在這篇文章里,我將深入研究JavaScript中最基本的部份——履行上下文(execution context)。讀完本文后,你應當清楚了解釋器做了甚么,為何函數和變量能在聲明前使用和他們的值是如何決定的。
每當控制器到達ECMAScript可履行代碼的時候,控制器就進入了1個履行上下文(好高大上的概念啊)。
javascript中,EC分為3種:
EC建立分為兩個階段:進入履行上下文(創建階段)和履行階段(激活/履行代碼)。
我們可以將EC看作是1個對象。
EC={
VO:{/* 函數中的arguments對象, 參數, 內部的變量和函數聲明 */},
this:{},
Scope:{ /* VO和所有父履行上下文中的VO */}
}
現在讓我們看1個包括全局和函數上下文的代碼例子:
很簡單的例子,我們有1個被紫色邊框圈起來的全局上下文和3個分別被綠色,藍色和橘色框起來的不同函數上下文。只有全局上下文(的變量)能被其他任何上下文訪問。
你可以有任意多個函數上下文,每次調用函數創建1個新的上下文,會創建1個私有作用域,函數內部聲明的任何變量都不能在當前函數作用域外部直接訪問。在上面的例子中,函數能訪問當前上下文外面的變量聲明,但在外部上下文不能訪問內部的變量/函數聲明。為何會產生這類情況?代碼究竟是如何被解釋的?
1系列活動的履行上下文從邏輯上構成1個棧。棧底總是全局上下文,棧頂是當前(活動的)履行上下文。當在不同的履行上下文間切換(退出的而進入新的履行上下文)的時候,棧會被修改(通過壓棧或退棧的情勢)。
壓棧:全局EC—>局部EC1—>局部EC2—>當前EC
出棧:全局EC<—局部EC1<—局部EC2<—當前EC
我們可以用數組的情勢來表示環境棧:
ECS=[局部EC,全局EC];
每次控制器進入1個函數(哪怕該函數被遞歸調用或作為構造器),都會產生壓棧的操作。進程類似javascript數組的push和pop操作。
閱讀器里的JavaScript解釋器被實現為單線程。這意味著同1時間只能產生1件事情,其他的行文或事件將會被放在叫做履行棧里面排隊。下面的圖是單線程棧的抽象視圖:
我們已知道,當閱讀器首次載入你的腳本,它將默許進入全局履行上下文。如果,你在你的全局代碼中調用1個函數,你程序的時序將進入被調用的函數,并穿件1個新的履行上下文,并將新創建的上下文壓入履行棧的頂部。
如果你調用當前函數內部的其他函數,相同的事情會在此上演。代碼的履行流程進入內部函數,創建1個新的履行上下文并把它壓入履行棧的頂部。閱讀器將總會履行棧頂的履行上下文,1旦當前上下文函數履行結束,它將被從棧頂彈出,并將上下文控制權交給當前的棧。下面的例子顯示遞歸函數的履行棧調用進程:
(function foo(i) {
if (i === 3) {
return;
}
else {
foo(++i);
}
}(0));
這代碼調用自己3次,每次給i的值加1。每次foo函數被調用,將創建1個新的履行上下文。1旦上下文履行終了,它將被從棧頂彈出,并將控制權返回給下面的上下文,直到只剩全局上下文能為止。
有5個需要記住的關鍵點,關于履行棧(調用棧):
每個EC都對應1個變量對象VO,在該EC中定義的所有變量和函數都寄存在其對應的VO中。
VO分為全局上下文VO(全局對象,Global object,我們通常說的global對象)和函數上下文的AO。
VO: {
// 上下文中的數據 ( 函數形參(function arguments), 函數聲明(FD),變量聲明(var))
}
1. 進入履行上下文時,VO的初始化進程具體以下:
函數的形參(當進入函數履行上下文時)—— 變量對象的1個屬性,其屬性名就是形參的名字,其值就是實參的值;對沒有傳遞的參數,其值為undefined;
函數聲明(FunctionDeclaration, FD) —— 變量對象的1個屬性,其屬性名和值都是函數對象創建出來的;如果變量對象已包括了相同名字的屬性,則替換它的值;
變量聲明(var,VariableDeclaration) —— 變量對象的1個屬性,其屬性名即為變量名,其值為undefined;如果變量名和已聲明的函數名或函數的參數名相同,則不會影響已存在的屬性。
注意:該進程是有前后順序的。
2. 履行代碼階段時,VO中的1些屬性undefined值將會肯定。
在函數的履行上下文中,VO是不能直接訪問的。它主要扮演被稱作活躍對象(activation object)(簡稱:AO)的角色。
這句話怎樣理解呢,就是當EC環境為函數時,我們訪問的是AO,而不是VO。
VO(functionContext) === AO;
AO是在進入函數的履行上下文時創建的,并為該對象初始化1個arguments屬性,該屬性的值為Arguments對象。
AO = {
arguments: {
callee:,
length:,
properties-indexes: //函數傳參參數值
}
};
FD的情勢只能是以下這樣:
function f(){
}
當函數被調用是executionContextObj被創建,但在實際函數履行之前。這是我們上面提到的第1階段,創建階段。在此階段,解釋器掃描傳遞給函數的參數或arguments,本地函數聲明和本地變量聲明,并創建executionContextObj對象。掃描的結果將完成變量對象的創建。
內部的履行順序以下:
1、查找調用函數的代碼。
2、履行函數代碼之前,先創建履行上下文。
3、進入創建階段:
4、激活/代碼履行階段:
在當前上下文上運行/解釋函數代碼,并隨著代碼1行行履行指派變量的值。
示例
1、具體實例
function foo(i) {
var a = ‘hello‘;
var b = function privateB() {
};
function c() {
}
}
foo(22);
當調用foo(22)時,創建狀態像下面這樣:
fooExecutionContext = {
scopeChain: { ... },
variableObject: {
arguments: {
0: 22,
length: 1
},
i: 22,
c: pointer to function c()
a: undefined,
b: undefined
},
this: { ... }
}
真如你看到的,創建狀態負責處理定義屬性的名字,不為他們指派具體的值,和形參/實參的處理。1旦創建階段完成,履行流進入函數并且激活/代碼履行階段,看下函數履行完成后的模樣:
fooExecutionContext = {
scopeChain: { ... },
variableObject: {
arguments: {
0: 22,
length: 1
},
i: 22,
c: pointer to function c()
a: ‘hello‘,
b: pointer to function privateB()
},
this: { ... }
}
2、VO示例:
alert(x); // function
var x = 10;
alert(x); // 10
x = 20;
function x() {};
alert(x); // 20
進入履行上下文時,
ECObject={
VO:{
x:<reference to FunctionDeclaration "x">
}
};
履行代碼時:
ECObject={
VO:{
x:20 //與函數x同名,替換掉,先是10,后變成20
}
};
對以上的進程,我們詳細解釋下。
在進入上下文的時候,VO會被填充函數聲明; 同1階段,還有變量聲明“x”,但是,正如此條件到的,變量聲明是在函數聲明和函數形參以后,并且,變量聲明不會對已存在的一樣名字的函數聲明和函數形參產生沖突。因此,在進入上下文的階段,VO填充為以下情勢:
VO = {};
VO['x'] = <援用了函數聲明'x'>
// 發現var x = 10;
// 如果函數“x”還未定義
// 則 "x" 為undefined, 但是,在我們的例子中
// 變量聲明其實不會影響同名的函數值
VO['x'] = <值不受影響,還是函數>
履行代碼階段,VO被修改以下:
VO['x'] = 10;
VO['x'] = 20;
以下例子再次看到在進入上下文階段,變量存儲在VO中(因此,雖然else的代碼塊永久都不會履行到,而“b”卻依然在VO中)
if (true) {
var a = 1;
} else {
var b = 2;
}
alert(a); // 1
alert(b); // undefined, but not "b is not defined"
3、AO示例:
function test(a, b) {
var c = 10;
function d() {}
var e = function _e() {};
(function x() {});
}
test(10); // call
當進入test(10)的履行上下文時,它的AO為:
testEC={
AO:{
arguments:{
callee:test
length:1,
0:10
},
a:10,
c:undefined,
d:<reference to FunctionDeclaration "d">,
e:undefined
}
};
因而可知,在建立階段,VO除arguments,函數的聲明,和參數被賦予了具體的屬性值,其它的變量屬性默許的都是undefined。函數表達式不會對VO造成影響,因此,(function x() {})其實不會存在于VO中。
當履行 test(10)時,它的AO為:
testEC={
AO:{
arguments:{
callee:test,
length:1,
0:10
},
a:10,
c:10,
d:<reference to FunctionDeclaration "d">,
e:<reference to FunctionDeclaration "e">
}
};
可見,只有在這個階段,變量屬性才會被賦具體的值。
在之前的JavaScript Item中降到了變量和函數聲明被提升到函數作用域的頂部。但是,沒有人解釋為何會產生這類情況的細節,學習了上面關于解釋器如何創建active活動對象的新知識,很容易明白為何。看下面的例子:
(function() {
console.log(typeof foo); // 函數指針
console.log(typeof bar); // undefined
var foo = ‘hello‘,
bar = function() {
return ‘world‘;
};
function foo() {
return ‘hello‘;
}
}());
我們能回答下面的問題:
1、為何我們能在foo聲明之前訪問它?
如果我們跟隨創建階段,我們知道變量在激活/代碼履行階段已被創建。所以在函數開始履行之前,foo已在活動對象里面被定義了。
2、foo被聲明了兩次,為何foo顯示為函數而不是undefined或字符串?
雖然foo被聲明了兩次,我們知道從創建階段函數已在活動對象里面被創建,這1進程產生在變量創建之前,并且如果屬性名已在活動對象上存在,我們僅僅更新援用。
因此,對foo()函數的援用首先被創建在活動對象里,并且當我們解釋到var foo時,我們看見foo屬性名已存在,所以代碼甚么都不做并繼續履行。
3、為何bar的值是undefined?
bar實際上是1個變量,但變量的值是函數,并且我們知道變量在創建階段被創建但他們被初始化為undefined。
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