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javascript從定義到執(zhí)行你應(yīng)知這些事

javascript從定義到執(zhí)行，JS引擎在實(shí)現(xiàn)層做了很多初始化工作，因此在學(xué)習(xí)JS引擎工作機(jī)制之前，我們需要引入幾個(gè)相關(guān)的概念：執(zhí)行環(huán)境棧、全局對象、執(zhí)行環(huán)境、變量對象、活動對象、作用域和作用域鏈等，這些概念正是JS引擎工作的核心組件。這篇文章的目的是孤立的為你講解每一個(gè)概念，而是通過一個(gè)簡單的demo來展開分析，全局講解JS引擎從定義到執(zhí)行的每一個(gè)細(xì)節(jié)，以及這些概念在其中所扮演的角色。

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  var x = 1;  //定義一個(gè)全局變量 x
   
  function A(y){
   
     var x = 2;  //定義一個(gè)局部變量 x
   
     function B(z){ //定義一個(gè)內(nèi)部函數(shù) B
   
         console.log(x+y+z);
   
     }
   
     return B; //返回函數(shù)B的引用
   
  }
   
  var C = A(1); //執(zhí)行A,返回B
   
  C(1); //執(zhí)行函數(shù)B

這個(gè)demo是一個(gè)閉包，執(zhí)行結(jié)果是4，下面我們將分全局初始化、執(zhí)行函數(shù)A、執(zhí)行函數(shù)B 三個(gè)階段來分析JS引擎的工作機(jī)制:

一、全局初始化

JS引擎在進(jìn)入一段可執(zhí)行的代碼時(shí)，需要完成以下三個(gè)初始化工作：

首先，創(chuàng)建一個(gè)全局對象(Global Object) ，這個(gè)對象全局只存在一份，它的屬性在任何地方都可以訪問，它的存在伴隨著應(yīng)用程序的整個(gè)生命周期。全局對象在創(chuàng)建時(shí)，將 Math,String,Date,document 等常用的JS對象作為其屬性。由于這個(gè)全局對象不能通過名字直接訪問，因此還有另外一個(gè)屬性window,并將window指向了自身，這樣就可以通過 window訪問這個(gè)全局對象了。用偽代碼模擬全局對象的大體結(jié)構(gòu)如下：

  
 
   
  //創(chuàng)建一個(gè)全局對象
   
  var globalObject = {
   
      Math:{},
   
      String:{},
   
      Date:{},
   
      document:{}, //DOM操作
   
      ...
   
      window:this //讓window屬性指向了自身
   
  }

然后，JS引擎需要構(gòu)建一個(gè)執(zhí)行環(huán)境棧( Execution Context Stack) ，與此同時(shí)，也要創(chuàng)建一個(gè)全局執(zhí)行環(huán)境（Execution Context）EC ，并將這個(gè)全局執(zhí)行環(huán)境EC壓入執(zhí)行環(huán)境棧中。執(zhí)行環(huán)境棧的作用是為了保證程序能夠按照正確的順序被執(zhí)行。在javascript中，每個(gè)函數(shù)都有自己的執(zhí)行環(huán)境，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)函數(shù)時(shí)，該函數(shù)的執(zhí)行環(huán)境就會被推入執(zhí)行環(huán)境棧的頂部并獲取執(zhí)行權(quán)。當(dāng)這個(gè)函數(shù)執(zhí)行完畢，它的執(zhí)行環(huán)境又從這個(gè)棧的頂部被刪除，并把執(zhí)行權(quán)并還給之前執(zhí)行環(huán)境。我們用偽代碼來模擬執(zhí)行環(huán)境棧和EC的關(guān)系：

  
 
   
  var ECStack = []; //定義一個(gè)執(zhí)行環(huán)境棧，類似于數(shù)組
   
  var EC = {};   //創(chuàng)建一個(gè)執(zhí)行空間，
   
  //ECMA-262規(guī)范并沒有對EC的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做明確的定義，你可以理解為在內(nèi)存中分配的一塊空間
   
  ECStack.push(EC); //進(jìn)入函數(shù)，壓入執(zhí)行環(huán)境
   
  ECStack.pop(EC);  //函數(shù)返回后，刪除執(zhí)行環(huán)境

最后，JS引擎還要創(chuàng)建一個(gè)與EC關(guān)聯(lián)的全局變量對象(Varibale Object) VO, 并把VO指向全局對象，VO中不僅包含了全局對象的原有屬性，還包括在全局定義的變量x 和函數(shù) A，與此同時(shí)，在定義函數(shù)A的時(shí)候，還為 A 添加了一個(gè)內(nèi)部屬性scope，并將scope指向了VO。每個(gè)函數(shù)在定義的時(shí)候，都會創(chuàng)建一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的scope屬性，scope總是指向定義函數(shù)時(shí) 所在的環(huán)境。此時(shí)的ECStack結(jié)構(gòu)如下：

  
 
   
  ECStack = [   //執(zhí)行環(huán)境棧
   
      EC(G) = {   //全局執(zhí)行環(huán)境
   
          VO(G):{ //定義全局變量對象
   
              ... //包含全局對象原有的屬性
   
              x = 1; //定義變量x
   
              A = function(){...}; //定義函數(shù)A
   
              A[[scope]] = this; //定義A的scope，并賦值為VO本身
   
          }
   
      }
   
  ];

二、執(zhí)行函數(shù)A

當(dāng)執(zhí)行進(jìn)入A(1) 時(shí)，JS引擎需要完成以下工作：

首先，JS引擎會創(chuàng)建函數(shù)A的執(zhí)行環(huán)境EC，然后EC推入執(zhí)行環(huán)境棧的頂部并獲取執(zhí)行權(quán)。此時(shí)執(zhí)行環(huán)境棧中有兩個(gè)執(zhí)行環(huán)境，分別是全局執(zhí)行環(huán)境和函數(shù)A執(zhí)行環(huán)境，A的執(zhí)行環(huán)境在棧頂，全局執(zhí)行環(huán)境在棧的底部。然后，創(chuàng)建函數(shù)A的作用域鏈(Scope Chain) ，在javascript中，每個(gè)執(zhí)行環(huán)境都有自己的作用域鏈，用于標(biāo)識符解析，當(dāng)執(zhí)行環(huán)境被創(chuàng)建時(shí)，它的作用域鏈就初始化為當(dāng)前運(yùn)行函數(shù)的scope所包含的對象。

接著，JS引擎會創(chuàng)建一個(gè)當(dāng)前函數(shù)的活動對象(Activation Object) AO，這里的活動對象扮演著變量對象的角色，只是在函數(shù)中的叫法不同而已（你可以認(rèn)為變量對象是一個(gè)總的概念，而活動對象是它的一個(gè)分支）， AO中包含了函數(shù)的形參、arguments對象、this對象、以及局部變量和內(nèi)部函數(shù)的定義，然后AO會被推入作用域鏈的頂端。需要注意的是，在定義函數(shù)B的時(shí)候，JS引擎同樣也會為B添加了一個(gè)scope屬性,并將scope指向了定義函數(shù)B時(shí)所在的環(huán)境，定義函數(shù)B的環(huán)境就是A的活動對象AO，而AO位于鏈表的前端，由于鏈表具有首尾相連的特點(diǎn)，因此函數(shù)B的scope指向了A的整個(gè)作用域鏈。我們再看看此時(shí)的ECStack結(jié)構(gòu)：

  
 
   
  ECStack = [   //執(zhí)行環(huán)境棧
   
      EC(A) = {   //A的執(zhí)行環(huán)境
   
          [scope]:VO(G), //VO是全局變量對象
   
          AO(A) : { //創(chuàng)建函數(shù)A的活動對象
   
              y:1,
   
              x:2,  //定義局部變量x
   
              B:function(){...}, //定義函數(shù)B
   
              B[[scope]] = this; //this指代AO本身，而AO位于scopeChain的頂端，因此B[[scope]]指向整個(gè)作用域鏈
   
              arguments:[],//平時(shí)我們在函數(shù)中訪問的arguments就是AO中的arguments
   
              this:window  //函數(shù)中的this指向調(diào)用者window對象
   
          },
   
          scopeChain:  //鏈表初始化為A[[scope]],然后再把AO加入該作用域鏈的頂端,此時(shí)A的作用域鏈：AO(A)->VO(G)
   
      },
   
      EC(G) = {   //全局執(zhí)行環(huán)境
   
          VO(G):{ //創(chuàng)建全局變量對象
   
              ... //包含全局對象原有的屬性
   
              x = 1; //定義變量x
   
              A = function(){...}; //定義函數(shù)A
   
              A[[scope]] = this; //定義A的scope，A[[scope]] == VO(G)
   
          }
   
      }
   
  ];

三、執(zhí)行函數(shù)B

函數(shù)A被執(zhí)行以后，返回了B的引用，并賦值給了變量C，執(zhí)行 C(1) 就相當(dāng)于執(zhí)行B(1)，JS引擎需要完成以下工作：

首先，還和上面一樣，創(chuàng)建函數(shù)B的執(zhí)行環(huán)境EC，然后EC推入執(zhí)行環(huán)境棧的頂部并獲取執(zhí)行權(quán)。此時(shí)執(zhí)行環(huán)境棧中有兩個(gè)執(zhí)行環(huán)境，分別是全局執(zhí)行環(huán)境和函數(shù)B的執(zhí)行環(huán)境，B的執(zhí)行環(huán)境在棧頂，全局執(zhí)行環(huán)境在棧的底部。（注意：當(dāng)函數(shù)A返回后，A的執(zhí) 行環(huán)境就會從棧中被刪除，只留下全局執(zhí)行環(huán)境）然后，創(chuàng)建函數(shù)B的作用域鏈，并初始化為函數(shù)B的scope所包含的對象，即包含了A的作用域鏈。最后，創(chuàng) 建函數(shù)B的活動對象AO,并將B的形參z, arguments對象和 this對象作為AO的屬性。此時(shí)ECStack將會變成這樣：

  
 
   
  ECStack = [   //執(zhí)行環(huán)境棧
   
      EC(B) = {   //創(chuàng)建B的執(zhí)行環(huán)境,并處于作用域鏈的頂端
   
          [scope]:AO(A), //指向函數(shù)A的作用域鏈,AO(A)->VO(G)
   
          var AO(B) = { //創(chuàng)建函數(shù)B的活動對象
   
              z:1,
   
              arguments:[],
   
              this:window
   
          }
   
          scopeChain:  //鏈表初始化為B[[scope]],再將AO(B)加入鏈表表頭，此時(shí)B的作用域鏈：AO(B)->AO(A)-VO(G)
   
      },
   
      EC(A), //A的執(zhí)行環(huán)境已經(jīng)從棧頂被刪除,
   
      EC(G) = {   //全局執(zhí)行環(huán)境
   
          VO:{ //定義全局變量對象
   
              ... //包含全局對象原有的屬性
   
              x = 1; //定義變量x
   
              A = function(){...}; //定義函數(shù)A
   
              A[[scope]] = this; //定義A的scope，A[[scope]] == VO(G)
   
          }
   
      }
   
  ];

當(dāng)函數(shù)B執(zhí)行“x+y+z”時(shí)，需要對x、y、z 三個(gè)標(biāo)識符進(jìn)行一一解析，解析過程遵守變量查找規(guī)則：先查找自己的活動對象中是否存在該屬性，如果存在，則停止查找并返回；如果不存在，繼續(xù)沿著其作用域鏈從頂端依次查找，直到找到為止，如果整個(gè)作用域鏈上都未找到該變量，則返回“undefined”。從上面的分析可以看出函數(shù)B的作用域鏈?zhǔn)沁@樣的：

AO(B)->AO(A)->VO(G)

因此，變量x會在AO(A)中被找到，而不會查找VO(G)中的x，變量y也會在AO(A)中被找到，變量z 在自身的AO(B)中就找到了。所以執(zhí)行結(jié)果：2+1+1=4.

簡單的總結(jié)語

了解了JS引擎的工作機(jī)制之后，我們不能只停留在理解概念的層面，而要將其作為基礎(chǔ)工具，用以優(yōu)化和改善我們在實(shí)際工作中的代碼，提高執(zhí)行效率，產(chǎn) 生實(shí)際價(jià)值才是我們的真正目的。就拿變量查找機(jī)制來說，如果你的代碼嵌套很深，每引用一次全局變量，JS引擎就要查找整個(gè)作用域鏈，比如處于作用域鏈的最底端window和document對象就存在這個(gè)問題，因此我們圍繞這個(gè)問題可以做很多性能優(yōu)化的工作，當(dāng)然還有其他方面的優(yōu)化，此處不再贅述，本文僅當(dāng)作拋磚引玉吧！

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