JavaScript执行上下文和作用域及闭包

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作用域与执行环境

执行环境与作用域不是同一种东西！

作用域

作用域是指在程序中定义变量的区域，决定了变量的生命周期，是一套存储规则。作用域就是变量与函数的可访问范围，即作用域控制着变量和函数的可见性和生命周期

• 全局作用域
  其中的对象在代码中任何地方都能访问，其生命周期伴随着页面的生命周期
• 函数作用域
  在函数内部定义的变量包括函数只能在函数内部被访问。函数执行结束后函数内部定义的变量会被销毁
• 注意
  • 除了全局作用域，只有函数才能创建作用域即函数作用域 ，JS没有块级作用域
  • 作用域可以嵌套，不可以重叠

var a=1;      //全局作用域
function fn1(){
     
    var a=2;     //fn1作用域
}

执行环境

即执行上下文，是当前代码的运行环境，与this关键字相关联，所有的变量都存在其中
上下文环境主要分为全局环境和局部(函数)环境，每个函数执行的上下文环境都不同

this.a=1;      //全局执行上下文
function fn1(){
     
   	this.a=2;   //fn1执行上下文
}
var obj=new fn1();

• 创建执行上下文的条件
  • 当js执行全局代码时会编译全局代码并创建全局执行上下文。在整个页面生存周期内，全局执行上下文只有一份
  • 调用一个函数时，函数体内的代码被编译并创建函数执行上下文；函数执行结束，函数执行上下文被销毁
  • 使用eval()方法时，eval()中的代码被编译并为其创建执行上下文

两者区别

• 作用域是在定义时即编译阶段确定，不会改变；执行上下文是在执行、调用阶段才创建
• 作用域是静态观念的，而执行上下文环境是动态上的
• 一个作用域下可能包含若干个上下文环境，也可能没有，但其中处于活动状态的执行上下文环境只有一个
  

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JS代码的执行流程

1. 编译阶段
   输入一段代码经过编译后会生成两部分内容：
   • 执行上下文
     执行上下文是js执行一段代码时的运行环境。其中包括一个变量环境的对象，该对象中保存了变量提升的内容；还包括一个词法环境，ES6中let和const声明的变量保存在其中
   • 可执行代码
     js引擎将声明以外的代码编译为字节码，成为可执行代码
2. 执行阶段
   js引擎开始按照顺序执行可执行代码
   

变量提升

指在js代码执行过程中，js引擎把变量和函数声明部分提升到代码开头的行为。变量被提升后会被设置默认值undefined

变量对象

每个执行环境都有一个与之关联的变量对象，环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中
若环境是函数，则其活动对象会作为变量对象，其中最开始只包含一个变量即arguments对象

• 注意
  var声明的变量会自动被添加到最接近的环境中；若没有使用var声明，则会自动被添加到全局环境

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作用域链

访问规则，保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问

• 每进入一个新执行环境，都会创建一个用于搜索变量和函数的作用域链
• 每个执行环境都包含一个外部引用即outer，指向其外部的执行环境。若某个函数中使用了外部变量，则js引擎沿着这条作用域链进行变量查找
• 作用域链的前端是当前执行代码所在环境的变量对象，最后一个对象始终是全局执行环境的变量对象。搜索从作用域链的前端开始逐级向后回溯访问，寻找目标。
• 内部环境可以通过作用域链访问所有外部环境，但外部环境不能访问内部环境。环境之间的联系是线性的、有次序的

函数的创建与调用

• 创建
  1. 首先js引擎编译全局代码并创建全局执行上下文，其中包含着全局变量对象，代码中的全局变量包括声明的函数都保存在其中
  2. 在全局中创建一个函数，会创建一个预先包含全局变量对象的作用域链，这个作用域链被保存在函数内部的[[Scope]]属性中
• 调用
  1. 为函数创建一个执行环境，然后通过复制函数的[[Scope]]属性中的对象，构建起执行环境的作用域链
  2. 该函数执行环境的活动对象（作为变量对象）被创建并推入作用域链的前端，并生成可执行代码
  3. 执行完毕后，局部活动对象即函数执行环境就会被销毁，内存中仅保存全局执行环境的变量对象
• 例子1

  function compare(value1, value2){
           
  	// code...
  } 
  var result = compare(5, 10); 
  

• 例子2

  function bar() {
         
  	console.log(myName);
  }
  function foo() {
         
  	var myName = '123';
  	bar();
  }
  var myName = '456';
  foo(); //456
  /*
  因为bar函数和foo函数都在全局作用域中被声明创建，所以它们的外部引用outer都指向的是全局上下文
  因此bar函数中js引擎查找myName变量沿着作用域链向上一级找到的是全局作用域中的myName
  */
  

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执行上下文栈

js引擎利用执行上下文栈（调用栈）来管理执行上下文，追踪函数执行

• 例子：

  var a = 2;
  function add(b, c) {
         
  	return b+c;
  }
  function addAll(b, c) {
         
  	var d = 10;
  	result = add(b, c)
      return a+result+d
  }
  addAll(3, 6);
  

  1. 创建全局上下文并将其压入栈底
  2. 执行全局代码，执行到调用addAll函数，js引擎编译该函数，为其创建一个执行上下文并压入栈中，再执行函数中的代码
  3. 执行到调用add函数，js引擎编译该函数，为其创建一个执行上下文并压入栈中，再执行函数中的代码
  4. add函数执行完毕，该函数执行上下文从栈顶弹出
  5. addAll函数执行完毕，执行上下文从栈顶弹出
  6. 全局上下文留在栈中
• 栈溢出
  调用栈有大小，当入栈的执行上下文超过一定数目就会报错，写递归代码时易发生栈溢出错误
• 调用栈信息查看
  • 在浏览器控制台Sources中可以给代码加断点，执行代码时执行流程会在断点处暂停，然后可以在Call Stack查看调用栈情况
  • 在代码中加上console.trace()来输出当前函数调用关系

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块级作用域

ES6引入let和const关键字实现块级作用域

• let声明的是变量，值可以被修改
• const声明的是常量，值不可以被修改

块级作用域的实现

例子：

//例子
function foo() {
     
    var a = 1;
    let b = 2;
    {
     
        let b = 3;
        var c = 4;
        let d = 5;
        console.log(a); //1
        console.log(b); //3
    }
    console.log(b); //2
    console.log(c); //4
    console.log(d); //报错
}
foo();

1. 编译阶段
   
   • 函数内部通过var声明的变量在编译阶段被存放到变量环境中
   • 函数内部通过let声明的变量被存放到执行上下文的词法环境中
   • 在函数块级作用域内部let声明的变量没有被放到词法环境中
2. 执行阶段
   词法环境内部维护了一个小型栈结构，栈底是函数最外层的let或const变量，进入一个块级作用域后就会把该作用域块中的let或const变量压到栈顶，当作用域块执行完成后该作用域的信息就会从栈顶弹出
   

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闭包

指有权访问另一个函数作用域中变量的函数，创建闭包的常见方式就是在一个函数内部创建另一个函数

function createComparisonFunction(propertyName) {
             
    return function(object1, object2){
          //匿名函数
        //code... 
    };
}
//创建函数
var compare = createComparisonFunction("name"); 
//调用函数
var result = compare({
      name: "Nicholas" }, {
      name: "Greg" })
//解除对匿名函数的引用（以便释放内存） 
compareNames = null;

createComparisonFunction()函数在执行完毕后，其活动对象也不会被销毁，因为匿名函数的作用域链仍在引用这个活动对象。即当 createComparisonFunction()函数返回后，其执行环境的作用域链会被销毁，但它的活动对象仍然会留在内存中；直到匿名函数被销毁后，createComparisonFunction()的活动对象才会被销毁

• 注意
  • 匿名函数的执行环境具有全局性，因此this对象通常指向window
  • 闭包只能取得包含函数中任何变量的最后一个值

    function createFunctions(){
                
    	var result = new Array(); 
    	for (var i=0; i < 10; i++){
                  
        	result[i] = function(){
                       
            	return i;    
        	};    
    	} 
    	return result; 
    }
    /*
    因为result数组中每个函数作用域链中都保存着其包含函数的活动对象
    所以它们引用的都是同一个变量i
    所以每个函数都返回10
    */
    

闭包的回收

• 若引用闭包的函数是一个局部变量，等函数销毁后，js引擎执行垃圾回收时判断闭包不再被使用就会将这块内存回收
• 若引用闭包的函数是一个全局变量，则闭包会一直存在直到页面关闭；但若此闭包以后不再使用，会造成内存泄漏
  • 内核泄漏
    由于外部函数的活动对象被引用于内部匿名函数的作用链中，若匿名函数存在，即使外部函数调用完销毁后，它所占用的内存也不会被回收，这样就容易导致内存泄漏。因此要手动设置引用匿名函数的变量为null解除引用

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参考：
① 极客时间《浏览器工作原理与实践》
② https://www.cnblogs.com/wangfupeng1988/p/4000798.html
③ https://blog.csdn.net/qq_38563845/article/details/78206729