JavaScript執行上下文和執行棧

若是你是一名 JavaScript 開發者，那麼你必須理解執行上下文和執行棧。

正確理解執行上下文和執行棧的概念將有助於你成爲一名更好的 JavaScript 開發人員。

執行上下文（Execution Context）

什麼是執行上下文

簡而言之，執行上下文就是當前 JavaScript 代碼被解析和執行時所在環境的抽象概念， JavaScript 中運行任何的代碼都是在執行上下文中運行。

執行上下文的類型

執行上下文總共有三種類型：

• 全局執行上下文： 這是默認的、最基礎的執行上下文。不在任何函數中的代碼都位於全局執行上下文中。

  它作了兩件事：

  1. 建立一個全局對象，在瀏覽器中這個全局對象就是 window 對象。
  2. 將 this 指針指向這個全局對象。一個程序中只能存在一個全局執行上下文。

• 函數執行上下文： 每次調用函數時，都會爲該函數建立一個新的執行上下文。每一個函數都擁有本身的執行上下文，可是隻有在函數被調用的時候纔會被建立。一個程序中能夠存在任意數量的函數執行上下文。每當一個新的執行上下文被建立，它都會按照特定的順序執行一系列步驟，具體過程將在本文後面討論。

• Eval 函數執行上下文： 運行在eval 函數中的代碼也得到了本身的執行上下文，但因爲 Javascript 開發人員不經常使用 eval 函數，因此在這裏再也不討論。

執行上下文的生命週期

建立階段【當函數被調用，但未執行任何其內部代碼以前】

• 建立變量對象

  首先初始化函數的參數arguments，提高函數聲明和變量聲明

• 初始化做用域鏈

  在執行上下文的建立階段，做用域鏈是在建立變量對象以後建立的。做用域鏈自己包含變量對象。做用域鏈用於解析變量。當被要求解析變量時，JavaScript 始終從代碼嵌套的最內層開始，若是最內層沒有找到變量，就會跳轉到上一層父做用域中查找，直到找到該變量。

• 求出上下文內部「this」的值

  包括多種狀況，下文會詳細說明

能夠將每一個執行上下文抽象爲一個對象並有三個屬性：

executionContextObj = {
    variableObject: { /*函數 arguments/參數，內部變量和函數聲明 */ }, 
    scopeChain: { /* 變量對象（variableObject）+ 全部父執行上下文的變量對象*/ }, 
    this: {} 
}
複製代碼

執行階段

在此階段，完成對全部變量的分配，最後執行代碼

執行階段

執行上下文出棧等待垃圾回收機制回收該執行上下文

讓咱們看一個例子：

function foo(i) {
    var a = 'hello';
    var b = function privateB() {

    };
    function c() {

    }
}

foo(22);
複製代碼

當調用foo(22)時，建立狀態像下面這樣：

fooExecutionContext = {
    variableObject: {
        arguments: {
            0: 22,
            length: 1
        },
        i: 22,
        c: pointer to function c() a: undefined, b: undefined }, scopeChain: { ... },
    this: { ... }
}
複製代碼

真如你看到的，建立狀態負責處理定義屬性的名字，不爲他們指派具體的值，以及形參/實參的處理。一旦建立階段完成，進入執行階段，看下函數執行完成後的樣子：

fooExecutionContext = {
    variableObject: {
        arguments: {
            0: 22,
            length: 1
        },
        i: 22,
        c: pointer to function c() a: 'hello', b: pointer to function privateB() }, scopeChain: { ... },
    this: { ... }
}
複製代碼

在一段 JS 腳本執行以前，要先解析代碼（因此說 JS 是解釋執行的腳本語言），解析的時候會先建立一個全局執行上下文環境，先把代碼中即將執行的變量、函數聲明都拿出來。變量先暫時賦值爲undefined，函數則先聲明好可以使用。這一步作完了，而後再開始正式執行程序。

另外，一個函數在執行以前，也會建立一個函數執行上下文環境，跟全局上下文差很少，不過 函數執行上下文中會多出this arguments和函數的參數。

執行棧

執行棧，在其餘編程語言中也被叫作調用棧，具備 LIFO（後進先出）結構，用於存儲在代碼執行期間建立的全部執行上下文。

當JavaScript引擎首次讀取你的腳本時，它會建立一個全局執行上下文並將其推入當前的執行棧。每當發生一個函數調用，引擎都會爲該函數建立一個新的執行上下文並將其推到當前執行棧的頂端。

JavaScript引擎會運行執行上下文在執行棧頂端的函數，當此函數運行完成後，其對應的執行上下文將會從執行棧中彈出，上下文控制權將移到當前執行棧的下一個執行上下文。

• 案例:

  (function foo(i) {
      if (i === 3) {
          return;
      }
      else {
          foo(++i);
      }
  }(0));
  複製代碼

  

  這代碼調用本身三次，每次給i的值加一。每次foo函數被調用，將建立一個新的執行上下文。一旦上下文執行完畢，它將被從棧頂彈出，並將控制權返回給下面的上下文，直到只剩全局上下文能爲止。

  var color = 'blue';
  function changeColor() {
      var anotherColor = 'red';
      function swapColors() {
          var tempColor = anotherColor;
          anotherColor = color;
          color = tempColor;
      }
      swapColors();
  }
  changeColor();
  複製代碼

  上述代碼運行按照以下步驟：

  • 當上述代碼在瀏覽器中加載時，JavaScript 引擎會建立一個全局執行上下文而且將它推入當前的執行棧
  • 調用 changeColor函數時，此時changeColor函數內部代碼還未執行，js執行引擎當即建立一個changeColor的執行上下文（簡稱EC），而後把這執行上下文壓入到執行棧（簡稱ECStack）中。
  • 執行changeColor函數過程當中，調用swapColors函數，一樣地，swapColors函數執行以前也建立了一個swapColors的執行上下文，並壓入到執行棧中。
  • swapColors函數執行完成，swapColors函數的執行上下文出棧，而且被銷燬。
  • changeColor函數執行完成，changeColor函數的執行上下文出棧，而且被銷燬。

  

關於執行棧（調用棧），有5個須要記住的關鍵點：

• 單線程
• 同步執行，只有棧頂的上下文處於執行中，其餘上下文須要等待
• 全局上下文只有惟一的一個，它在瀏覽器關閉時出棧
• 函數的執行上下文的個數沒有限制
• 每次某個函數被調用，就會有個新的執行上下文爲其建立，即便是調用的自身函數，也是如此。

變量提高

變量聲明提高

大部分編程語言都是先聲明變量再使用，但在JS中，事情有些不同：

console.log(a)// undefined
var a = 10
複製代碼

上述代碼正常輸出undefined而不是報錯Uncaught ReferenceError: a is not defined,這是由於聲明提高（hoisting），至關於以下代碼：

var a; //聲明 默認值是undefined 「準備工做」
console.log(a);
a=10; //賦值
複製代碼

函數聲明提高

咱們都知道，建立一個函數的方法有兩種，一種是經過函數聲明function foo(){} 另外一種是經過函數表達式var foo = function(){} ,那這兩種在函數提高有什麼區別呢？

console.log(f1) // function f1(){}
function f1() {} // 函數聲明
console.log(f2) // undefined
var f2 = function() {} // 函數表達式
複製代碼

接下來咱們經過一個例子來講明這個問題：

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();
複製代碼

在上面的例子中，foo()調用的時候報錯了，而bar可以正常調用。

咱們前面說過變量和函數都會上升，遇到函數表達式 var foo = function(){}時，首先會將var foo上升到函數體頂部，然而此時的foo的值爲undefined,因此執行foo()報錯。 而對於函數bar(), 則是提高了整個函數，因此bar()纔可以順利執行。

有個細節必須注意：當遇到函數和變量同名且都會被提高的狀況，函數聲明優先級比較高，所以變量聲明會被函數聲明所覆蓋，可是能夠從新賦值。

alert(a);//輸出：function a(){ alert('我是函數') }
function a(){ alert('我是函數') }//
var a = '我是變量';
alert(a);   //輸出：'我是變量'
複製代碼

function聲明的優先級比var聲明高，也就意味着當兩個同名變量同時被function和var聲明時，function聲明會覆蓋var聲明

這代碼等效於：

function a(){alert('我是函數')} 
var a;    //hoisting
alert(a);    //輸出：function a(){ alert('我是函數') }
a = '我是變量';//賦值
alert(a);   //輸出：'我是變量'
複製代碼

最後咱們看個複雜點的例子：

function test(arg){
    // 1. 形參 arg 是 "hi"
    // 2. 由於函數聲明比變量聲明優先級高，因此此時 arg 是 function
    console.log(arg);  
    var arg = 'hello'; // 3.var arg 變量聲明被忽略， arg = 'hello'被執行
    function arg(){
	console.log('hello world') 
    }
    console.log(arg);  
}
test('hi');
/* 輸出： function arg(){ console.log('hello world') } hello */
複製代碼

這是由於當函數執行的時候,首先會造成一個新的私有的做用域，而後依次按照以下的步驟執行：

• 若是有形參，先給形參賦值
• 進行私有做用域中的預解釋，函數聲明優先級比變量聲明高，最後後者會被前者所覆蓋，可是能夠從新賦值
• 私有做用域中的代碼從上到下執行

肯定this的指向

先搞明白一個很重要的概念 —— this的值是在執行的時候才能確認，定義的時候不能確認！ 爲何呢 —— 由於this是執行上下文環境的一部分，而執行上下文須要在代碼執行以前肯定，而不是定義的時候。看以下例子：

// 狀況1
function foo() {
  console.log(this.a) //1
}
var a = 1
foo()

// 狀況2
function fn(){
  console.log(this);
}
var obj={fn:fn};
obj.fn(); //this->obj

// 狀況3
function CreateJsPerson(name,age){
//this是當前類的一個實例p1
this.name=name; //=>p1.name=name
this.age=age; //=>p1.age=age
}
var p1=new CreateJsPerson("尹華芝",48);

// 狀況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

// 狀況5
let btn1 = document.getElementById('btn1');
let obj = {
    name: 'kobe',
    age: 39,
    getName: function () {
        btn1.onclick = () => {
            console.log(this);//obj
        };
    }
};
obj.getName();
複製代碼

接下來咱們逐一解釋上面幾種狀況

• 對於直接調用 foo 來講，無論 foo 函數被放在了什麼地方，this 必定是 window
• 對於 obj.foo() 來講，咱們只須要記住，誰調用了函數，誰就是 this，因此在這個場景下 foo 函數中的 this 就是 obj 對象
• 在構造函數模式中，類中(函數體中)出現的this.xxx=xxx中的this是當前類的一個實例
• call、apply和bind：this 是第一個參數
• 箭頭函數this指向:箭頭函數沒有本身的this，看其外層的是否有函數，若是有，外層函數的this就是內部箭頭函數的this，若是沒有，則this是window。

參考連接

• 深刻理解JavaScript執行上下文和執行棧
• 【譯】理解 Javascript 執行上下文和執行棧
• 瞭解JavaScript的執行上下文