深入理解JavaScript的執(zhí)行上下文和執(zhí)行棧
原創(chuàng)【51CTO.com原創(chuàng)稿件】
前言
如果你是一名 JavaScript 開(kāi)發(fā)者，或者想要成為一名 JavaScript 開(kāi)發(fā)者，那么你必須知道 JavaScript 程序內(nèi)部的執(zhí)行機(jī)制。執(zhí)行上下文和執(zhí)行棧是 JavaScript 中關(guān)鍵概念之一，是 JavaScript 難點(diǎn)之一。 理解執(zhí)行上下文和執(zhí)行棧同樣有助于理解其他的 JavaScript 概念如提升機(jī)制、作用域和閉包等。本文盡可能用通俗易懂的方式來(lái)介紹這些概念。
一、執(zhí)行上下文（Execution Context）
1.什么是執(zhí)行上下文
2.執(zhí)行上下文的類(lèi)型
執(zhí)行上下文總共有三種類(lèi)型：
-
全局執(zhí)行上下文： 這是默認(rèn)的、最基礎(chǔ)的執(zhí)行上下文。不在任何函數(shù)中的代碼都位于全局執(zhí)行上下文中。它做了兩件事：1. 創(chuàng)建一個(gè)全局對(duì)象，在瀏覽器中這個(gè)全局對(duì)象就是 window 對(duì)象。2. 將 this 指針指向這個(gè)全局對(duì)象。一個(gè)程序中只能存在一個(gè)全局執(zhí)行上下文。
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函數(shù)執(zhí)行上下文： 每次調(diào)用函數(shù)時(shí)，都會(huì)為該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文。每個(gè)函數(shù)都擁有自己的執(zhí)行上下文，但是只有在函數(shù)被調(diào)用的時(shí)候才會(huì)被創(chuàng)建。一個(gè)程序中可以存在任意數(shù)量的函數(shù)執(zhí)行上下文。每當(dāng)一個(gè)新的執(zhí)行上下文被創(chuàng)建，它都會(huì)按照特定的順序執(zhí)行一系列步驟，具體過(guò)程將在本文后面討論。
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Eval 函數(shù)執(zhí)行上下文： 運(yùn)行在 eval 函數(shù)中的代碼也獲得了自己的執(zhí)行上下文，但由于 Javascript 開(kāi)發(fā)人員不常用 eval 函數(shù)，所以在這里不再討論。
二、執(zhí)行上下文的生命周期
執(zhí)行上下文的生命周期包括三個(gè)階段：創(chuàng)建階段→執(zhí)行階段→回收階段，本文重點(diǎn)介紹創(chuàng)建階段。
1.創(chuàng)建階段
當(dāng)函數(shù)被調(diào)用，但未執(zhí)行任何其內(nèi)部代碼之前，會(huì)做以下三件事：
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創(chuàng)建變量對(duì)象：首先初始化函數(shù)的參數(shù) arguments，提升函數(shù)聲明和變量聲明。下文會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。
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創(chuàng)建作用域鏈（Scope Chain）：在執(zhí)行期上下文的創(chuàng)建階段，作用域鏈?zhǔn)窃谧兞繉?duì)象之后創(chuàng)建的。作用域鏈本身包含變量對(duì)象。作用域鏈用于解析變量。當(dāng)被要求解析變量時(shí)，JavaScript 始終從代碼嵌套的最內(nèi)層開(kāi)始，如果最內(nèi)層沒(méi)有找到變量，就會(huì)跳轉(zhuǎn)到上一層父作用域中查找，直到找到該變量。
-
確定 this 指向：包括多種情況，下文會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。
在一段 JS 腳本執(zhí)行之前，要先解析代碼（所以說(shuō) JS 是解釋執(zhí)行的腳本語(yǔ)言），解析的時(shí)候會(huì)先創(chuàng)建一個(gè)全局執(zhí)行上下文環(huán)境，先把代碼中即將執(zhí)行的變量、函數(shù)聲明都拿出來(lái)。變量先暫時(shí)賦值為 undefined，函數(shù)則先聲明好可使用。這一步做完了，然后再開(kāi)始正式執(zhí)行程序。
另外，一個(gè)函數(shù)在執(zhí)行之前，也會(huì)創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)執(zhí)行上下文環(huán)境，跟全局上下文差不多，不過(guò)函數(shù)執(zhí)行上下文中會(huì)多出 this arguments 和函數(shù)的參數(shù)。
2.執(zhí)行階段
執(zhí)行變量賦值、代碼執(zhí)行。
3.回收階段
執(zhí)行上下文出棧等待虛擬機(jī)回收?qǐng)?zhí)行上下文。
三、變量提升和 this 指向的細(xì)節(jié)
1.變量聲明提升
大部分編程語(yǔ)言都是先聲明變量再使用，但在 JS 中，事情有些不一樣：
- console.log(a)// undefined
- var a = 10
上述代碼正常輸出undefined而不是報(bào)錯(cuò)Uncaught ReferenceError: a is not defined，這是因?yàn)槁暶魈嵘╤oisting），相當(dāng)于如下代碼：
- var a; //聲明 默認(rèn)值是undefined “準(zhǔn)備工作”
- console.log(a);
- a=10; //賦值
2.函數(shù)聲明提升
我們都知道，創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)的方法有兩種，一種是通過(guò)函數(shù)聲明function foo(){} 另一種是通過(guò)函數(shù)表達(dá)式var foo = function(){} ,那這兩種在函數(shù)提升有什么區(qū)別呢？
- console.log(f1) // function f1(){}
- function f1() {} // 函數(shù)聲明
- console.log(f2) // undefined
- var f2 = function() {} // 函數(shù)表達(dá)式
接下來(lái)我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題：
- function test() {
- foo(); // Uncaught TypeError "foo is not a function"
- bar(); // "this will run!"
- var foo = function () { // function expression assigned to local variable 'foo'
- alert("this won't run!");
- }
- function bar() { // function declaration, given the name 'bar'
- alert("this will run!");
- }
- }
- test();
在上面的例子中，foo()調(diào)用的時(shí)候報(bào)錯(cuò)了，而bar能夠正常調(diào)用。
我們前面說(shuō)過(guò)變量和函數(shù)都會(huì)上升，遇到函數(shù)表達(dá)式 var foo = function(){}時(shí)，首先會(huì)將var foo上升到函數(shù)體頂部，然而此時(shí)的foo的值為undefined,所以執(zhí)行foo()報(bào)錯(cuò)。
而對(duì)于函數(shù)bar(), 則是提升了整個(gè)函數(shù)，所以bar()才能夠順利執(zhí)行。
有個(gè)細(xì)節(jié)必須注意：當(dāng)遇到函數(shù)和變量同名且都會(huì)被提升的情況，函數(shù)聲明優(yōu)先級(jí)比較高，因此變量聲明會(huì)被函數(shù)聲明所覆蓋，但是可以重新賦值。
- alert(a);//輸出：function a(){ alert('我是函數(shù)') }
- function a(){ alert('我是函數(shù)') }//
- var a = '我是變量';
- alert(a); //輸出：'我是變量'
function 聲明的優(yōu)先級(jí)比 var 聲明高，也就意味著當(dāng)兩個(gè)同名變量同時(shí)被 function 和 var 聲明時(shí)，function 聲明會(huì)覆蓋 var 聲明。
這代碼等效于：
- function a(){alert('我是函數(shù)')}
- var a; //hoisting
- alert(a); //輸出：function a(){ alert('我是函數(shù)') }
- a = '我是變量';//賦值
- alert(a); //輸出：'我是變量'
***我們看個(gè)復(fù)雜點(diǎn)的例子：
- function test(arg){
- // 1. 形參 arg 是 "hi"
- // 2. 因?yàn)楹瘮?shù)聲明比變量聲明優(yōu)先級(jí)高，所以此時(shí) arg 是 function
- console.log(arg);
- var arg = 'hello'; // 3.var arg 變量聲明被忽略， arg = 'hello'被執(zhí)行
- function arg(){
- console.log('hello world')
- }
- console.log(arg);
- }
- test('hi');
- /* 輸出：
- function a() {
- console.log('fun');
- }
- hello
- */
這是因?yàn)楫?dāng)函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候，首先會(huì)形成一個(gè)新的私有的作用域，然后依次按照如下的步驟執(zhí)行：
-
如果有形參，先給形參賦值。
-
進(jìn)行私有作用域中的預(yù)解釋?zhuān)瘮?shù)聲明優(yōu)先級(jí)比變量聲明高，***后者會(huì)被前者所覆蓋，但是可以重新賦值。
-
私有作用域中的代碼從上到下執(zhí)行。
3.確定this的指向
先搞明白一個(gè)很重要的概念 —— this 的值是在執(zhí)行的時(shí)候才能確認(rèn)，定義的時(shí)候不能確認(rèn)！ 為什么呢 —— 因?yàn)?this 是執(zhí)行上下文環(huán)境的一部分，而執(zhí)行上下文需要在代碼執(zhí)行之前確定，而不是定義的時(shí)候?？慈缦吕樱?/span>
- // 情況1
- function foo() {
- console.log(this.a) //1
- }
- var a = 1
- foo()
-
- // 情況2
- function fn(){
- console.log(this);
- }
- var obj={fn:fn};
- obj.fn(); //this->obj
-
- // 情況3
- function CreateJsPerson(name,age){
- //this是當(dāng)前類(lèi)的一個(gè)實(shí)例p1
- this.name=name; //=>p1.name=name
- this.age=age; //=>p1.age=age
- }
- var p1=new CreateJsPerson("尹華芝",48);
-
- // 情況4
- function add(c, d){
- return this.a + this.b + c + d;
- }
- var o = {a:1, b:3};
- add.call(o, 5, 7); // 1 + 3 + 5 + 7 = 16
- add.apply(o, [10, 20]); // 1 + 3 + 10 + 20 = 34
-
- // 情況5
- <button id="btn1">箭頭函數(shù)this</button>
- <script type="text/javascript">
- let btn1 = document.getElementById('btn1');
- let obj = {
- name: 'kobe',
- age: 39,
- getName: function () {
- btn1.onclick = () => {
- console.log(this);//obj
- };
- }
- };
- obj.getName();
- </script>
接下來(lái)我們逐一解釋上面幾種情況
-
對(duì)于直接調(diào)用 foo 來(lái)說(shuō)，不管 foo 函數(shù)被放在了什么地方，this 一定是 window。
-
對(duì)于 obj.foo() 來(lái)說(shuō)，我們只需要記住，誰(shuí)調(diào)用了函數(shù)，誰(shuí)就是 this，所以在這個(gè)場(chǎng)景下 foo 函數(shù)中的 this 就是 obj 對(duì)象。
-
在構(gòu)造函數(shù)模式中，類(lèi)中(函數(shù)體中)出現(xiàn)的 this.xxx=xxx 中的 this 是當(dāng)前類(lèi)的一個(gè)實(shí)例。
-
call、apply和bind：this 是***個(gè)參數(shù)。
-
箭頭函數(shù) this 指向：箭頭函數(shù)沒(méi)有自己的 this，看其外層的是否有函數(shù)，如果有，外層函數(shù)的this就是內(nèi)部箭頭函數(shù)的 this，如果沒(méi)有，則 this 是 window。
四、執(zhí)行上下文棧（Execution Context Stack）
函數(shù)多了，就有多個(gè)函數(shù)執(zhí)行上下文，每次調(diào)用函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文，那如何管理創(chuàng)建的那么多執(zhí)行上下文呢？
JavaScript 引擎創(chuàng)建了執(zhí)行上下文棧來(lái)管理執(zhí)行上下文。可以把執(zhí)行上下文棧認(rèn)為是一個(gè)存儲(chǔ)函數(shù)調(diào)用的棧結(jié)構(gòu)，遵循先進(jìn)后出的原則。
從上面的流程圖，我們需要記住幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
-
JavaScript 執(zhí)行在單線程上，所有的代碼都是排隊(duì)執(zhí)行。
-
一開(kāi)始瀏覽器執(zhí)行全局的代碼時(shí)，首先創(chuàng)建全局的執(zhí)行上下文，壓入執(zhí)行棧的頂部。
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每當(dāng)進(jìn)入一個(gè)函數(shù)的執(zhí)行就會(huì)創(chuàng)建函數(shù)的執(zhí)行上下文，并且把它壓入執(zhí)行棧的頂部。當(dāng)前函數(shù)執(zhí)行完成后，當(dāng)前函數(shù)的執(zhí)行上下文出棧，并等待垃圾回收。
-
瀏覽器的 JS 執(zhí)行引擎總是訪問(wèn)棧頂?shù)膱?zhí)行上下文。
-
全局上下文只有唯一的一個(gè)，它在瀏覽器關(guān)閉時(shí)出棧。
我們?cè)賮?lái)看個(gè)例子：
- var color = 'blue';
- function changeColor() {
- var anotherColor = 'red';
- function swapColors() {
- var tempColor = anotherColor;
- anotherColor = color;
- color = tempColor;
- }
- swapColors();
- }
- changeColor();
上述代碼運(yùn)行按照如下步驟：
-
當(dāng)上述代碼在瀏覽器中加載時(shí)，JavaScript 引擎會(huì)創(chuàng)建一個(gè)全局執(zhí)行上下文并且將它推入當(dāng)前的執(zhí)行棧。
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調(diào)用 changeColor 函數(shù)時(shí)，此時(shí) changeColor 函數(shù)內(nèi)部代碼還未執(zhí)行，js 執(zhí)行引擎立即創(chuàng)建一個(gè) changeColor 的執(zhí)行上下文（簡(jiǎn)稱(chēng) EC），然后把這執(zhí)行上下文壓入到執(zhí)行棧（簡(jiǎn)稱(chēng) ECStack）中。
-
執(zhí)行 changeColor 函數(shù)過(guò)程中，調(diào)用 swapColors 函數(shù)，同樣地，swapColors 函數(shù)執(zhí)行之前也創(chuàng)建了一個(gè) swapColors 的執(zhí)行上下文，并壓入到執(zhí)行棧中。
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swapColors 函數(shù)執(zhí)行完成，swapColors 函數(shù)的執(zhí)行上下文出棧，并且被銷(xiāo)毀。
- changeColor 函數(shù)執(zhí)行完成，changeColor 函數(shù)的執(zhí)行上下文出棧，并且被銷(xiāo)毀。
參考文章
浪里行舟，慕課網(wǎng)認(rèn)證作者，前端愛(ài)好者，立志往全棧工程師發(fā)展，從事前端一年多，目前技術(shù)棧有vue全家桶、ES6以及l(fā)ess等，樂(lè)于分享，最近一年寫(xiě)了五六十篇原創(chuàng)技術(shù)文章，得到諸多好評(píng)！
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