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JavaScript 對象模型 執行模型
編輯:關於JavaScript     
數據類型
基本數據類型
基本數據類型是JS語言最底層的實現。
簡單數值類型: 有Undefined, Null, Boolean, Number和String。注意,描述中的英文單詞在這裡僅指數據類型的名稱,並不特指JS的全局對象N an, Boolean, Number, String等,它們在概念上的區別是比較大的。
對象: 一個無序屬性的集合,這些屬性的值為簡單數值類型、對象或者函數。同上,這裡的對象並不特指全局對象Object。
函數: 函數是對象的一種,實現上內部屬性[[Class]]值為"Function",表明它是函數類型,除了對象的內部屬性方法外,還有[[Construct]]、[[Call]]、[[Scope]]等內部屬性。函數作為函數調用與構造器(使用new關鍵字創建實例對象)的處理機制不一樣(Function對象除外),內部方法[[Construct]]用於實現作為構造器的邏輯,方法[[Call]]實現作為函數調用的邏輯。同上,這裡的函數並不特指全局對象Function。
函數在JS這個Prototype語言中可以看作是面向對象語言的類,可以用它來構造對象實例。既然函數可以看作是類,所以每一個函數可以看作是一種擴展數據類型。

內置數據類型(內置對象)
Function: 函數類型的用戶接口。
Object: 對象類型的用戶接口。
Boolean, Number, String: 分別為這三種簡單數值類型的對象包裝器,對象包裝在概念上有點類似C#中的Box/Unbox。
Date, Array, RegExp: 可以把它們看作是幾種內置的擴展數據類型。

首先,Function, Object, Boolean, Number, String, Date, Array, RegExp等都是JavaScript語言的內置對象,它們都可以看作是函數的派生類型,例如Number instanceof Function為true,Number instanceof Object為true。在這個意義上,可以將它們跟用戶定義的函數等同看待。
其次,它們各自可以代表一種數據類型,由JS引擎用native code或內置的JS代碼實現,是暴露給開發者對這些內置數據類型進行操作的接口。在這個意義上,它們都是一種抽象的概念,後面隱藏了具體的實現機制。
在每一個提到Number, Function等單詞的地方,應該迅速的在思維中將它們實例化為上面的兩種情況之一。

數據類型實現模型描述

Build-in *** data structure: 指JS內部用於實現***類型的數據結構,這些結構我們基本上無法直接操作。
Build-in *** object: 指JS內置的Number, String, Boolean等這些對象,這是JS將內部實現的數據類型暴露給開發者使用的接口。
Build-in *** constructor: 指JS內置的一些構造器,用來構造相應類型的對象實例。它們被包裝成函數對象暴露出來,例如我們可以使用下面的方法訪問到這些函數對象:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
//access the build-in number constructor
var number = new Number(123);
var numConstructor1 = number.constructor; //or
var numConstructor2 = new Object(123).constructor;
//both numConstructor1 and numConstructor2 are the build-in Number constructor
numConstructor1 == numConstructor2 //result: true
//access the build-in object constructor
var objConstructor1 = {}.constructor; //or
var objConstructor2 = new Object().constructor;
//both objConstructor1 and objConstructor2 are the build-in Object constructor
objConstructor1==objConstructor2 //result: true

具體實現上,上圖中橫向之間可能也存在關聯,例如對於build-in data structure和constructor,Function、 Date、 Array、 RegExp等都可以繼承Object的結構而實現,但這是具體實現相關的事情了。

關於簡單數值類型的對象化
這是一個細微的地方,下面描述對於Boolean, String和Number這三種簡單數值類型都適用,以Number為例說明。
JS規范要求: 使用var num1=123;這樣的代碼,直接返回基本數據類型,就是說返回的對象不是派生自Number和Object類型,用num1 instanceof Object測試為false;使用new關鍵字創建則返回Number類型,例如var num2=new Number(123); num2 instanceof Number為true。
將Number當作函數調用,返回結果會轉換成簡單數值類型。下面是測試代碼:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
var num1 = new Number(123); //num1 derived from Number & Object
num1 instanceof Number //result: true
num1 instanceof Object //result: true
//convert the num1 from Number type to primitive type, so it's no longer an instance of Number or Object
num1 = Number(num1);
num1 instanceof Number //result: false
num1 instanceof Object //result: false
var num2 = 123; //num2 is a primitive type
num2 instanceof Number //result: false
num2 instanceof Object //result: false

雖然我們得到了一個簡單數值類型,但它看起來仍然是一個JS Object對象,具有Object以及相應類型的所有屬性和方法,使用上基本沒有差別,唯一不同之處是instanceof的測試結果。

Prototype繼承
Prototype
每個對象都有一個[[Prototype]]的內部屬性,它的值為null或者另外一個對象。函數對象都有一個顯示的prototype屬性,它並不是內部[[Prototype]]屬性。不同的JS引擎實現者可以將內部[[Prototype]]屬性命名為任何名字,並且設置它的可見性,只在JS引擎內部使用。雖然無法在JS代碼中訪問到內部[[Prototype]](FireFox中可以,名字為__proto__因為Mozilla將它公開了),但可以使用對象的isPrototypeOf()方法進行測試,注意這個方法會在整個Prototype鏈上進行判斷。
使用obj.propName訪問一個對象的屬性時,按照下面的步驟進行處理(假設obj的內部[[Prototype]]屬性名為__proto__):
1. 如果obj存在propName屬性,返回屬性的值,否則
2. 如果obj.__proto__為null,返回undefined,否則
3. 返回obj.__proto__.propName
調用對象的方法跟訪問屬性搜索過程一樣,因為方法的函數對象就是對象的一個屬性值。
提示: 上面步驟中隱含了一個遞歸過程,步驟3中obj.__proto__是另外一個對象,同樣將采用1, 2, 3這樣的步驟來搜索propName屬性。

例如下圖所示,object1將具備屬性prop1, prop2, prop3以及方法fn1, fn2, fn3。圖中虛線箭頭表示prototype鏈。

這就是基於Prototype的繼承和共享。其中object1的方法fn2來自object2,概念上即object2重寫了object3的方法fn2。
JavaScript對象應當都通過prototype鏈關聯起來,最頂層是Object,即對象都派生自Object類型。

類似C++等面向對象語言用類(被抽象了的類型)來承載方法,用對象(實例化對象)承載屬性,Prototype語言只用實例化的對象來承載方法和屬性。本質區別是前者基於內存結構的描述來實現繼承,後者基於具體的內存塊實現。

對象創建過程
JS中只有函數對象具備類的概念,因此要創建一個對象,必須使用函數對象。函數對象內部有[[Construct]]方法和[[Call]]方法,[[Construct]]用於構造對象,[[Call]]用於函數調用,只有使用new操作符時才觸發[[Construct]]邏輯。
var obj=new Object(); 是使用內置的Object這個函數對象創建實例化對象obj。var obj={};和var obj=[];這種代碼將由JS引擎觸發Object和Array的構造過程。function fn(){}; var myObj=new fn();是使用用戶定義的類型創建實例化對象。

new Fn(args)的創建過程如下(即函數對象的[[Construct]]方法處理邏輯,對象的創建過程)。另外函數對象本身的創建過程(指定義函數或者用Function創建一個函數對象等方式)雖然也使用了下面的處理邏輯,但有特殊的地方,後面再描述。
1. 創建一個build-in object對象obj並初始化
2. 如果Fn.prototype是Object類型,則將obj的內部[[Prototype]]設置為Fn.prototype,否則obj的[[Prototype]]將為其初始化值(即Object.prototype)
3. 將obj作為this,使用args參數調用Fn的內部[[Call]]方法
3.1 內部[[Call]]方法創建當前執行上下文
3.2 調用F的函數體
3.3 銷毀當前的執行上下文
3.4 返回F函數體的返回值,如果F的函數體沒有返回值則返回undefined
4. 如果[[Call]]的返回值是Object類型,則返回這個值,否則返回obj
注意步驟2中, prototype指對象顯示的prototype屬性,而[[Prototype]]則代表對象內部Prototype屬性(隱式的)。
構成對象Prototype鏈的是內部隱式的[[Prototype]],而並非對象顯示的prototype屬性。顯示的prototype只有在函數對象上才有意義,從上面的創建過程可以看到,函數的prototype被賦給派生對象隱式[[Prototype]]屬性,這樣根據Prototype規則,派生對象和函數的prototype對象之間才存在屬性、方法的繼承/共享關系。

用代碼來做一些驗證:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
function fn(){}
//the value of implicit [[Prototype]] property of those objects derived from fn will be assigned to fn.prototype
fn.prototype={ attr1:"aaa", attr2:"bbb"};
var obj=new fn();
document.write(obj.attr1 + "<br />"); //result: aaa
document.write(obj.attr2 + "<br />"); //result: bbb
document.write(obj instanceof fn); //result: true
document.write("<br />");
//I change the prototype of fn here, so by the algorithm of Prototype the obj is no longer the instance of fn,
//but this won't affect the obj and its [[Prototype]] property, and the obj still has attr1 and attr2 properties
fn.prototype={};
document.write(obj.attr1 + "<br />"); //result: aaa
document.write(obj.attr2 + "<br />"); //result: bbb
document.write(obj instanceof fn); //result: false關於創建過程返回值的驗證:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
function fn(){
//according to step 4 described above,
//the new fn() operation will return the object { attr1: 111, attr2: 222 }, it's not an instance of fn!
return { attr1: 111, attr2: 222 };
}
fn.prototype={ attr1:"aaa", attr2:"bbb"};
var obj=new fn();
document.write(obj.attr1 + "<br />"); //result: 111
document.write(obj.attr2 + "<br />"); //result: 222
document.write(obj instanceof fn); //result: false

做個練習
經過上面的理解應,請寫出下面這幅圖的實現代碼。圖中CF是一個函數,Cfp是CF的prototype對象,cf1, cf2, cf3, cf4, cf5都是CF的實例對象。虛線箭頭表示隱式Prototype關系,實線箭頭表示顯示prototype關系。

供參考的實現方案:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
function CF(q1, q2){
this.q1=q1;
this.q2=q2;
}
CF.P1="P1 in CF";
CF.P2="P2 in CF";
function Cfp(){
this.CFP1="CFP1 in Cfp";
}
CF.prototype=new Cfp();
var cf1=new CF("aaa", "bbb");
document.write(cf1.CFP1 + "<br />"); //result: CFP1 in Cfp
document.write(cf1.q1 + "<br />"); //result: aaa
document.write(cf1.q2 + "<br />"); //result: bbb

本地屬性與繼承屬性
對象通過隱式Prototype鏈能夠實現屬性和方法的繼承,但prototype也是一個普通對象,就是說它是一個普通的實例化的對象,而不是純粹抽象的數據結構描述。所以就有了這個本地屬性與繼承屬性的問題。
首先看一下設置對象屬性時的處理過程。JS定義了一組attribute,用來描述對象的屬性property,以表明屬性property是否可以在JavaScript代碼中設值、被for in枚舉等。
obj.propName=value的賦值語句處理步驟如下:
1. 如果propName的attribute設置為不能設值,則返回
2. 如果obj.propName不存在,則為obj創建一個屬性,名稱為propName
3. 將obj.propName的值設為value
可以看到,設值過程並不會考慮Prototype鏈,道理很明顯,obj的內部[[Prototype]]是一個實例化的對象,它不僅僅向obj共享屬性,還可能向其它對象共享屬性,修改它可能影響其它對象。
用上面CF, Cfp的示例來說明,實例對象cf1具有本地屬性q1, q2以及繼承屬性CFP1,如果執行cf1.CFP1="",那麼cf1就具有本地屬性CFP1了,測試結果如下:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
var cf1=new CF("aaa", "bbb");
var cf2=new CF(111, 222);
document.write(cf1.CFP1 + "<br />"); //result: CFP1 in Cfp
document.write(cf2.CFP1 + "<br />"); //result: CFP1 in Cfp
//it will result in a local property in cf1
cf1.CFP1="new value for cf1";
//changes on CF.prototype.CFP1 will affect cf2 but not cf1, because there's already a local property with
//the name CFP1 in cf1, but no such one in cf2
CF.prototype.CFP1="new value for Cfp";
document.write(cf1.CFP1 + "<br />"); //result: new value for cf1
document.write(cf2.CFP1 + "<br />"); //result: new value for Cfp

語義上的混亂?
還是使用上面CF, Cfp示例的場景。
根據Prototype的機制,我們可以說對象cf1, cf2等都繼承了對象Cfp的屬性和方法,所以應該說他們之間存在繼承關系。屬性的繼承/共享是沿著隱式Prototype鏈作用的,所以繼承關系也應當理解為沿著這個鏈。
我們再看instanceOf操作,只有cf1 instanceOf CF才成立,我們說cf1是CF的實例對象,CF充當了類的角色,而不會說cf1是Cfp的實例對象,這樣我們應當說cf1繼承自CF? 但CF充當的只是一個第三方工廠的角色,它跟cf1之間並沒有屬性繼承這個關系。
把CF, Cfp看作一個整體來理解也同樣牽強。

Prototype就是Prototype,沒有必要強把JavaScript與面向對象概念結合起來, JavaScript只具備有限的面向對象能力,從另外的角度我們可以把它看成函數語言、動態語言,所以它是吸收了多種語言特性的精簡版。

對象模型
Where are we?
1. 了解了JavaScript的數據類型,清楚了象Number這樣的系統內置對象具有多重身份: a)它們本身是一個函數對象,只是由引擎內部實現而已,b)它們代表一種數據類型,我們可以用它們定義、操作相應類型的數據,c)在它們背後隱藏了引擎的內部實現機制,例如內部的數據結構、各種被包裝成了JavaScript對象的構造器等。
2. 了解了Prototype機制,知道對象是如何通過它們繼承屬性和方法,知道了在創建對象過程中JS引擎內部是如何設置Prototype關系的。

接下來對用戶自定義函數對象本身的創建過程進行了解之後,我們就可以對JavaScript的對象模型來一個整體性的overview了。

函數對象創建過程
JavaScript代碼中定義函數,或者調用Function創建函數時,最終都會以類似這樣的形式調用Function函數:var newFun=Function(funArgs, funBody); 。創建函數對象的主要步驟如下:
1. 創建一個build-in object對象fn
2. 將fn的內部[[Prototype]]設為Function.prototype
3. 設置內部的[[Call]]屬性,它是內部實現的一個方法,處理邏輯參考對象創建過程的步驟3
4. 設置內部的[[Construct]]屬性,它是內部實現的一個方法,處理邏輯參考對象創建過程的步驟1,2,3,4
5. 設置fn.length為funArgs.length,如果函數沒有參數,則將fn.length設置為0
6. 使用new Object()同樣的邏輯創建一個Object對象fnProto
7. 將fnProto.constructor設為fn
8. 將fn.prototype設為fnProto
9. 返回fn
步驟1跟步驟6的區別為,步驟1只是創建內部用來實現Object對象的數據結構(build-in object structure),並完成內部必要的初始化工作,但它的[[Prototype]]、[[Call]]、[[Construct]]等屬性應當為null或者內部初始化值,即我們可以理解為不指向任何對象(對[[Prototype]]這樣的屬性而言),或者不包含任何處理(對[[Call]]、[[Construct]]這樣的方法而言)。步驟6則將按照前面描述的對象創建過程創建一個新的對象,它的[[Prototype]]等被設置了。
從上面的處理步驟可以了解,任何時候我們定義一個函數,它的prototype是一個Object實例,這樣默認情況下我們創建自定義函數的實例對象時,它們的Prototype鏈將指向Object.prototype。
另外,Function一個特殊的地方,是它的[[Call]]和[[Construct]]處理邏輯一樣。

JavaScript對象模型

紅色虛線表示隱式Prototype鏈。
這張對象模型圖中包含了太多東西,不少地方需要仔細體會,可以寫些測試代碼進行驗證。徹底理解了這張圖,對JavaScript語言的了解也就差不多了。下面是一些補充說明:
1. 圖中有好幾個地方提到build-in Function constructor,這是同一個對象,可以測試驗證:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
Function==Function.constructor //result: true
Function==Function.prototype.constructor //result: true
Function==Object.constructor //result: true
//Function also equals to Number.constructor, String.constructor, Array.constructor, RegExp.constructor, etc.
function fn(){}
Function==fn.constructor //result: true這說明了幾個問題: Function指向系統內置的函數構造器(build-in Function constructor);Function具有自舉性;系統中所有函數都是由Function構造。

2. 左下角的obj1, obj2...objn范指用類似這樣的代碼創建的對象: function fn1(){}; var obj1=new fn1();
這些對象沒有本地constructor方法,但它們將從Prototype鏈上得到一個繼承的constructor方法,即fn.prototype.constructor,從函數對象的構造過程可以知道,它就是fn本身了。
右下角的obj1, obj2...objn范指用類似這樣的代碼創建的對象: var obj1=new Object();或var obj1={};或var obj1=new Number(123);或obj1=/\w+/;等等。所以這些對象Prototype鏈的指向、從Prototype鏈繼承而來的constructor的值(指它們的constructor是build-in Number constructor還是build-in Object constructor等)等依賴於具體的對象類型。另外注意的是,var obj=new Object(123);這樣創建的對象,它的類型仍然是Number,即同樣需要根據參數值的類型來確定。
同樣它們也沒有本地constructor,而是從Prototype鏈上獲得繼承的constructor方法,即build-in *** constructor,具體是哪一個由數據類型確定。

3. 關於圖中Prototype鏈的補充說明:
Object.prototype是整個鏈的終結點,它的內部[[Prototype]]為null。
所有函數的Prototype鏈都指向Function.prototype。
Function的Prototype鏈指向Function.prototype,這是規范要求的,因為設計者將Function設計為具有自舉性。Function的Prototype鏈這樣設計之後,Function.constructor==Function, Function instanceOf Function都為true。另外Function已經是最頂層的構造器,但Function本身也是一個函數對象,它必然是由某個東西創建出來的,這樣自舉在語義上合情合理。
Function.prototype的Prototype鏈指向Object.prototype,這也是規范強制要求的。首先Function.prototype是Function的一個實例對象(typeof Function.prototype可以知道它是一個Function,instanceOf無法通過測試,因為Prototype鏈在內部被額外設置了),所以按照Prototype的規則,Function.prototype的內部[[Prototype]]值應當為Function.prototype這個對象,即它的Prototype鏈指向自己本身。這樣一方面在Prototype鏈上造成一個死循環,另一方面它本身成為了一個終結點,結果就是所有函數對象將不是派生自Object了。加上這個強制要求之後,Prototype鏈只有唯一的一個終結點。

4. 因為Function.prototype是一個函數對象,所以它應當具有顯示的prototype屬性,即Function.prototype.prototype,但只有FireFox中可以訪問到,IE、Opera、Safari都無法訪問。所以圖中用了個表示不存在的符號。

5. 用戶自定義函數(user defined functions)默認情況下[[Prototype]]值是Object.prototype,即它的隱式Prototype鏈指向Object.prototype,所以圖中就這樣表示了,但並不代表總是這樣,當用戶設置了自定義函數的prototype屬性之後,情況就不同了。

執行模型
執行上下文(Execution Context)簡介
JavaScript代碼運行的地方都存在執行上下文,它是一個概念,一種機制,用來完成JavaScript運行時作用域、生存期等方面的處理。執行上下文包括Variable Object、Variable Instatiation、Scope/Scope Chain等概念,在不同的場景/執行環境下,處理上存在一些差異,下面先對這些場景進行說明。

函數對象分為用戶自定義函數對象和系統內置函數對象,對於用戶自定義函數對象將按照下面描述的機制進行處理,但內置函數對象與具體實現相關,ECMA規范對它們執行上下文的處理沒有要求,即它們基本不適合本節描述的內容。

執行的JavaScript代碼分三種類型,後面會對這三種類型處理上不同的地方進行說明:
1. Global Code,即全局的、不在任何函數裡面的代碼,例如一個js文件、嵌入在HTML頁面中的js代碼等。
2. Eval Code,即使用eval()函數動態執行的JS代碼。
3. Function Code,即用戶自定義函數中的函數體JS代碼。

基本原理
在用戶自定義函數中,可以傳入參數、在函數中定義局部變量,函數體代碼可以使用這些入參、局部變量。背後的機制是什麼樣呢?
當JS執行流進入函數時,JavaScript引擎在內部創建一個對象,叫做Variable Object。對應函數的每一個參數,在Variable Object上添加一個屬性,屬性的名字、值與參數的名字、值相同。函數中每聲明一個變量,也會在Variable Object上添加一個屬性,名字就是變量名,因此為變量賦值就是給Variable Object對應的屬性賦值。在函數中訪問參數或者局部變量時,就是在variable Object上搜索相應的屬性,返回其值。
一般情況下Variable Object是一個內部對象,JS代碼中無法直接訪問。規范中對其實現方式也不做要求,因此它可能只是引擎內部的一種數據結構。

大致處理方式就這樣,但作用域的概念不只這麼簡單,例如函數體中可以使用全局變量、函數嵌套定義時情況更復雜點。這些情況下怎樣處理?JavaScript引擎將不同執行位置上的Variable Object按照規則構建一個鏈表,在訪問一個變量時,先在鏈表的第一個Variable Object上查找,如果沒有找到則繼續在第二個Variable Object上查找,直到搜索結束。這就是Scope/Scope Chain的大致概念。

下面是各個方面詳細的處理。

Global Object
JavaScript的運行環境都必須存在一個唯一的全局對象-Global Object,例如HTML中的window對象。Global Object是一個宿主對象,除了作為JavaScript運行時的全局容器應具備的職責外,ECMA規范對它沒有額外要求。它包Math、String、Date、parseInt等JavaScript中內置的全局對象、函數(都作為Global Object的屬性),還可以包含其它宿主環境需要的一些屬性。

Variable Object
上面簡述了Variable Object的基本概念。創建Variable Object,將參數、局部變量設置為Variable Object屬性的處理過程叫做Variable Instatiation-變量實例化,後面結合Scope Chain再進行詳細說明。

Global Code
Variable Object就是Global Object,這是Variable Object唯一特殊的地方(指它是內部的無法訪問的對象而言)。
var globalVariable = "WWW";
document.write(window.globalVariable); //result: WWW上面代碼在Global Code方式下運行,根據對Variable Object的處理,定義變量globalVariable時就會在Global Object(即window)對象上添加這個屬性,所以輸出是WWW這個值。

Function Code
Variable Object也叫做Activation Object(因為有一些差異存在,所以規范中重新取一個名字以示區別,Global Code/Eval Code中叫Variable Object,Function Code中就叫做Activation Object)。
每次進入函數執行都會創建一個新的Activation Object對象,然後創建一個arguments對象並設置為Activation Object的屬性,再進行Variable Instantiation處理。
在退出函數時,Activation Object會被丟棄(並不是內存釋放,只是可以被垃圾回收了)。

附arguments對象的屬性:
length: 為實際傳入參數的個數。注意,參考函數對象創建過程,函數對象上的length為函數定義時要求的參數個數;
callee: 為執行的函數對象本身。目的是使函數對象能夠引用自己,例如需要遞歸調用的地方。
function fnName(...) { ... }這樣定義函數,它的遞歸調用可以在函數體內使用fnName完成。var fn=function(...) { ... }這樣定義匿名函數,在函數體內無法使用名字引用自己,通過arguments.callee就可以引用自己而實現遞歸調用。
參數列表: 調用者實際傳入的參數列表。這個參數列表提供一個使用索引訪問實際參數的方法。Variable Instantiation處理時會在Activation Object對象上添加屬性,前提是函數聲明時有指定參數列表。如果函數聲明中不給出參數列表,或者實際調用參數個數與聲明時的不一樣,可以通過arguments訪問各個參數。

arguments中的參數列表與Activation Object上的參數屬性引用的是相同的參數對象(如果修改,在兩處都會反映出來)。規范並不要求arguments是一個數組對象,下面是一個測試:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
var argumentsLike = { 0: "aaa", 1: 222, 2: "WWW", length: 3, callee: function() { } };
document.write(argumentsLike[2] + "<br />"); //result: WWW
document.write(argumentsLike[1] + "<br />"); //result: 222
//convert the argumentsLike to an Array object, just as we can do this for the arguments property
var array = [].slice.apply(argumentsLike);
document.write(array instanceof Array); //result: true
document.write("<br />");
document.write(array.reverse().join("|")); //result: WWW|222|aaa
Eval Code
Variable Object就是調用eval時當前執行上下文中的Variable Object。在Global Code中調用eval函數,它的Variable Object就是Global Object;在函數中調用eval,它的Variable Object就是函數的Activation Object。
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
function fn(arg){
var innerVar = "variable in function";
eval(' \
var evalVar = "variable in eval"; \
document.write(arg + "<br />"); \
document.write(innerVar + "<br />"); \
');
document.write(evalVar);
}
fn("arguments for function");

輸出結果是:
arguments for function
variable in function
variable in eval
說明: eval調用中可以訪問函數fn的參數、局部變量;在eval中定義的局部變量在函數fn中也可以訪問,因為它們的Varible Object是同一個對象。

Scope/Scope Chain
首先Scope Chain是一個類似鏈表/堆棧的結構,裡面每個元素基本都是Variable Object/Activation Object。
其次存在執行上下文的地方都有當前Scope Chain,可以理解為Scope Chain就是執行上下文的具體表現形式。

Global Code
Scope Chain只包含一個對象,即Global Object。在開始JavaScript代碼的執行之前,引擎會創建好這個Scope Chain結構。

Function Code
函數對象在內部都有一個[[Scope]]屬性,用來記錄該函數所處位置的Scope Chain。
創建函數對象時,引擎會將當前執行環境的Scope Chain傳給Function的[[Construct]]方法。[[Construct]]會創建一個新的Scope Chain,內容與傳入的Scope Chain完全一樣,並賦給被創建函數的內部[[Scope]]屬性。在前面函數對象創建過程一節中,這個處理位於步驟4和5之間。
進入函數調用時,也會創建一個新的Scope Chain,包括同一個函數的遞歸調用,退出函數時這個Scope Chain被丟棄。新建的Scope Chain第一個對象是Activation Object,接下來的內容與內部[[Scope]]上存儲的Scope Chain內容完全一樣。

Eval Code
進入Eval Code執行時會創建一個新的Scope Chain,內容與當前執行上下文的Scope Chain完全一樣。

實例說明
Scope Chain的原理就上面這些,必須結合JS代碼的執行、Variable Instantiation的細節處理,才能理解上面這些如何產生作用,下面用一個簡單的場景來綜合說明。假設下面是一段JavaScript的Global Code:
復制代碼 代碼如下:
var outerVar1="variable in global code";
function fn1(arg1, arg2){
var innerVar1="variable in function code";
function fn2() { return outerVar1+" - "+innerVar1+" - "+" - "+(arg1 + arg2); }
return fn2();
}
var outerVar2=fn1(10, 20);

執行處理過程大致如下:
1. 初始化Global Object即window對象,Variable Object為window對象本身。創建Scope Chain對象,假設為scope_1,其中只包含window對象。
2. 掃描JS源代碼(讀入源代碼、可能有詞法語法分析過程),從結果中可以得到定義的變量名、函數對象。按照掃描順序:
2.1 發現變量outerVar1,在window對象上添加outerVar1屬性,值為undefined;
2.2 發現函數fn1的定義,使用這個定義創建函數對象,傳給創建過程的Scope Chain為scope_1。將結果添加到window的屬性中,名字為fn1,值為返回的函數對象。注意fn1的內部[[Scope]]就是scope_1。另外注意,創建過程並不會對函數體中的JS代碼做特殊處理,可以理解為只是將函數體JS代碼的掃描結果保存在函數對象的內部屬性上,在函數執行時再做進一步處理。這對理解Function Code,尤其是嵌套函數定義中的Variable Instantiation很關鍵;
2.3 發現變量outerVar2,在window對象上添加outerVar2屬性,值為undefined;
3. 執行outerVar1賦值語句,賦值為"variable in global code"。
4. 執行函數fn1,得到返回值:
4.1 創建Activation Object,假設為activation_1;創建一個新的Scope Chain,假設為scope_2,scope_2中第一個對象為activation_1,第二個對象為window對象(取自fn1的[[Scope]],即scope_1中的內容);
4.2 處理參數列表。在activation_1上設置屬性arg1、arg2,值分別為10、20。創建arguments對象並進行設置,將arguments設置為activation_1的屬性;
4.3 對fn1的函數體執行類似步驟2的處理過程:
4.3.1 發現變量innerVar1,在activation_1對象上添加innerVar1屬性,值為undefine;
4.3.2 發現函數fn2的定義,使用這個定義創建函數對象,傳給創建過程的Scope Chain為scope_2(函數fn1的Scope Chain為當前執行上下文的內容)。將結果添加到activation_1的屬性中,名字為fn2,值為返回的函數對象。注意fn2的內部[[Scope]]就是scope_2;
4.4 執行innerVar1賦值語句,賦值為"variable in function code"。
4.5 執行fn2:
4.5.1 創建Activation Object,假設為activation_2;創建一個新的Scope Chain,假設為scope_3,scope_3中第一個對象為activation_2,接下來的對象依次為activation_1、window對象(取自fn2的[[Scope]],即scope_2);
4.5.2 處理參數列表。因為fn2沒有參數,所以只用創建arguments對象並設置為activation_2的屬性。
4.5.3 對fn2的函數體執行類似步驟2的處理過程,沒有發現變量定義和函數聲明。
4.5.4 執行函數體。對任何一個變量引用,從scope_3上進行搜索,這個示例中,outerVar1將在window上找到;innerVar1、arg1、arg2將在activation_1上找到。
4.5.5 丟棄scope_3、activation_2(指它們可以被垃圾回收了)。
4.5.6 返回fn2的返回值。
4.6 丟棄activation_1、scope_2。
4.7 返回結果。
5. 將結果賦值給outerVar2。

其它情況下Scope Chain、Variable Instantiation處理類似上面的過程進行分析就行了。

根據上面的實例說明,就可以解釋下面這個測試代碼的結果:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
function fn(obj){
return {
//test whether exists a local variable "outerVar" on obj
exists: Object.prototype.hasOwnProperty.call(obj, "outerVar"),
//test the value of the variable "outerVar"
value: obj.outerVar
};
}
var result1 = fn(window);
var outerVar = "WWW";
var result2 = fn(window);

document.write(result1.exists + " " + result1.value); //result: true undefined
document.write("<br />");
document.write(result2.exists + " " + result2.value); //result: true WWWresult1調用的地方,outerVar聲明和賦值的語句還沒有被執行,但是測試結果window對象已經擁有一個本地屬性outerVar,其值為undefined。result2的地方outerVar已經賦值,所以window.outerVar的值已經有了。實際使用中不要出現這種先使用,後定義的情況,否則某些情況下會有問題,因為會涉及到一些規范中沒有提及,不同廠商實現方式上不一致的地方。

一些特殊處理
1. with(obj) { ... }這個語法的實現方式,是在當前的Scope Chain最前面位置插入obj這個對象,這樣就會先在obj上搜索是否有相應名字的屬性存在。其它類似的還有catch語句。
2. 前面對arguments對象的詳細說明中,提到了對函數遞歸調用的支持問題,了解到了匿名函數使用arguments.callee來實現引用自己,而命名函數可以在函數體內引用自己,根據上面Scope Chain的工作原理我們還無法解釋這個現象,因為這裡有個特殊處理。
任何時候創建一個命名函數對象時,JavaScript引擎會在當前執行上下文Scope Chain的最前面插入一個對象,這個對象使用new Object()方式創建,並將這個Scope Chain傳給Function的構造函數[[Construct]],最終創建出來的函數對象內部[[Scope]]上將包含這個object對象。創建過程返回之後,JavaScript引擎在object上添加一個屬性,名字為函數名,值為返回的函數對象,然後從當前執行上下文的Scope Chain中移除它。這樣函數對象的Scope Chain中第一個對象就是對自己的引用,而移除操作則確保了對函數對象創建處Scope Chain的恢復。

this關鍵字處理
執行上下文包含的另一個概念是this關鍵字。
Global Code中this關鍵字為Global Object;函數調用時this關鍵字為調用者,例如obj1.fn1(),在fn1中this對象為obj1;Eval Code中this關鍵字為當前執行上下文的Variable Object。

在函數調用時,JavaScript提供一個讓用戶自己指定this關鍵字值的機會,即每個函數都有的call、apply方法。例如:
fn1.call(obj1, arg1, arg2, ...)或者fn1.apply(obj1, argArray),都是將obj1作為this關鍵字,調用執行fn1函數,後面的參數都作為函數fn1的參數。如果obj1為null或undefined,則Global Object將作為this關鍵字的值;如果obj1不是Object類型,則轉化為Object類型。它們之間的唯一區別在於,apply允許以數組的方式提供各個參數,而call方法必須一個一個參數的給。
前面的測試示例代碼中有多處運用到了這個方法。例如window對象並沒有hasOwnProperty方法,使用Object.prototype.hasOwnProperty.call(window, "propertyName")也可以測試它是否擁有某個本地屬性。

JavaScript中的閉包Closures
示例:
復制代碼 代碼如下:
//Passed in FF2.0, IE7, Opera9.25, Safari3.0.4
function outer(){
var a="aaa";
var b="bbb";
return function(){ return a + " " + b; };
}
var inner=outer();
document.write(inner());outer返回的是一個內嵌函數,內嵌函數使用了outer的局部變量a和b。照理outer的局部變量在返回時就超出了作用域因此inner()調用無法使用才對。這就是閉包Closure,即函數調用返回了一個內嵌函數,而內嵌函數引用了外部函數的局部變量、參數等這些應當被關閉(Close)了的資源。

根據前面Scope Chain的理解可以解釋,返回的內嵌函數已經持有了構造它時的Scope Chain,雖然outer返回導致這些對象超出了作用域、生存期范圍,但JavaScript使用自動垃圾回收來釋放對象內存: 按照規則定期檢查,對象沒有任何引用才被釋放。因此上面的代碼能夠正確運行。
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