(ES5版)深入理解 JavaScript 執(zhí)行上下文和執(zhí)行棧

文章來(lái)源于公眾號(hào)：前端桃園 ，作者桃翁

最近在研究 JavaScript 基礎(chǔ)性的東西，但是看到對(duì)于執(zhí)行上下文的解釋我發(fā)現(xiàn)有兩種，一種是執(zhí)行上下文包含：scope(作用域)、variable object(變量對(duì)象)、this value(this 值)，另外一個(gè)種是包含：lexical environment(詞法環(huán)境)、variable environment(變量環(huán)境)、this value(this 值)。

后面我查閱了不少博客以及 ES3 和 ES5 的規(guī)范才了解到，第一種是 ES3 的規(guī)范，經(jīng)典書(shū)籍《JavaScript 高級(jí)程序設(shè)計(jì)》第三版就是這樣解釋的，也是網(wǎng)上廣為流傳的一種，另一種是 ES5 的規(guī)范。

然后我接著又去翻了 ES2018 中的，發(fā)現(xiàn)又有變化了，已經(jīng)增加了更多的內(nèi)容了，考慮到這部分內(nèi)容頗為復(fù)雜，準(zhǔn)備后面再進(jìn)行總結(jié)分享，查資料的時(shí)候看到這篇講執(zhí)行上下文(ES5 )的還不錯(cuò)，所以就翻譯出來(lái)先分享給大家。

以后看到變量對(duì)象、活動(dòng)對(duì)象知道是 ES3 里面的內(nèi)容，而如果是詞法環(huán)境、變量環(huán)境這種詞就是 ES5 以后的內(nèi)容。

以下是正文：

什么是執(zhí)行上下文？

簡(jiǎn)而言之，執(zhí)行上下文是計(jì)算和執(zhí)行 JavaScript 代碼的環(huán)境的抽象概念。每當(dāng) JavaScript 代碼在運(yùn)行的時(shí)候，它都是在執(zhí)行上下文中運(yùn)行。

執(zhí)行上下文的類型

JavaScript 中有三種執(zhí)行上下文類型。

• 全局執(zhí)行上下文 — 這是默認(rèn)或者說(shuō)基礎(chǔ)的上下文，任何不在函數(shù)內(nèi)部的代碼都在全局上下文中。它會(huì)執(zhí)行兩件事：創(chuàng)建一個(gè)全局的 window 對(duì)象（瀏覽器的情況下），并且設(shè)置 this 的值等于這個(gè)全局對(duì)象。一個(gè)程序中只會(huì)有一個(gè)全局執(zhí)行上下文。
• 函數(shù)執(zhí)行上下文 — 每當(dāng)一個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí), 都會(huì)為該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的上下文。每個(gè)函數(shù)都有它自己的執(zhí)行上下文，不過(guò)是在函數(shù)被調(diào)用時(shí)創(chuàng)建的。函數(shù)上下文可以有任意多個(gè)。每當(dāng)一個(gè)新的執(zhí)行上下文被創(chuàng)建，它會(huì)按定義的順序（將在后文討論）執(zhí)行一系列步驟。
• 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(huì)有它屬于自己的執(zhí)行上下文，但由于 JavaScript 開(kāi)發(fā)者并不經(jīng)常使用 eval，所以在這里我不會(huì)討論它。

執(zhí)行棧

執(zhí)行棧，也就是在其它編程語(yǔ)言中所說(shuō)的“調(diào)用?！?，是一種擁有 LIFO（后進(jìn)先出）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，被用來(lái)存儲(chǔ)代碼運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的所有執(zhí)行上下文。

當(dāng) JavaScript 引擎第一次遇到你的腳本時(shí)，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)全局的執(zhí)行上下文并且壓入當(dāng)前執(zhí)行棧。每當(dāng)引擎遇到一個(gè)函數(shù)調(diào)用，它會(huì)為該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文并壓入棧的頂部。

引擎會(huì)執(zhí)行處于棧頂?shù)膱?zhí)行上下文的函數(shù)。當(dāng)該函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)，執(zhí)行上下文從棧中彈出，控制流程到達(dá)當(dāng)前棧中的下一個(gè)上下文。

讓我們通過(guò)下面的代碼示例來(lái)理解：

let a = 'Hello World!';


functionfirst() {
  console.log('Inside first function');
  second();
  console.log('Again inside first function');
}


functionsecond() {
  console.log('Inside second function');
}


first();
console.log('Inside Global Execution Context');

當(dāng)上述代碼在瀏覽器加載時(shí)，JavaScript 引擎創(chuàng)建了一個(gè)全局執(zhí)行上下文并把它壓入當(dāng)前執(zhí)行棧。當(dāng)遇到 first() 函數(shù)調(diào)用時(shí)，JavaScript 引擎為該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的執(zhí)行上下文并把它壓入當(dāng)前執(zhí)行棧的頂部。

當(dāng)從 first() 函數(shù)內(nèi)部調(diào)用 second() 函數(shù)時(shí)，JavaScript 引擎為 second() 函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)新的執(zhí)行上下文并把它壓入當(dāng)前執(zhí)行棧的頂部。當(dāng) second() 函數(shù)執(zhí)行完畢，它的執(zhí)行上下文會(huì)從當(dāng)前棧彈出，并且控制流程到達(dá)下一個(gè)執(zhí)行上下文，即 first() 函數(shù)的執(zhí)行上下文。

當(dāng) first() 執(zhí)行完畢，它的執(zhí)行上下文從棧彈出，控制流程到達(dá)全局執(zhí)行上下文。一旦所有代碼執(zhí)行完畢，JavaScript 引擎從當(dāng)前棧中移除全局執(zhí)行上下文。

怎么創(chuàng)建執(zhí)行上下文？

到現(xiàn)在，我們已經(jīng)看過(guò) JavaScript 怎樣管理執(zhí)行上下文了，現(xiàn)在讓我們了解 JavaScript 引擎是怎樣創(chuàng)建執(zhí)行上下文的。

創(chuàng)建執(zhí)行上下文有兩個(gè)階段：1) 創(chuàng)建階段 和 2) 執(zhí)行階段。

創(chuàng)建階段

在 JavaScript 代碼執(zhí)行前，執(zhí)行上下文將經(jīng)歷創(chuàng)建階段。在創(chuàng)建階段會(huì)發(fā)生三件事：

1. this 值的決定，即我們所熟知的 this 綁定。
2. 創(chuàng)建詞法環(huán)境組件。
3. 創(chuàng)建變量環(huán)境組件。

所以執(zhí)行上下文在概念上表示如下：

ExecutionContext = {
  ThisBinding = <this value>,
  LexicalEnvironment = { ... },
  VariableEnvironment = { ... },
}

this 綁定：**

在全局執(zhí)行上下文中，this 的值指向全局對(duì)象。(在瀏覽器中，this引用 Window 對(duì)象)。

在函數(shù)執(zhí)行上下文中，this 的值取決于該函數(shù)是如何被調(diào)用的。如果它被一個(gè)引用對(duì)象調(diào)用，那么 this 會(huì)被設(shè)置成那個(gè)對(duì)象，否則 this 的值被設(shè)置為全局對(duì)象或者 undefined（在嚴(yán)格模式下）。例如：

let foo = {
  baz: function() {
  console.log(this);
  }
}


foo.baz();   // 'this' 引用 'foo', 因?yàn)?'baz' 被
             // 對(duì)象 'foo' 調(diào)用


let bar = foo.baz;


bar();       // 'this' 指向全局 window 對(duì)象，因?yàn)?             // 沒(méi)有指定引用對(duì)象

詞法環(huán)境

官方的 ES6 文檔把詞法環(huán)境定義為

詞法環(huán)境是一種規(guī)范類型，基于 ECMAScript 代碼的詞法嵌套結(jié)構(gòu)來(lái)定義標(biāo)識(shí)符和具體變量和函數(shù)的關(guān)聯(lián)。一個(gè)詞法環(huán)境由環(huán)境記錄器和一個(gè)可能的引用outer詞法環(huán)境的空值組成。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)詞法環(huán)境是一種持有標(biāo)識(shí)符—變量映射的結(jié)構(gòu)。（這里的標(biāo)識(shí)符指的是變量/函數(shù)的名字，而變量是對(duì)實(shí)際對(duì)象[包含函數(shù)類型對(duì)象]或原始數(shù)據(jù)的引用）。

現(xiàn)在，在詞法環(huán)境的內(nèi)部有兩個(gè)組件：(1) 環(huán)境記錄器和 (2) 一個(gè)外部環(huán)境的引用。

1. 環(huán)境記錄器是存儲(chǔ)變量和函數(shù)聲明的實(shí)際位置。
2. 外部環(huán)境的引用意味著它可以訪問(wèn)其父級(jí)詞法環(huán)境（作用域）。

譯者注：外部環(huán)境已經(jīng)跟 ES3 規(guī)定的作用域的作用類似

詞法環(huán)境有兩種類型：

• 全局環(huán)境（在全局執(zhí)行上下文中）是沒(méi)有外部環(huán)境引用的詞法環(huán)境。全局環(huán)境的外部環(huán)境引用是null。它擁有內(nèi)建的 Object/Array/等、在環(huán)境記錄器內(nèi)的原型函數(shù)（關(guān)聯(lián)全局對(duì)象，比如 window 對(duì)象）還有任何用戶定義的全局變量，并且 this的值指向全局對(duì)象。
• 在函數(shù)環(huán)境中，函數(shù)內(nèi)部用戶定義的變量存儲(chǔ)在環(huán)境記錄器中。并且引用的外部環(huán)境可能是全局環(huán)境，或者任何包含此內(nèi)部函數(shù)的外部函數(shù)。

環(huán)境記錄器也有兩種類型（如上?。?/p>

1. 聲明式環(huán)境記錄器存儲(chǔ)變量、函數(shù)和參數(shù)。
2. 對(duì)象環(huán)境記錄器用來(lái)定義出現(xiàn)在全局上下文中的變量和函數(shù)的關(guān)系。

簡(jiǎn)而言之，

• 在全局環(huán)境中，環(huán)境記錄器是對(duì)象環(huán)境記錄器。
• 在函數(shù)環(huán)境中，環(huán)境記錄器是聲明式環(huán)境記錄器。

注意 — 對(duì)于函數(shù)環(huán)境，聲明式環(huán)境記錄器還包含了一個(gè)傳遞給函數(shù)的 arguments 對(duì)象（此對(duì)象存儲(chǔ)索引和參數(shù)的映射）和傳遞給函數(shù)的參數(shù)的 length。

抽象地講，詞法環(huán)境在偽代碼中看起來(lái)像這樣：

GlobalExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // 在這里綁定標(biāo)識(shí)符
    }
    outer: <null>
  }
}


FunctionExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // 在這里綁定標(biāo)識(shí)符
    }
    outer: <Global or outer function environment reference>
  }
}

變量環(huán)境：

它同樣是一個(gè)詞法環(huán)境，其環(huán)境記錄器持有變量聲明語(yǔ)句在執(zhí)行上下文中創(chuàng)建的綁定關(guān)系。

如上所述，變量環(huán)境也是一個(gè)詞法環(huán)境，所以它有著上面定義的詞法環(huán)境的所有屬性。

在 ES6 中，詞法環(huán)境組件和變量環(huán)境的一個(gè)不同就是前者被用來(lái)存儲(chǔ)函數(shù)聲明和變量（let 和 const）綁定，而后者只用來(lái)存儲(chǔ) var 變量綁定。

我們看點(diǎn)樣例代碼來(lái)理解上面的概念：

let a = 20;
const b = 30;
var c;


function multiply(e, f) {
 var g = 20;
 return e * f * g;
}


c = multiply(20, 30);

執(zhí)行上下文看起來(lái)像這樣：

GlobalExectionContext = {


  ThisBinding: <Global Object>,


  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // 在這里綁定標(biāo)識(shí)符
      a: < uninitialized >,
      b: < uninitialized >,
      multiply: < func >
    }
    outer: <null>
  },


  VariableEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // 在這里綁定標(biāo)識(shí)符
      c: undefined,
    }
    outer: <null>
  }
}


FunctionExectionContext = {
  ThisBinding: <Global Object>,


  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // 在這里綁定標(biāo)識(shí)符
      Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>
  },


VariableEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // 在這里綁定標(biāo)識(shí)符
      g: undefined
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>
  }
}

注意 — 只有遇到調(diào)用函數(shù) multiply 時(shí)，函數(shù)執(zhí)行上下文才會(huì)被創(chuàng)建。

可能你已經(jīng)注意到 let 和 const 定義的變量并沒(méi)有關(guān)聯(lián)任何值，但 var 定義的變量被設(shè)成了undefined。

這是因?yàn)樵趧?chuàng)建階段時(shí)，引擎檢查代碼找出變量和函數(shù)聲明，雖然函數(shù)聲明完全存儲(chǔ)在環(huán)境中，但是變量最初設(shè)置為 undefined（var 情況下），或者未初始化（let 和 const 情況下）。

這就是為什么你可以在聲明之前訪問(wèn) var 定義的變量（雖然是 undefined），但是在聲明之前訪問(wèn) let 和 const 的變量會(huì)得到一個(gè)引用錯(cuò)誤。

這就是我們說(shuō)的變量聲明提升。

執(zhí)行階段

這是整篇文章中最簡(jiǎn)單的部分。在此階段，完成對(duì)所有這些變量的分配，最后執(zhí)行代碼。

注意 — 在執(zhí)行階段，如果 JavaScript 引擎不能在源碼中聲明的實(shí)際位置找到 let 變量的值，它會(huì)被賦值為 undefined。

結(jié)論

我們已經(jīng)討論過(guò) JavaScript 程序內(nèi)部是如何執(zhí)行的。雖然要成為一名卓越的 JavaScript 開(kāi)發(fā)者并不需要學(xué)會(huì)全部這些概念，但是如果對(duì)上面概念能有不錯(cuò)的理解將有助于你更輕松，更深入地理解其他概念，如變量聲明提升，作用域和閉包。

以上就是W3Cschool編程獅關(guān)于(ES5版)深入理解 JavaScript 執(zhí)行上下文和執(zhí)行棧的相關(guān)介紹了，希望對(duì)大家有所幫助。