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JS执行上下文的两个阶段做了些啥

jiezi

作者：DEEPAK GUPTA
译者：前端小智
来源：overflowjs.com

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在咱们开始之前，有个问题大家可以一起讨论: JS 是解释语言还是编译语言？

(JS)是一种解释语言，有自己的编译器形式，运行在 JS 引擎中。

每个 web 浏览器都有自己的 JS 引擎形式，尽管目的一样。Chrome 有 v8, Mozilla 有 spider monkey 等，JS 引擎只是将 JS 源代码转换成编译器能够理解的语言，然后执行它。

执行上下文

JS 代码运行的环境构成了执行上下文，执行上下文决定哪段代码可以访问变量、函数、对象等。

1. 全局执行上下文

任何时候码第一次运行，或者当代码不在任何函数中时，它都会进入全局执行上下文。在整个代码执行过程中只有一个全局执行上下文。

对于浏览器全局执行上下文，它做两件事：

  1. 创建 window 对象。
  2. 将 this 指向了 windw 对象 (非严格模式)

2. 函数执行上下文

当函数执行时，它就创建一个新的函数执行上下文，可以有任意数量的函数执行上下文。

执行堆栈 / 调用堆栈

浏览器中 JS 解器是单线程，同一时间只能干一件事。代码中有一个全局的执行上下文和无数个函数执行上下文，那么他们是按什么顺序执行的呢？

这里就需要一个 执行上下文栈 的概念了，JS 引擎是通过创建执行上下文栈来管理执行上下文的。 这里可以把执行上下文栈描述为一个存着函数调用的栈结构，执行顺序遵循先进后出的原则, 也就是说一个函数的执行上下文，在函数执行完毕之后，会被移除执行上下文栈。

每当脚本在浏览器中加载时，堆栈中的第一个元素就是全局执行上下文。然而，当一个函数执行时，将创建一个执行上下文，并将其虚拟的放置在全局执行上下文之上。函数一旦执行完毕，就会从执行堆栈中弹出并将控制权交给到它下面的上下文中。

咱们举个例子，来模拟上述的过程：

步骤 1 : 当上述代码加载到浏览器中时，JS 引擎创建一个 全局执行上下文 (global execution context) 并将其推入当前执行堆栈。

步骤 2 : 假设最后执行 func1() 调用，然后 JS 引擎为该函数创建一个 新的执行上下文(function execution context)，并将其推到全局执行上下文的顶部。

步骤 3 : 在 func1() 中，咱们调用了 func2()，因此 JS 引擎为该函数创建一个新的执行上下文，并将其推到func1() 执行上下文的顶部。

步骤 4 : 当 func2() 函数结束时，它的执行上下文从当前堆栈中弹出，控制权交给它下面的执行上下文，即 func1() 函数的执行上下文。

步骤 5 : 当 func1() 函数结束时，它的执行堆栈将从堆栈中删除，控制权交给 全局执行上下文。执行完所有代码后，JS 引擎将从当前堆栈中删除全局执行上下文。

执行上下文阶段

执行上下文主要有两个阶段。

  1. 创建
  2. 执行

创建阶段

函数创建时做的三件事：

1. 首先，为用域链内的每个函数或变量构建到外部环境的连接。告诉执行上下文它应该包含什么，以及它应该在哪里查找解析函数引用和变量值的方法。

  • 对于全局环境，外部环境为 null。然而， 全局环境 内的所有环境都是以全局环境作为其外部环境的。
  • 例如: 如果函数 a 包含在函数 b 中，这意味着 a 有一个外部环境b。

2. 接着，通过扫描作用链，创建一个环境记录，其中全局上下文的创建和引用(web 浏览器中的window)、变量、函数和函数参数都在内存中完成。

3. 最后，在第一步中创建的每个执行上下文中确定 this 的值 (对于全局执行上下文，this 指向的是window)。

因此，咱们可以将创建阶段表示为

创建阶段 = {
  scopeChain: {/* 作用域链解析 */},    
  variableObject: {/* arguments, 函数参数, 内部变量 等等 */},
  this: {},}

variableObject: 初始化函数的参数variableObject, 提升函数声明和变量声明。

scopeChain: 在执行上下文的创建阶段，作用域会在变量对象创建之后创建。作用域链本身包括变量对象。作用域负责解析变量，当被要求解析变量的时候，会从代码嵌套结构的最内层开始，如果在最内层没有找到对应变量，则依次向父级作用域中进行查找，直到寻找到最外层作用域。

this: 确定 this 的指向，这里需要注意的事 this 的值是在执行的时候确定的，在定义的时候并不会确定。

执行阶段

这是代码开始在创建阶段形成的执行上下文中运行的阶段，并逐行分配变量值。

在执行开始时，JS 引擎在其创建阶段对象中寻找执行函数的引用。如果不能在自己的作用域内找到它，它将继续向上查找，直到到达全局环境。

如果在全局环境中没有找到引用，它将返回一个错误。但是，如果找到了一个引用，并且函数执行正确，那么这个特定函数的执行上下文将从堆栈中弹出，JS 引擎将移动到下一个函数，在那里，它们的执行上下文将被添加到堆栈中并执行，依此类推。

咱们通过示例查看上面的两个阶段，以便更好地理解它。

在创建阶段，全局执行上下文类似于这样

globalExecutionObj = {
    outerEnvironmentConnection: null,
    variableObjectMapping: {
        name: uninitialized,
        title: undefined,
        date: uninitialized,
        func1: func,
    },
    this: window //Global Object
}

注意:上面，let (name)和 const (date) 定义的变量在创建阶段没有任何关联的值，但是 var (title) 定义的变量会被设置为undefined。

这就是为什么咱们可以在声明 var 定义的变量之前访问它们 (虽然没有定义)，但是在声明let 和 const变量之前访问它们时，会得到一个引用错误。

这就是咱们所说的 变量提升 ，即所有使用var 的变量声明都被提升它们的局部作用域 (在函数内部声明) 或者全局作用域的顶部(在函数外部声明的)。

在执行阶段，完成变量分配。所以全局执行上下文在执行阶段类似如下：

globalExectutionObj = {
    outerEnvironmentConnection: null,
    variableObjectMapping: {
        name: "overflowjs.com",
        title: "Execution context",
        date: "5 july 2019",
        func1: pointer to function func1,
    },
    this: window //Global Object
}

注意:在执行阶段，如果 JS 引擎在源代码中声明位置找不到 let 变量的值，那么它将为其赋值undefined。

现在，当 func1 执行，就会生成一个新的函数执行上下文，其创建阶段类似如下：

func1ExecutionObj = {
    outerEnvironmentConnection: Global,
    variableObjectMapping: {
       arguments: {
            0: 10,
            length: 1
        },
        num: 10,

        author: undefined,
        val: uninitialized,
        func2: undefined
        fixed: uninitialized
        addFive: pointer to function addFive()},
    this: Global Object or undefined
}

在执行阶段类似如下：

func1ExecutionObj = {
    outerEnvironmentConnection: Global,
    variableObjectMapping: {
       arguments: {
            0: 10,
            length: 1
        },
        num: 10,

        author: "Deepak",
        val: 3,
        func2: pointer to function func2() 
        fixed: "Divine"
        addFive: pointer to function addFive()},
    this: Global Object or undefined
}

函数执行完成后，将更新全局环境。然后全局代码完成，程序结束。

作用域与作用域链

1. 作用域

JavaScript 中的作用域分为三种：

  1. 全局作用域
  2. 函数作用域
  3. 块级作用域（ES6）

作用域最大的作用就是隔离变量或函数，并控制他们的生命周期。作用域是在函数执行上下文创建的时候定义好的，不是在函数执行的时候定义的。

2. 什么是作用域链

当一个块或者函数嵌套在另一个块或函数中时，就发生了作用域的嵌套。在当前函数中如果 JS 引擎无法找到某个变量，就会往上级嵌套的作用域中去寻找，直到找到该变量或抵达全局作用域，这样的链式关系成为作用域链（Scope Chain）。

来个例子演示一下：

var scope = 'global';

function checkscope(s) {
    var scope = 'local scope';
    
    function f() {return scope;}
    
    return f();}

checkScope('scope');

首先在 checkscope 函数声明的时候，内部会绑定一个 [[scope]] 的内部属性：

checkscope.[[scope]] = [globalContext.VO];

接着在 checkScope 函数在执行之前，创建执行上下文checkscopeContext, 并推入执行上下文栈：

  • 赋值函数的 [[scope]] 属性初始化作用链
  • 创建变量对象
  • 将变量对象压入作用域链的顶端
// -> 初始化作用域链；checkscopeContext = {scope: [globalContext.VO],
}

// -> 创建变量对象
checkscopeContext = {scope: [globalContext.VO],
  VO = {
    arguments: {
      0: 'scope',
      length: 1,
    },
    s: 'scope', // 传入的参数
    f: function f(),
    scope: undefined, // 此时声明的变量为 undefined
  },
}

// -> 将变量对象压入作用域链的最顶端
checkscopeContext = {scope: [VO, globalContext.VO],
  VO = {
    arguments: {
      0: 'scope',
      length: 1,
    },
    s: 'scope', // 传入的参数
    f: function f(),
    scope: undefined, // 此时声明的变量为 undefined
  },
}

执行阶段，修改变量对象里面对应字段的值:

checkscopeContext = {scope: [VO, globalContext.VO],
  VO = {
    arguments: {
      0: 'scope',
      length: 1,
    },
    s: 'scope', // 传入的参数
    f: pointer to function f(),
    scope: 'local scope', // 变量赋值
  }
}

在代码执行阶段，会看到 f 函数的声明代码，给 f 函数绑定 [[scope]] 属性：

f.[[scope]] = [
  checkscopeContext.VO, // f 函数的作用域还包括 checkscope 的变量对象
  globalContext.VO
];

文本到这就结束了，希望对大伙有所帮助。

原文：https://overflowjs.com/posts/…

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