ES2018 最新 【译】理解Javascript中的执行上下文和执行栈

简介: ES2018 最新 【译】理解Javascript中的执行上下文和执行栈

写在前头

最近看执行上下文,一直没有找到很好的文章或者书籍。大多数都是ES3的旧解释了。


执行上下文在 ES3 中,包含三个部分。

scope:作用域,也常常被叫做作用域链。

variable object:变量对象,用于存储变量的对象。

this value:this 值。


在 ES5 中,我们改进了命名方式,把执行上下文最初的三个部分改为下面这个样子。

lexical environment:词法环境,当获取变量时使用。

variable environment:变量环境,当声明变量时使用。

this value:this 值。


在 ES2018 中,执行上下文又变成了这个样子,this 值被归入 lexical environment,但是增加了不少内容。

lexical environment:词法环境,当获取变量或者 this 值时使用。

variable environment:变量环境,当声明变量时使用

code evaluation state:用于恢复代码执行位置。

Function:执行的任务是函数时使用,表示正在被执行的函数。

ScriptOrModule:执行的任务是脚本或者模块时使用,表示正在被执行的代码。

Realm:使用的基础库和内置对象实例。

Generator:仅生成器上下文有这个属性,表示当前生成器。

下面是我推荐的不同版本的执行上下文的文章


  • ES3

冴羽老师的JavaScript深入之执行上下文


  • ES5

掘金翻译计划[译] 理解 JavaScript 中的执行上下文和执行栈


  • ES2018

原文地址:Understanding Execution Context and Execution Stack in Javascript (要翻墙) 下面的内容就是我翻译的这篇文章(四级水平加机翻,yyds)


了解JavaScript程序是如何内部执行的

微信截图_20221112153201.png


如果您是或想成为一名JavaScript开发人员,那么您必须知道JavaScript程序是如何在内部执行的。理解执行上下文和执行堆栈对于理解其他JavaScript概念(如提升、作用域和闭包)至关重要。

正确理解执行上下文和执行堆栈的概念将使您成为更好的JavaScript开发人员。

闲话少说,让我们开始吧:)


什么是执行上下文?

简单地说,执行上下文是评估和执行Javascript代码的环境的一个抽象概念。任何代码在JavaScript中运行时,都在执行上下文中运行。


执行上下文的类型(Types of Execution Context)

在JavaScript中有三种类型的执行上下文。

  • 全局执行上下文——这是默认的或基本的执行上下文。任何不在函数内部的代码位于全局执行上下文中。它执行两件事:它创建一个全局对象,它是一个window对象(在浏览器的情况下),并将this的值设置为等于全局对象。一个程序中只能有一个全局执行上下文。
  • 函数执行上下文——每次调用函数时,都会为该函数创建一个全新的执行上下文。每个函数都有自己的执行上下文,但它是在调用或调用(原文是it’s created when the function is invoked or called)函数时创建的。可以有任意数量的函数执行上下文。每当创建一个新的执行上下文时,它都会按照已定义的顺序执行一系列步骤,我将在本文后面讨论这些步骤。
  • Eval函数执行上下文——在Eval函数内部执行的代码也会获得它自己的执行上下文,但JavaScript开发人员通常不使用Eval,所以我在这里不讨论它。


执行栈(Execution Stack)

执行栈,在其他编程语言中也被称为“调用栈”,是一个具有后进先出结构的栈,它用于存储代码执行期间创建的所有执行上下文。

当JavaScript引擎第一次遇到脚本时,它会创建一个全局执行上下文,并将其推入当前执行栈。每当引擎发现一个函数调用时,它就会为该函数创建一个新的执行上下文,并将其推到栈的顶部。

引擎会执行那些执行上下文位于栈顶部的函数。当这个函数完成时,它的执行栈从栈中弹出,控件到达当前栈中被弹出的上下文的下面的上下文。

让我们通过下面的代码示例来理解这一点:


let a = 'Hello World!';
function first() {
  console.log('Inside first function');
  second();
  console.log('Again inside first function');
}
function second() {
  console.log('Inside second function');
}
first();
console.log('Inside Global Execution Context');
复制代码


微信截图_20221112153220.png


图片就是上面代码的执行上下文堆栈。

当浏览器加载上述代码时,Javascript引擎会创建一个全局执行上下文,并将其推入当前执行栈。当遇到对first()的调用时,Javascript引擎会为该函数创建一个新的执行上下文(函数执行上下文),并将其推到当前执行堆栈的顶部。

当在first()函数中调用second()函数时,Javascript引擎会为该函数创建一个新的执行上下文,并将其推到当前执行栈的顶部。当second()函数结束时,它的执行上下文从当前栈中弹出,控件到达它下面的执行上下文,也就是first()函数的执行上下文。


如何创建执行上下文?

到目前为止,我们已经看到了JavaScript引擎是如何管理执行上下文的,现在让我们来理解JavaScript引擎是如何创建执行上下文的。

执行上下文的创建分为两个阶段:1)创建阶段和2)执行阶段。


组件创建阶段(The Creation Phase)

执行上下文在创建阶段创建。在创建阶段会发生以下事情:

  1. 创建LexicalEnvironment组件。
  2. 创建VariableEnvironment组件。

因此,执行上下文可以在概念上表示为:

ExecutionContext = {
  LexicalEnvironment = <ref. to LexicalEnvironment in memory>,
  VariableEnvironment = <ref. to VariableEnvironment in  memory>,
}
复制代码


词法环境(Lexical Environment)

官方ES6文档将词汇环境定义为

(词法环境)Lexical Environment是一种规范类型,用于根据ECMAScript代码的词法嵌套结构定义标识符与特定变量和函数的关联。词法环境由一个环境记录和一个可能为空的外部词汇环境引用组成。

简单地说,词法环境是一个保存标识符-变量映射的结构。(这里标识符指的是变量/函数的名称,变量是对实际对象[包括函数对象和数组对象]或原始数据的引用)。

例如,考虑下面的代码片段:

var a = 20;
var b = 40;
function foo() {
  console.log('bar');
}
复制代码


所以上面代码片段的词法环境是这样的:

lexicalEnvironment = {
  a: 20,
  b: 40,
  foo: <ref. to foo function>
}
复制代码


每个词法环境有三个组成部分:

  1. Environment Record(环境记录器)
  2. Reference to the outer environment(指向外部环境的引用)
  3. This binding. (this绑定)


Environment Record (环境记录器)

环境记录器是变量和函数声明存储在词法环境中的位置。

此外,环境记录器亦有两类:


  • 声明性环境记录(Declarative environment record)——顾名思义,它存储变量和函数声明。函数代码的词法环境包含一个声明性环境记录。


  • 对象环境记录(Object environment record)——全局代码(global code)的词法环境包含一个客观环境记录(objective environment record)。除了变量和函数声明,对象环境记录(the object environment record)还存储了一个全局绑定对象(浏览器中的window对象)。因此,对于每个绑定对象的属性(在浏览器中,它包含浏览器提供给window对象的属性和方法),记录中会创建一个新条目(new entry)。


注意:对于函数代码(function code),环境记录还包含一个参数对象(argument对象),该对象包含传递给函数的索引和参数之间的映射,以及传递给函数的参数的长度(数量)。例如,下面函数的参数对象是这样的:

function foo(a, b) {
  var c = a + b;
}
foo(2, 3);
// argument object
Arguments: {0: 2, 1: 3, length: 2},
复制代码


Reference to the Outer Environment(指向外部环境的引用)

Reference to the Outer Environment指的是它能够接触到外部的词法环境。这意味着,如果在当前词法环境中没有找到想要查找的变量,JavaScript引擎可以在外部环境中查找它们。


This Binding (this绑定)

在此组件中,this的值被确定或设置(determined or set)。

在全局执行上下文中,this的值指向全局对象。(在浏览器中,它指的是Window对象)。

在函数执行上下文中,this的值取决于函数的调用方式。如果它是通过对象引用调用的,那么this的值被设置为该对象,否则,this的值被设置为全局对象或未定义(在严格模式下)。例如:


const person = {
  name: 'peter',
  birthYear: 1994,
  calcAge: function() {
    console.log(2018 - this.birthYear);
  }
}
person.calcAge(); 
// 'this' refers to 'person', because 'calcAge' was called with 'person' object reference
// 'this'指的是'person',因为'calcAge'是用'person'对象引用调用的
const calculateAge = person.calcAge;
calculateAge();
// 'this' refers to the global window object, because no object reference was given
// 'this'引用全局window对象,因为没有给出对象引用
复制代码


抽象地说,伪代码中的词法环境是这样的:

GlobalExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // Identifier bindings go here
      // 标识符绑定到这里
    }
    outer: <null>,
    this: <global object>
  }
}
FunctionExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // Identifier bindings go here
      // 标识符绑定到这里
    }
    outer: <Global or outer function environment reference>,
    this: <depends on how function is called>
  }
}
复制代码


变量环境 (Variable Environment)

它也是一个词法环境,它的环境记录器(EnvironmentRecord)保存由VariableStatements 在执行上下文中创建的绑定。

如上所述,变量环境也是一个词法环境,因此它具有上述定义的词法环境的所有属性和组件。

在ES6中,词法环境(LexicalEnvironment)组件和变量环境(VariableEnvironment)组件之间的一个区别是,前者用于存储函数声明和变量(let和const)绑定,而后者仅用于存储变量(var)绑定。


执行程序阶段(Execution Phase)

在这个阶段,所有这些变量的赋值都完成了,代码也最终执行了。


Example (例子)

让我们看一些例子来理解上述概念:

let a = 20;
const b = 30;
var c;
function multiply(e, f) {
  var g = 20;
  return e * f * g;
}
c = multiply(20, 30);
复制代码


当执行上述代码时(the above code is executed),JavaScript引擎创建一个全局执行上下文来执行全局代码。所以在创建阶段,全局执行上下文看起来像这样:

GlobalExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // Identifier bindings go here
      a: < uninitialized > ,
      b: < uninitialized > ,
      multiply: < func >
    }
    outer: < null > ,
    ThisBinding: < Global Object >
  },
  VariableEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // Identifier bindings go here
      c: undefined,
    }
    outer: < null > ,
    ThisBinding: < Global Object >
  }
}
复制代码


在执行阶段(During the execution phase),完成变量赋值。因此,在执行阶段,全局执行上下文将类似于以下内容。

GlobalExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
      EnvironmentRecord: {
        Type: "Object",
        // Identifier bindings go here
        a: 20,
        b: 30,
        multiply: < func >
      }
      outer: <null>,
      ThisBinding: <Global Object>
    },
  VariableEnvironment: {
      EnvironmentRecord: {
        Type: "Object",
        // Identifier bindings go here
        c: undefined,
      }
      outer: <null>,
      ThisBinding: <Global Object>
    }
  }
复制代码


当遇到对function multiply(20,30)的调用时,将创建一个新的函数执行上下文来执行函数代码。所以在创建阶段,函数执行上下文看起来像这样:

FunctionExectionContext = {
LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // Identifier bindings go here
      Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>,
    ThisBinding: <Global Object or undefined>,
  },
VariableEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // Identifier bindings go here
      g: undefined
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>,
    ThisBinding: <Global Object or undefined>
  }
}
复制代码


在此之后,执行上下文将经历执行阶段(the execution phase),这意味着完成对函数内变量的赋值。所以在执行阶段,函数的执行上下文看起来像这样:

FunctionExectionContext = {
LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // Identifier bindings go here
      Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>,
    ThisBinding: <Global Object or undefined>,
  },
VariableEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // Identifier bindings go here
      g: 20
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>,
    ThisBinding: <Global Object or undefined>
  }
}
复制代码


函数完成后,返回值被存储在c中。因此全局词法环境被更新。之后,全局代码完成,程序结束。


注意——你可能已经注意到letconst定义的变量在创建阶段没有任何关联的值,但是var定义的变量被设置为undefined


这是因为,在创建阶段,代码被扫描以查找变量和函数声明,而函数声明被完整地存储在环境中,变量最初被设置为未定义(对于var)或保持未初始化(对于letconst)。

这就是为什么你可以在声明之前访问var定义的变量(虽然未定义),但在声明之前访问letconst变量时会得到引用错误的原因。


这就是我们所说的变量提升(hoisting)。


注意:在执行阶段,如果JavaScript引擎无法在源代码中声明let变量的实际位置找到它的值,那么它将给它赋值为undefined


总结(Conclusion)

我们已经讨论了JavaScript程序是如何在内部执行的。虽然要成为出色的JavaScript开发人员并不需要学习所有这些概念,但充分理解上述概念将有助于您更容易、更深入地理解其他概念,如变量声明提升(hoisting)、作用域(Scope)和闭包(Closures)。

就是这样,如果你觉得这篇文章有帮助,请点击👏按钮,并随时在下面发表评论!我很乐意和😃交流



目录
相关文章
|
30天前
|
存储 JavaScript 前端开发
深入理解 JavaScript 执行上下文与 this 绑定机制
JavaScript 代码执行时,会为每段可执行代码创建对应的执行上下文,其中包含三个重要属性:变量对象、作用域链、和 this。本文深入剖析了执行上下文的生命周期以及 this 在不同情况下的指向规则。通过解析全局上下文和函数上下文中的 this,我们详细讲解了 this 的运行期绑定特性,并展示了如何通过调用方式影响 this 的绑定对象。同时,文中对箭头函数 this 的特殊性以及四条判断 this 绑定的规则进行了总结,帮助开发者更清晰地理解 JavaScript 中的 this 行为。
71 8
深入理解 JavaScript 执行上下文与 this 绑定机制
|
11天前
|
自然语言处理 JavaScript 前端开发
如何在 JavaScript 中创建执行上下文
在JavaScript中,每当执行一段代码时,都会创建一个执行上下文。它首先进行变量、函数声明的创建和内存分配(即变量环境和词法环境的建立),接着进入代码执行阶段,处理具体逻辑。
|
11天前
|
存储 自然语言处理 JavaScript
如何在 JavaScript 中创建执行上下文
在JavaScript中,作用域链是一套用于查找变量和函数的机制,由当前执行上下文的变量对象和所有外层执行上下文的变量对象组成。它包括全局作用域、函数作用域和块级作用域。作用域链的工作原理是从内向外逐层查找变量,直至全局作用域。闭包通过作用域链记住其词法作用域,即使在外部作用域之外执行也能访问内部变量。作用域链有助于变量隔离、模块化和数据隐藏,提高代码的可维护性和可读性。
|
4月前
|
JavaScript
数据结构(用 JS 实现栈和队列【三种方式】)
数据结构(用 JS 实现栈和队列【三种方式】)
47 0
|
4月前
|
存储 JavaScript 前端开发
javascript的栈内存 VS 堆内存(浅拷贝 VS 深拷贝)
javascript的栈内存 VS 堆内存(浅拷贝 VS 深拷贝)
30 0
|
5月前
|
弹性计算 自然语言处理 JavaScript
彻底明白js的作用域、执行上下文
彻底明白js的作用域、执行上下文
|
6月前
|
存储 前端开发 JavaScript
【Web 前端】JS中的栈和堆是什么?优缺点?
【4月更文挑战第22天】【Web 前端】JS中的栈和堆是什么?优缺点?
|
6月前
|
前端开发 JavaScript 算法
JavaScript 中实现常见数据结构:栈、队列与树
JavaScript 中实现常见数据结构:栈、队列与树
|
6月前
|
JavaScript 前端开发
剑指 Offer 31. 栈的压入、弹出序列 (javascript实现)
剑指 Offer 31. 栈的压入、弹出序列 (javascript实现)
|
6月前
|
自然语言处理 JavaScript 前端开发
深入理解JS的执行上下文、词法作用域和闭包(下)
深入理解JS的执行上下文、词法作用域和闭包(下)