JavaScript的执行上下文,作用域链,闭包,原型链等重要概念

一、执行上下文

JavaScript中的运行环境包括三种情况:
  • 全局环境(Global Code):JavaScript代码运行起来会首先进去该环境
  • 函数环境(Function Code):当函数被调用执行时,会进入当前函数中执行代码
  • Eval Code:使用eval()执行代码

为了表示不同的运行环境,JavaScript中有一个执行上下文(Execution context,EC)的概念。执行上下文可以理解为当前代码的执行环境,它会形成一个作用域。每次当控制器转到可执行代码的时候,就会进入一个执行上下文。

在一个JavaScript程序中,必定会产生多个执行上下文,JavaScript引擎会以堆栈的方式来处理它们,这个堆栈称其为函数调用栈(call stack)。栈底永远都是全局上下文,而栈顶就是当前正在执行的上下文。

当代码在执行过程中,遇到以上三种情况,都会生成一个执行上下文,放入栈中,而处于栈顶的上下文执行完毕之后,就会自动出栈。例:

image.png

用ECStack来处理执行上下文组的堆栈。

image.png
  • 第一步:全局上下文入栈。
    全局上下文入栈之后,其中的可执行代码开始执行,直到遇到了changeColor(),这一句激活函数changeColor创建它自己的执行上下文
  • 第二步:changeColor的执行上下文入栈。
    changeColor的执行上下文入栈之后,控制器开始执行其中的可执行代码,遇到swapColors()之后又激活了一个执行上下文。
  • 第三步:swapColors的执行上下文入栈。
    在swapColors的可执行代码中,再没有遇到其他能生成执行上下文的情况,一次这段代码顺利执行完毕,swapColors的上下文从栈中弹出
    -第四步:swapColors的执行上下文出栈。
    swapColors的执行上下文弹出之后,继续执行changeColor的可执行代码,也没有再遇到其他执行上下文,顺利执行完毕之后弹出。这样,ECStack中就只身下全局上下文了
  • 第五步:changeColor的执行上下文出栈。
    全局上下文在浏览器窗口关闭后出栈
  • 注意:函数中,遇到return能直接终止可执行代码的执行,因此会直接将当前上下文弹出栈。
了解以上过程之后,对执行上下文的总结的一些结论:
  • 单线程
  • 同步执行,只有栈顶的上下文处于执行中,其他上下文需要等待
  • 全局上下文只有唯一的一个,它在浏览器关闭时出栈
  • 函数的执行上下文的个数没有限制
  • 每次某个函数被调用,就会有个新的执行上下文为其创建,即使是调用的自身函数,也是如此。
为了巩固一下执行上下文的理解,再来绘制一个例子的演变过程,这是一个简单的闭包例子。
image.png

因为f1中的函数f2在f1的可执行代码中,并没有被调用执行,因此执行f1时,f2不会创建新的上下文,而直到result执行时,才创建了一个新的。具体演变过程如下。

image.png
当调用一个函数时(激活),一个新的执行上下文就会被创建。而一个执行上下文的生命周期可以分为两个阶段。
  • 创建阶段,在这个阶段中,执行上下文分别创建变量对象,建立作用域链,以及确定this的指向。
  • 代码执行阶段,创建完成之后,就会开始执行代码,这个时候,会完成变量赋值,函数引用,以及执行其他代码。
image.png
从这里可以看出了解执行上下文极为重要,其中涉及到变量对象,作用域链,this等概念。
1、变量对象

变量对象的创建,依次经历了以下几个过程:
(1)建立arguments对象。检查当前上下文中的参数,建立该对象下的属性与属性值。
(2)检查当前上下文的函数声明,也就是使用function关键字声明的函数。在变量对象中以函数名建立属性,属性值为指向该函数所在内存地址的引用。如果函数名的属性已经存在,那么该属性将会被新的引用所覆盖。
(3)检查当前上下文中的变量声明,就在变量对象中以变量名建立一个属性,属性值为undefined。如果改变量名的属性已经存在,为了防止同名函数被修改为undefined,则会直接跳过,原属性值不会被修改。

image.png
可以用变量对象的创建过程解释变量提升;什么是变量提升呢?看下面的例子:
image.png
除了有变量提升还有函数提升

函数提升是把整个函数都提到前面去,函数有两种写法,一种是函数声明方式,另外一种是函数表达式,只有函数声明形式才能被提升。

函数声明方式提升【成功】.png
函数表达式方式提升【失败】.png
在上面变量对象的创建的规则中我们看出,function声明会比var声明优先级更高一点。为了更好的理解变量对象,在结合一些简单的例子进行探讨:
image.png

从test()的执行上下文开始理解。全局作用域中运行test()时,test()的执行上下文开始创建,

创建过程(创建变量对象,建立作用域链,以及确定this的指向):
testEC={
      //变量对象
      VO:{},  //VO 为 Variable Object的缩写,即变量对象
      scopeChain:{},
      this:{}
}
VO={
      arguments:{...}, //注:在浏览器的展示中,函数的参数可能并不是放在arguments对象中,这里为了方便理解,做了这样的处理    
      foo:<foo reference>   // 表示foo的地址引用   
      a:undefined
}

未进入执行阶段之前,变量对象中的属性都不能访问!但是进入执行阶段之后,变量对象转变为了活动对象,里面的属性都能被访问了,然后开始进行执行阶段的操作。如果再面试的时候被问到变量对象和活动对象有什么区别,他们其实都是同一个对象,只是处于执行上下文的不同生命周期。

//执行阶段
VO -->AO   // Active Object
AO = {
      arguments: {...},
      foo: <foo reference>,
      a: 1
}
再举一个例子:
image.png
//创建阶段
VO={
    arguments: {...},
    foo: <foo reference>,
    bar: undefined
}
// 这里有一个需要注意的地方,因为var声明的变量当遇到同名的属性时,会跳过而不会覆盖

// 执行阶段
VO -> AOVO = {
    arguments: {...},
    foo: 'Hello',
    bar: <bar reference>
}
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