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javascript作用域鏈(Scope Chain)用法實例解析
編輯:關於JavaScript     

本文實例分析了javascript作用域鏈(Scope Chain)用法。分享給大家供大家參考,具體如下:

關於js的作用域鏈,早有耳聞,也曾看過幾篇介紹性的博文,但一直都理解的模稜兩可。近日又精心翻看了一下《悟透Javascript》這本書,覺得寫得太深刻,在“代碼的時空”一節裡有一段介紹作用域鏈的地方寥寥數語,回味無窮(其實還是理解的模稜兩可^_^)。現在整理下自己的讀書筆記,順便借鑒網上資源,寫下來。

一、從一個簡單的問題說起

下面的js代碼在頁面中運行顯示什麼結果:

var arg = 1;
function fucTest(arg) {
  alert(arg);
  var arg = 2;
  //alert(arg);
}
fucTest(10);

您的答案是什麼?沒錯,就是彈出10。我的理解是這樣的,funTest函數有一個形參arg,funTest函數傳入實參10,alert方法把10彈出就是了,囧。
好,問題又來了:

var arg = 1;
function funcTest() {
  alert(arg);
  var arg = 2;
}
arg = 10;
funcTest();

答案是什麼?如果是5年前的我,肯定不會再往下想了,還是10!這麼簡單的問題還用想什麼呀?我的理解是這樣的:funTest函數是一個無參數的函數,函數內部通過alert方法,調用外部(全局)的變量arg,在函數執行前,arg賦值為10,彈出arg值後改變arg值為2,所以彈出值為10。

真的是10嗎?是還是不是?

測試的結果:彈出“undefined”,瀑布汗.

二、理解作用域鏈,從javascript運行機制說起

1、js的運行順序

如果一個文檔流中包含多個script代碼段(用script標簽分隔的js代碼或引入的js文件),它們的運行順序是:

步驟1. 讀入第一個代碼段(js執行引擎並非一行一行地執行程序,而是一段一段地分析執行的)
步驟2. 做語法分析,有錯則報語法錯誤(比如括號不匹配等),並跳轉到步驟5
步驟3. 對var變量和function定義做“預解析”(永遠不會報錯的,因為只解析正確的聲明)
步驟4. 執行代碼段,有錯則報錯(比如變量未定義)
步驟5. 如果還有下一個代碼段,則讀入下一個代碼段,重復步驟2
步驟6. 結束

上面的分析已經足夠清楚,步驟二、三和步驟四裡的紅色字體可能是我們新手理解上的一個盲點,尤其是步驟三的“預解析”,如果不清楚什麼叫預解析,總覺得不踏實。而步驟四的“有錯則報錯”也是經常碰到的。舉例來說:

function funcTest() {
  alert(arg);
  var arg = 2;
}
funcTest();

上面這段代碼執行時,彈出“undefined”,也就是說arg沒有定義,js的變量不是不用定義也可以嗎?

2、語法分析和“預解析”

(1)、從解釋型語言的編譯過程說起

眾所周知,javascript是解釋型語言,它不同於c#和java等編譯型語言。對於傳統編譯型語言來說,編譯步驟分為:詞法分析、語法分析、語義檢查、代碼優化和字節生成;但對於解釋型語言來說,通過詞法分析和語法分析得到語法樹後,就可以開始解釋執行了。

a、詞法分析

簡單地說,詞法分析是將字符流(char stream)轉換為記號流(token stream)。
但是這個轉換過程並不是可以用一句話就可以概括的那麼簡單,我們可以試著用偽代碼理解一段簡單的程序:

代碼var result=x-y;的轉換大致可以表示如下:

NAME "result"
EQUALS
NAME "x"
MINUS
NAME "y"
SEMICOLON

b、語法分析

簡單地說,語法分析就是為了構造合法的語法分析樹,而語法分析樹可以直觀地表示出推導的過程。

那麼什麼是語法分析樹?簡單地說,就是程序推導過程的描述。但是到底什麼是語法樹,請參考專業文章,本篇略過。

c、其他

通過語法分析,構造出語法分析樹後,接下來還可能需要進一步的語義檢查。對於傳統強類型語言來說,語義檢查的主要部分是類型檢查,比如函數的實參和形參類型是否匹配等等。
結論:通過上面的分析可以看出,對於javascript引擎來說,肯定有詞法分析和語法分析,之後可能還有語義檢查、代碼優化等步驟,等這些編譯步驟完成之後(任何語言都有編譯過程,只是解釋型語言沒有編譯成二進制代碼),才會開始執行代碼。

(2)、執行過程

a、javascript的作用域機制

通過編譯,javascript代碼已經翻譯成了語法樹,然後會立刻按照語法樹執行。

進一步的執行過程,需要理解javascript的作用域機制:詞法作用域(lexcical scope)。通俗地講,就是javascript變量的作用域是在定義時決定而不是執行時決定,也就是說詞法作用域取決於源碼,編譯器通過靜態分析就能確定,因此詞法作用域也叫做靜態作用域(static scope)。但需要注意,with和eval的語義無法僅通過靜態技術實現,所以只能說javascript的作用域機制非常接近詞法作用域(lexical scope).

javascript引擎在執行每個函數實例時,都會創建一個執行環境(execution context)。執行環境中包含一個調用對象(call object), 調用對象是一個scriptObject結構(scriptObject是與函數相關的一套靜態系統,與函數實例的生命周期保持一致),用來保存內部變量表varDecls、內嵌函數表funDecls、父級引用列表upvalue等語法分析結構(注意varDecls和funDecls等信息是在語法分析階段就已經得到,並保存在語法樹中。函數實例執行時,會將這些信息從語法樹復制到scriptObject上)。

b、javascript作用域機制的實現方法

詞法作用域(lexical scope)是javascript的作用域機制,還需要理解它的實現方法,就是作用域鏈(scope chain)。作用域鏈是一個name lookup機制,首先在當前執行環境的scriptObject中尋找,沒找到,則順著upvalue到父scriptObject中尋找,一直lookup到全局調用對象(global object)。

現在回過頭來分析第二個問題:

var arg = 1;
function funcTest() {
  alert(arg);
  var arg = 2;
}
arg = 10;
funcTest();

在執行funcTest函數時,也即進入了funcTest對應的作用域,js引擎在執行時,當遇到對變量名或者函數名的使用時,會首先在當前作用域(也即funcTest對應的作用域)查找變量或者函數(顯然,arg變量在funcTest對應的作用域裡被定義為var arg=2 所以alert方法的參數采用的是當前作用域的arg,但是因為arg被定義在alert方法後,所以arg變量默認值為undefined)。當然,如果沒有找到就到上層作用域查找,依此類推(作用域范圍可以持續到javascript運行環境的根:window對象)。

最後,讓你看的更清楚,上面的代碼其實可以等價於:

var arg = 1;
function funcTest() {
  var arg; //默認值undefined
  alert(arg);
  arg = 2;
}
arg = 10;
funcTest();

c、閉包(closure)

當一個函數實例執行時,會創建或關聯到一個閉包。 (關於閉包,打算另寫一篇學習筆記)

scriptObject用來靜態保存與函數相關的變量表,閉包則在執行期動態保存這些變量表及其運行值;

閉包的生命周期有可能比函數實例長。函數實例在活動引用為空後會自動銷毀;

閉包則要等要數據引用為空後,由javascript引擎回收(有些情況下不會自動回收,就導致了內存洩漏)。

ps:關於“執行過程”這一段比較拗口,名詞很多,不過別被它們嚇住,一旦理解了執行環境(execution context)、調用對象(call object)、詞法作用域(lexical scope)、作用域鏈(scope chain)、閉包(closure)等這些概念,javascript的很多現象都能迎刃而解。

三、結語

通過第二段的分析,對照第一段筆者曾經做出的判斷(你是不是也覺得筆者曾經的分析和結論很幼稚(哪怕有時結果碰巧也對!)?!不是一般的膚淺啊,^_^),你會發現原來javascript還有這麼多“玄機”,而要真正理解精通又談何容易?先“悟透”再說吧。

希望本文所述對大家JavaScript程序設計有所幫助。

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