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深入JavaScript之JS引擎如何执行JS代码

更新时间:2021-04-25 11:19 作者:恪愚点击:
我们大概经常能听到“执行环境”、“作用域”、“原型(链)”、“执行上下文”等内容,它们都在描述什么?
 
JS代码的运行
 
我们知道了js是弱类型语言,在运行时才确定变量类型。js引擎在执行js代码时,也会从上到下进行 词法分析、语法分析、语义分析 等处理,并在代码解析完成后生成AST(抽象语法树),最终根据AST生成CPU可以执行的机器码并执行。
 
除此之外,JS引擎在执行代码时还会进行其它处理,如 V8 中还有两个阶段:
 
编译阶段:该阶段会进行执行上下文的创建,包括创建变量对象(VO)(此时会被初始化为undefined)、建立作用域链、确定 this 指向等。每进入一个不同的运行环境。V8 都会创建一个新的执行上下文。
执行阶段:将编译阶段中创建的执行上下文压入调用栈,并成为正在运行的执行上下文。代码执行结束后,将其弹出调用栈。(这里有一个VO - AO的过程:JavaScript对变量赋值时变量被用到,此时变量对象会转为活动对象,转换后的活动对象才可被访问)
这就引出了两个概念:“执行上下文” 和 “作用域链”。
 
JavaScript执行上下文
由上面我们可以知道:当js代码执行一段可执行代码时,会创建对应的执行上下文。
首先,js中可执行代码对应着有一个概念:“执行环境” —— 全局环境、函数环境 和 eval。
其次,对于每个执行上下文,都有三个重要属性:
 
变量对象(即“VO”)
作用域链
this
我们来看两段代码:
 
var scope="global scope";
function checkscope(){
var scope="local scope";
function f(){
return scope;
}
return f();
}
checkscope();
 
var scope="global scope";
function checkscope(){
var scope="local scope";
function f(){
return scope;
}
return f;
}
checkscope()();
 
它们会打印什么?
 
为什么?答案是它们的执行上下文栈不一样!
 
什么是“执行上下文栈”?
当执行一个可执行代码时,就会提前做准备工作,这里的“准备工作”,专业的说法就是“执行上下文”。但随着可执行代码如函数的增多,如何管理那么多的执行上下文呢?所以JS引擎创建了执行上下文栈的概念。
我们完全可以用数组去模拟其行为(栈底永远有一个全局执行上下文globalContext)
 
我们定义一个EStack,首先
 
EStack=[globalContext];
 
然后来模拟第一段代码:
 
EStack.push(<checkscope> functionContext);
EStack.push(<f> functionContext);
EStack.pop();
EStack.pop();
 
而第二段代码是这样的:
 
EStack.push(<checkscope> functionContext);
EStack.pop();
EStack.push(<f> functionContext);
EStack.pop();
 
究其原因,你可能需要先研究一下“闭包”的概念了!
 
这里顺便说下“在前端模块化”中怎么实现“长时间保存数据”?
缓存?不。闭包!
 
JavaScript作用域和作用域链
首先,作用域是指程序中定义变量的区域。作用域规定了如何查找变量,也就是确定了当前执行代码对变量的访问权限。
作用域有两种:静态作用域 和 动态作用域。
JS采用的静态作用域,也叫“词法作用域”。函数的作用域在函数定义的时候就确定了。
 
由上,词法作用域中的变量,在编译过程中会产生一个确定的作用范围。这个作用范围即“当前的执行上下文”。在ES5后我们用“词法环境”替代作用域来描述该执行上下文。词法环境由两个成员组成:
 
自身词法环境记录:用于记录自身词法环境中的变量对象
外部词法环境引用:用于记录外层词法环境中存在的引用
我们依然来看一个例子:
 
var value=1;
function foo(){
console.log(value);
}
function bar(){
var value=2;
foo();
}
bar();
 
回看上面的定义,该打印什么?
 
 
让我们分析下执行过程:
执行foo()函数,先从foo函数内部查找是否有局部变量value。如果没有,就根据定义时的位置,查找上面一层的代码,也就是value=1.所以结果会打印1。
 
这里面当然不是如此简单能概括的,你可以从执行上下文的角度分析一下。
 
建立作用域链
上面我们说了词法环境(作用域)的两个组成。再结合执行上下文,我们不难发现:通过外部词法环境的引用,作用域可以顺着栈层层拓展,建立起从当前环境向外延伸的一条链式结构。
 
再来看一个例子:
 
function foo(){
console.dir(bar);
var a=1;
function bar(){
a=2;
}
}
console.dir(foo);
foo();
 
由静态作用域,全局函数foo创建了一个自身对象的 [[scope]] 属性
 
foo[[scope]]=[globalContext];
 
而当我们执行foo()时,也会先后进入foo函数的定义期和执行期。在foo函数的定义期时,函数bar的 [[scope]] 将会包含全局内置scope和foo的内置scope
 
bar[[scope]]=[fooContext,globalContext];
 
这证明了这一点:“JS会通过外部词法环境引用来创建变量对象的一个作用域链,从而保证对执行环境有权访问的变量和函数的有序访问。”
 
让我们再回头看看执行上下文中的那道题,在前面我们说了它们有什么不同,这里说下为什么它们相同地打印了“local scope”:还是那句话“JS采用的是词法作用域,函数的作用域取决于函数创建的位置” —— JS函数的执行用到了作用域链,这个作用域链是在函数定义的时候创建的。嵌套的函数 f() 定义在这个作用域链里,其中的变量scope一定是指局部变量,不管何时何地执行 f() ,这种绑定在执行 f() 时依然有效。
 
基于作用域链的变量查询
当某个变量无法在自身词法环境记录中找到时,可以根据外部词法环境引用向外层进行寻找,直到最外层的词法环境中外部词法环境引用为null。
与此相似的是“对象中基于原型链的查找”:
 
原型:每一个JS对象(null 除外)在创建时就会与另一个对象关联,这个对象就是我们说的原型。每一个对象都会从原型中“继承”属性。
当读取实例的属性时,如果找不到,就会查找与对象关联的原型中的属性,如果还找不到,就去找原型的原型,一直到最顶层(__proto__为null)为止
它们的区别也显而易见:原型链是通过 prototype 属性建立对象继承的链接;而作用域链是指内部函数能访问到外部函数的闭包。不管直接还是间接,所有函数的作用域链最终都链接到全局上下文。
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