执行上下文必须停止执行,并创建新的函数执行上下文来执行函数。当函数执行完成后,将函数执行上下文销毁,并重新回到发生调用时的执行上下文中。所以需要跟踪执行上下文——正在执行的上下文以及正在等待的上下文。

说人话就是当前变量或函数的执行上下文,决定了他们可以访问到哪些数据,以及可以进行哪些操作。而且当前变量或函数都只能由一个执行上下文限制。

最重要的是,执行上下文在创建时会确定几个关键的元素,它们决定了:

  • 在es3中,作用域链 scope chain变量对象variable objectthis
  • es5之后,词法环境LexicalEnvironment变量环境VariableEnvironmentthis

规范修订的原因以及相关细节,后续的文章中会将这些内容展开。

创建执行上下文

这个时候问题又来了,这个执行上下文它是什么时候被创建的?

A new execution context is created whenever control is transferred from the executable code associated with the currently running execution context to executable code that is not associated with that execution context.

当 JavaScript 代码执行一段可执行代码 executable code 时,会创建对应的执行上下文 execution context

执行上下文的类型:

  • 全局执行上下文( GEC) :不在任何函数中的代码都位于全局执行上下文中,只有一个,当JavaScript程序开始执行时就已经创建了全局上下文。
  • 函数执行上下文( FEC)只有调用函数时,才会为该函数创建一个新的执行上下文,可以存在无数个,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。
  • Eval 函数执行上下文(eval代码) : 指的是运行在 eval 函数中的代码,很少使用。

执行上下文栈

既然每遇到一个函数(全局也可以算是一个函数)都会创建一个执行上下文,那么如何管理这些上下文?

js 引擎内部有一个执行上下文栈 execution context stack (ECS),它是用于执行代码的调用栈

The execution context stack is used to track execution contexts. The running execution context is always the top element of this stack. A new execution context is created whenever control is transferred from the executable code associated with the currently running execution context to executable code that is not associated with that execution context. The newly created execution context is pushed onto the stack and becomes the running execution context.

当前正在运行的执行上下文总是在执行上下文栈的栈顶,每当一个可执行代码(函数)被创建时就会创建一个新的执行上下文,新创建的执行上下文就会被压入栈中,并且成为正在运行的执行上下文

简单来说就是有个拥有 LIFO(后进先出)数据结构的栈来管理执行上下文,每创建一个执行上下文(无论类型),都会被压入栈中。正在运行的执行上下文始终处于栈顶,当函数执行完毕,就会被弹出栈(回收)。

因此可以得出一个简单的结论,由于全局执行上下文是第一个执行的,因此它始终在栈底,当全局代码执行完毕,才会被弹出销毁

相关调试

虽然执行上下文栈是JavaScript内部概念,但仍然可以通过JavaScript调试器中查看,在Chrome开发者工具中可以看到对应的调用栈call back

ecstack_1.png

最后

作者水平有限,如果有错误或者不严谨的地方,请务必指出,十分感谢!!!

参考资料

ECMAScript® 2022 Language Specification

《JavaScript高级程序设计》(第四版)

《JavaScript忍者秘籍》(第二版)

《你不知道的JavaScript》

JavaScript深入系列-冴羽

深入理解JavaScript系列-汤姆大叔

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