深刻理解 JavaScript 執行上下文和執行棧

• 做者：浪裏行舟

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前言

若是你是一名 JavaScript 開發者，或者想要成爲一名 JavaScript 開發者，那麼你必須知道 JavaScript 程序內部的執行機制。執行上下文和執行棧是 JavaScript 中關鍵概念之一，是 JavaScript 難點之一。 理解執行上下文和執行棧一樣有助於理解其餘的 JavaScript 概念如提高機制、做用域和閉包等。本文儘量用通俗易懂的方式來介紹這些概念。

1、執行上下文（Execution Context）

1. 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

2. 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。

2、執行上下文的生命週期

執行上下文的生命週期包括三個階段：建立階段 → 執行階段 → 回收階段，本文重點介紹建立階段。

1. 建立階段

當函數被調用，但未執行任何其內部代碼以前，會作如下三件事：

• 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。下文會詳細說明。
• 建立做用域鏈（Scope Chain）：在執行期上下文的建立階段，做用域鏈是在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。
• 肯定 this 指向：包括多種狀況，下文會詳細說明

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。

2. 執行階段

執行變量賦值、代碼執行

3. 回收階段

執行上下文出棧等待虛擬機回收執行上下文

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3、變量提高和 this 指向的細節

1. 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;

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

2. 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

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();

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'

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'

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 
*/

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

3. 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
<button id="btn1">箭頭函數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。

4、執行上下文棧（Execution Context Stack）

函數多了，就有多個函數執行上下文，每次調用函數建立一個新的執行上下文，那如何管理建立的那麼多執行上下文呢？

JavaScript 引擎建立了執行上下文棧來管理執行上下文。能夠把執行上下文棧認爲是一個存儲函數調用的棧結構，遵循先進後出的原則。

從上面的流程圖，咱們須要記住幾個關鍵點：

• JavaScript 執行在單線程上，全部的代碼都是排隊執行。
• 一開始瀏覽器執行全局的代碼時，首先建立全局的執行上下文，壓入執行棧的頂部。
• 每當進入一個函數的執行就會建立函數的執行上下文，而且把它壓入執行棧的頂部。當前函數執行完成後，當前函數的執行上下文出棧，並等待垃圾回收。
• 瀏覽器的 JS 執行引擎老是訪問棧頂的執行上下文。
• 全局上下文只有惟一的一個，它在瀏覽器關閉時出棧。

咱們再來看個例子：

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。

參考文章

• 瞭解 JavaScript 的執行上下文
• 前端面試之道
• 深刻理解 javascript 原型和閉包系列
• 【譯】理解 Javascript 執行上下文和執行棧
• 深刻理解 JavaScript 中的做用域和上下文
• 前端基礎進階（二）：執行上下文詳細圖解
• 深刻理解 JS 中聲明提高、做用域（鏈）和this關鍵字

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