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詳解JavaScript中的執(zhí)行上下文

更新時間：2023年07月27日 09:58:02 作者：歸子莫

執(zhí)行上下文是JavaScript中非常重要的概念，它決定了代碼的執(zhí)行順序和作用域鏈等重要信息，下面我們就來深入探討JavaScript執(zhí)行上下文的概念和工作原理吧

引言

當(dāng)我們在瀏覽器中運行JavaScript代碼時，瀏覽器會先創(chuàng)建一個全局執(zhí)行上下文（Global Execution Context），然后逐行解析和執(zhí)行代碼。

執(zhí)行上下文是JavaScript中非常重要的概念，它決定了代碼的執(zhí)行順序和作用域鏈等重要信息。了解執(zhí)行上下文的概念和工作原理，對于理解JavaScript的運行機制和調(diào)試錯誤非常有幫助。

在本文中，我們將深入探討JavaScript的執(zhí)行上下文，從而幫助讀者更好地理解JavaScript的運行機制。

1、什么是執(zhí)行上下文

一般來說，聽到上下文這個東西，很自然想到了語文老師講到的在上下文中找到相關(guān)聯(lián)的段落和句子...

其實在JS中的上下文更多的是一個抽象的概念。它具體是指在當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境中的變量、函數(shù)聲明，參數(shù)（arguments），作用域鏈，this等信息。

1.1、瀏覽器如何理解執(zhí)行JavaScript

瀏覽器并不理解我們在應(yīng)用中編寫的高級JavaScript代碼。代碼需要被轉(zhuǎn)換成瀏覽器和計算機能夠理解的格式——機器碼。

瀏覽器在讀取HTML時，如果遇到了<script> 標(biāo)簽或包含JavaScript代碼的屬性如onClick，會發(fā)送給JavaScript引擎。

瀏覽器的JavaScript引擎會創(chuàng)造一個特殊的環(huán)境來處理這些JavaScript代碼的轉(zhuǎn)換和執(zhí)行。這個特殊的環(huán)境被稱為執(zhí)行上下文。

執(zhí)行上下文包含當(dāng)前正在運行的代碼和有助于其執(zhí)行的所有內(nèi)容。在執(zhí)行上下文運行期間，編譯器解析代碼，內(nèi)存存儲變量和函數(shù)，可執(zhí)行的字節(jié)碼生成后，代碼執(zhí)行。

實在不好理解，先入為主，將之想象成一個執(zhí)行JS的容器。

1.2、執(zhí)行上下文

執(zhí)行上下文是JavaScript中非常重要的概念，它代表了代碼執(zhí)行時的環(huán)境。每當(dāng)JavaScript引擎執(zhí)行一段代碼時，都會創(chuàng)建一個執(zhí)行上下文。執(zhí)行上下文包含了三個重要的組成部分：變量對象、作用域鏈和this值。

變量對象：是當(dāng)前執(zhí)行上下文中的變量、函數(shù)聲明和函數(shù)參數(shù)的存儲空間。
作用域鏈：是當(dāng)前執(zhí)行上下文中所有父級執(zhí)行上下文的變量對象的集合，它決定了當(dāng)前執(zhí)行上下文中變量的可訪問性。
this值：代表當(dāng)前函數(shù)的執(zhí)行環(huán)境。

2、執(zhí)行上下文有哪些類型呢

JavaScript中有三種執(zhí)行上下文類型

1.全局執(zhí)行上下文（GEC）

任何不在函數(shù)內(nèi)部的代碼都在全局上下文中。一個程序中只會有一個全局執(zhí)行上下文。

2.函數(shù)執(zhí)行上下文（FEC）

每當(dāng)一個函數(shù)被調(diào)用時, 都會為該函數(shù)創(chuàng)建一個新的上下文。每個函數(shù)都有它自己的執(zhí)行上下文，它在函數(shù)被調(diào)用時創(chuàng)建。函數(shù)上下文可以有任意多個。

3.Eval函數(shù)執(zhí)行上下文

執(zhí)行在eval函數(shù)內(nèi)部的代碼也會有它屬于自己的執(zhí)行上下文。eval不經(jīng)常被使用到。

小知識：

eval()函數(shù)計算JavaScript字符串，并把它作為腳本代碼來執(zhí)行。

如果參數(shù)是一個表達式，eval()函數(shù)將執(zhí)行表達式。如果參數(shù)是Javascript語句，eval()將執(zhí)行Javascript語句。

主要的還是全局執(zhí)行上下文和函數(shù)執(zhí)行上下文。

3、執(zhí)行上下文的生命周期

在JavaScript中，執(zhí)行上下文的生命周期可以分為三個階段：創(chuàng)建階段、執(zhí)行階段和銷毀階段。

3.1、創(chuàng)建階段

在創(chuàng)建階段，執(zhí)行上下文首先與執(zhí)行上下文對象（ECO）相關(guān)聯(lián)。執(zhí)行上下文對象存儲了許多重要的數(shù)據(jù)，執(zhí)行上下文中的代碼在運行時會使用這些數(shù)據(jù)。創(chuàng)建階段分三個步驟來定義和設(shè)置執(zhí)行上下文對象的屬性：

創(chuàng)建變量對象（VO）
創(chuàng)建作用域鏈
設(shè)置this關(guān)鍵字的值

3.1.1、創(chuàng)建變量對象（VO）

變量對象（VO）是一個在執(zhí)行上下文中創(chuàng)建的類似于對象的容器，存儲執(zhí)行上下文中變量和函數(shù)聲明。

在GEC中，每當(dāng)使用var關(guān)鍵字聲明變量，VO就會添加一個指向該變量的屬性，并將值設(shè)置為undefined。每當(dāng)函數(shù)聲明時，VO就會添加一個指向該函數(shù)的屬性，并將這個屬性存儲在內(nèi)存中。這就意味著在開始運行代碼之前，所有函數(shù)聲明就已經(jīng)存儲在VO中，并可以在VO中訪問。

但在FEC中并不創(chuàng)建VO，而是生成一個類數(shù)組對象，稱為arguments對象，在下文稱AO，包含傳入函數(shù)的所有參數(shù)。

小知識：

這種將變量和函數(shù)聲明存儲在內(nèi)存中優(yōu)先于執(zhí)行代碼的過程被稱為提升。

3.1.2、創(chuàng)建作用域鏈

JavaScript中的作用域鏈是一個機制，決定了一段代碼對于代碼庫中其他一些代碼來說的可訪問性。

可以帶著這樣一些問題思考：

一段代碼可以在哪里訪問？哪里不能訪問？
代碼哪些部分可以被訪問？哪些部分不能？

每一個函數(shù)執(zhí)行上下文都會創(chuàng)建一個作用域，作用域相當(dāng)于是一個空間/環(huán)境，變量和函數(shù)定義在這個空間里，并且可以通過一個叫做作用域查找的過程訪問。如果函數(shù)被定義在另一個函數(shù)內(nèi)部，處在內(nèi)部的函數(shù)可以訪問自己內(nèi)部的代碼以及外部函數(shù)（父函數(shù)）的代碼。這種行為被稱作詞法作用域查找。但外部函數(shù)并不能訪問內(nèi)部函數(shù)的代碼。

小知識：

作用域的概念就引出了JavaScript另一個相關(guān)的現(xiàn)象——閉包。閉包指的是內(nèi)部函數(shù)永遠可以訪問外部函數(shù)中的代碼，即便外部函數(shù)已經(jīng)執(zhí)行完畢。

JavaScript引擎一路向上遍歷執(zhí)行上下文直至解析處在函數(shù)內(nèi)部觸發(fā)的變量和函數(shù)的概念就叫作用域鏈。

3.1.3、設(shè)置this關(guān)鍵字的值

JavaScript中this關(guān)鍵字指的是執(zhí)行上下文所屬的作用域。一旦作用域鏈被創(chuàng)建，JS引擎就會初始化this關(guān)鍵字的值。

全局上下文中的this值：

在GEC（所有函數(shù)和對象之外）中，this指向全局對象——window對象。同時，由var關(guān)鍵字初始化的函數(shù)聲明和變量會被作為全局對象（window對象）的方法或者屬性。

在任何函數(shù)外聲明的變量和函數(shù)，如下：

var name = "jack"; 
function getName() { 
  console.log('hello') 
};

與下方的寫法是一致的：

window.name = "jack"; 
window.getName = () => { 
  console.log('hello') 
};

在GEC中的函數(shù)和變量會被當(dāng)作window對象的方法和屬性。

函數(shù)中的this：

在FEC中，并沒有創(chuàng)建this對象，而是能夠訪問this被定義的環(huán)境。

在函數(shù)內(nèi)部訪問this的屬性，示例：

var msg = "hello world!"; 
function printMsg() { 
  console.log(this.msg); 
} 
printMsg(); // hello world!

小知識：

在對象中，this關(guān)鍵字并不指向GEC，而是指向?qū)ο蟊旧怼?/p>

引用對象中的this如同引用：

對象.定義在對象內(nèi)部的屬性或方法;

示例代碼：

var msg = "hello world!"; 
const Obj = {
    msg = "no hello world!"; 
    printMsg() { console.log(this.msg); } 
}
Obj.printMsg(); // no hello world!

出現(xiàn)上述的情況，函數(shù)可以訪問的this關(guān)鍵字的值是定義其的對象Obj，而不是全局對象。

this關(guān)鍵字的值設(shè)置后，執(zhí)行上下文對象的所有屬性就定義完成，創(chuàng)建階段結(jié)束，JS引擎就進入到執(zhí)行階段。

3.2、執(zhí)行階段

執(zhí)行上下文創(chuàng)建階段之后就是執(zhí)行階段了，在這一階段代碼執(zhí)行真正開始。創(chuàng)建階段之后，VO包含的變量值為undefined，如果在此時運行代碼，肯定會報錯，因此JavaScript引擎無法執(zhí)行未定義的變量。

在執(zhí)行階段，JavaScript引擎會再次讀取執(zhí)行上下文，并用變量的實際值更新VO。編譯器再把代碼編譯為計算機可執(zhí)行的字節(jié)碼后執(zhí)行。如果在代碼執(zhí)行過程中發(fā)生異常，JavaScript引擎會拋出異常并停止執(zhí)行代碼。

3.3、銷毀階段

執(zhí)行上下文銷毀階段是指當(dāng)一個函數(shù)執(zhí)行完畢或者當(dāng)前執(zhí)行上下文被彈出執(zhí)行上下文棧時，執(zhí)行上下文會被銷毀的過程。在執(zhí)行上下文銷毀階段，JavaScript引擎會執(zhí)行以下步驟：

垃圾回收：JavaScript引擎會檢查當(dāng)前執(zhí)行上下文中的變量對象和函數(shù)聲明是否被其他對象引用。如果沒有被引用，則這些對象將被標(biāo)記為垃圾對象，并在垃圾回收過程中被清除。
變量銷毀：JavaScript引擎會銷毀當(dāng)前執(zhí)行上下文中的所有變量。在函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時，所有局部變量將被銷毀。在全局執(zhí)行上下文中，全局變量只有在頁面關(guān)閉時才會被銷毀。
閉包變量銷毀：如果當(dāng)前執(zhí)行上下文是一個閉包函數(shù)，那么其中的閉包變量將不會被銷毀。這是因為閉包變量被外層函數(shù)的作用域鏈所引用，只有當(dāng)外層函數(shù)被銷毀時，閉包變量才會被銷毀。
執(zhí)行上下文彈出：JavaScript引擎會將當(dāng)前執(zhí)行上下文從執(zhí)行上下文棧中彈出，并將控制權(quán)返回給上一個執(zhí)行上下文。

小知識：

ES5以上的規(guī)范，對于執(zhí)行上下文的創(chuàng)建過程有所調(diào)整，移除了了ES3中的變量對象VO和活動對象AO，引入了詞法環(huán)境組件（LexicalEnvironment component）和變量環(huán)境組件（VariableEnvironment component）。

4、執(zhí)行棧

執(zhí)行棧又稱調(diào)用棧，記錄了腳本整個生命周期中生成的執(zhí)行上下文。

小知識：

JavaScrip是單線程語言，也就是說它只能在同一時間執(zhí)行一項任務(wù)。因此，其他的操作、函數(shù)和事件發(fā)生時，執(zhí)行上下文也會被創(chuàng)建。由于單線程的特性，一個堆疊了執(zhí)行上下文的棧就會被創(chuàng)建，稱為執(zhí)行棧。

JS引擎會搜索代碼中被調(diào)用的函數(shù)。每一次函數(shù)被調(diào)用，一個新的FEC就會被創(chuàng)建，并被放置在當(dāng)前執(zhí)行上下文的上方。而執(zhí)行棧最頂部的執(zhí)行上下文會成為活躍執(zhí)行上下文，并且始終是JS引擎優(yōu)先執(zhí)行。

一旦活躍執(zhí)行上下文中的代碼被執(zhí)行完畢，JS引擎就會從執(zhí)行棧中彈出這個執(zhí)行上下文，緊接著執(zhí)行下一個執(zhí)行上下文，以此類推。

4.1、示例代碼

用一段代碼來描述執(zhí)行棧的流程

var name = "Guizimo";
function first() {
  var a = "Hi!";
  second();
  console.log(`${a} ${name}`);
}
function second() {
  var b = "Hey!";
  third();
  console.log(`$ ${name}`);
}
function third() {
  var c = "Hello!";
  console.log(`${c} ${name}`);
}
first();

執(zhí)行結(jié)果：

Hello! Guizimo
Hey! Guizimo
Hi! Guizimo

對于這個預(yù)料之中，但總感覺奇奇怪怪的結(jié)果...所以還是使用圖示來講解一下。

4.2、圖示講解

JS引擎加載腳本，創(chuàng)建GEC，并壓入執(zhí)行棧的最底部。name變量，first、second和third函數(shù)在所有函數(shù)外部定義，所以位于GEC，并且被VO存儲。

當(dāng)JS引擎遇到first函數(shù)調(diào)用時，一個新的FEC被創(chuàng)建。新的執(zhí)行上下文被放置在當(dāng)前上下文上方，形成執(zhí)行棧。在first函數(shù)調(diào)用時，其執(zhí)行上下文變成活躍執(zhí)行上下文。在first函數(shù)中的變量a ='Hi!'被存儲在其FEC中，而非GEC中。

緊接著，second函數(shù)在first函數(shù)中被調(diào)用。由于JavaScript單線程的特性，first函數(shù)的執(zhí)行會被暫停，直到second函數(shù)執(zhí)行完閉，才會繼續(xù)執(zhí)行。同樣的，JS引擎會給second函數(shù)設(shè)置一個新的FEC，并把它放置在棧頂端，并激活。second函數(shù)成為活躍執(zhí)行上下文，變量b = 'Hey!'被存儲在其FEC中。

再之后second函數(shù)中的third函數(shù)被調(diào)用，其FEC被創(chuàng)建并放置在執(zhí)行棧的頂部。

在third函數(shù)中的變量c = 'Hello!'被存儲在其FEC中，Hello! Guizimo在控制臺中打印。等待third函數(shù)執(zhí)行完畢后, 其FEC就從棧頂端彈出，而調(diào)用third函數(shù)的second函數(shù)重新成為活躍執(zhí)行上下文。