JavaScript 核心

作者: Transnet2014 | 来源:发表于2017-04-18 18:14 被阅读34次

    一门语言,无论是机器语言,还是人类语言。在学习的时候,我们从入门到精通会在以下几个角度做分别的深入:

    • 词法
    • 语法
    • 句法

    对于 JavaScript核心而言,有些人喜欢将 ECMAScript 看作是 JavaScript 的词法核心,规定了其内置的语言特性,关键词和基本逻辑的构造过程。
    这些基本句法相对固定,加之在日常开发中我们反复练习,并无太多出入之分。区别大多在于孰能生巧记得住和光说不练假把式。而与之相对的,围绕对象展开的 JavaScript 语言特性部分,结合了面向对象的构造过程,引入大量中英文互译中模棱两可的概念。导致部分工程师并不知其所以然。
    JavaScript 每一次进步,都值得一线工程师来修正处于语言特性核心的东西。在这篇之前,相关的知识碎片化严重。
    说到核心,可以理解为精粹,当然更重要的是中心理论中的重点难点。

    [TOC]

    • 作用域链
    • 闭包
    • this
    • 执行上下文
    • 对象
    • 变量对象
    • 活动对象
    • 原型链
    • 继承

    理解这些关键词之前,首先需要明白两件事

    • JavaScript 没有类的概念,所以也没有类概念中的封装,继承,多态
    • 引入与类相似的概念的目的,是为了实现代码重用

    对象

    对象是 JavaScript 中的引用类型。

    JavaScript中,一个对象就是一个属性和方法的集合,每一个对象都拥有一个 原型对象 ,其本身也是个对象。

    构造一个对象常见方式有三种:对象字面直接量,使用 new 关键字构建,使用Object.create()方法。
    为了优化构造对象的过程(解决对象的来源,对象构造的重复问题,对象构造的重用性问题)引入一部分设计模式

    • 工厂模式(P 批量构造 N 看不出来源)
    • 构造函数(P 声明来源 N 资源浪费)
    • 原型模式(P 实现重用 N 相互影响)

    拿字面直接量方式构造来说明原型对象的存在。

    var foo = {
      x: 10,
      y:20
    }
    

    就构成了如下对象与对象所具有的原型对象的关联关系。如图(1)

    对象及其所具有的原型对象

    其中 __proto__ 已被各大浏览器弃用,此属性的值用来存储内部指向自己所对应原型对象的指针。
    原型对象有什么用呢?我们用原型链来解释。

    原型链

    原型对象也是对象,也拥有自己的 __proto__ 属性指向自己的原型对象,这种串联多个原型对象的模式叫做原型链。

    原型链是用来实现继承和属性共享的有限对象链

    这里提出了 继承 的概念,如果你没有 OOP 的概念,那恭喜你了,你能很快理解这种便捷的方式和概念,如果你是 Java/PHP 出身,你直接把这里的 继承 理解为 重用吧。

    JavaScript 引入继承概念,就是为了实现属性和方法的重用。

    如果一个属性或方法在自身中无法找到,那么会进入原型链查找这个属性或方法,依次遍历整个链,第一个被查找到的将会使用
    如果没有明确的指明原型对象的指向,那么原型对象的原型指针会指向 Object 的原型对象,而后者的原型对象指针指向 null,也就是原型链的重点。

    举个 🌰,有三个对象,b,c 对 a 有不同程度继承,代码如下

    let a = {
      x: 10,
      calc(z){return this.x+this.y+z }
    }
    let b = {
      y:20,
      __proto__: a
    }
    let c = {
      y:30,
        __proto__: a
    }
    b.calc(30);//?
    c.calc(40);//?
    

    这段代码简明扼要,通过 __proto__ 代指原型链的链接过程,实际实现有所不同。由此构成了 a,b,c 之间的原型链如下图(2)

    通过原型链实现代码复用

    上述例子中,重用了很多魔术变量,实际实现继承的过程,我们对类的希望是抽象的 AST结构,拥有相同或相似的状态结构,不同的状态值和方法。于是,要引入构造函数对类进行初始化。

    构造函数

    由构造函数组成的类型,我们使用 new 关键字新建一个新的对象。用这个方式重写上边 abc 的例子,重用属性和方法的时候使用构造函数+原型模式。

    function Foo(y) { 
      this.y = y; 
    }
    Foo.prototype.x = 10;
    Foo.prototype.calculate = function (z) { return this.x + this.y + z; };
    
    var b = new Foo(20); 
    var c = new Foo(30);
    
    b.calculate(30); // ?
    c.calculate(40); // ?
    b.constructor === Foo, // ?
    c.constructor === Foo, // ?
    Foo.prototype.constructor === Foo // ?
    

    上边代码改进后,可以看到多了两个关键词,在 Foo 构造函数的原型对象中有一个 contstructor 属性指回了构造函数本身。代码逻辑图如图(3)所示

    构造函数的原型链变动

    构造函数+原型对象 合在一起,被我们称为 JavaScript 中的类。

    ES6 对类的封装过程进行了优化,引入 class extends super 等关键字,其实质还是基于原型链的委托继承又叫原型继承。

    执行上下文

    JavaScript 在 ES6之前是没有块级作用域的,基于这样的人设,每段代码都在自己的上下文环境中进行求值。此时函数作用域就被认为是局部作用域或者块级作用域。
    JavaScript 是通过栈结构来管理保存系统运行时的上下文状态转换的,称为执行上下文栈。堆栈顶部的执行上下文称为活动上下文。
    触发上下文堆栈中其他上下文的执行上下文称作 caller,被触发的执行上下文称为callee,从函数角度更容易理解,执行函数叫做 caller,函数的容器称为 callee。

    一个局部作用域生效时,将其压入执行上下文堆栈,作为活动执行上下文

    执行上下文在 JavaScript 中也被实现为对象。对象中包含追踪相关代码执行过程的属性。常见的几个属性有

    • 变量对象
    • 作用域链
    • this 指针

    变量对象

    变量对象是一个抽象概念,变量对象中存储了在当前上下文中存储的变量和函数声明。

    函数表达式不包含在变量对象之中。

    在全局执行上下文中,变量对象就是全局对象本身,考虑以下这个例子。

    var foo = 10;
    function bar() {} // function declaration, FD 
    (function baz() {}); // function expression, FE
    
    console.log( this.foo == foo); // true 
    console.log( window.bar == bar );// true 
    console.log(baz); // ReferenceError, "baz" is not defined
    

    此时,全局变量对象的数据结构如图(4)所示

    全局变量对象的数据结构

    其中函数表达式(闭包)并未进入全局变量对象,所以在全局调用也会失败。
    当一个变量对象进入执行时,称作活动对象。

    活动对象

    活动对象是特殊的变量对象,也是实际存在的对象,在函数被触发的时候创建,活动对象中默认包含 形参和arguments 对象。

    函数表达式不在变量对象中,所以也不在活动对象中

    函数在运行过程中,不仅可以使用活动对象中的属性和方法,还可以使用父容器的属性和方法。这种可以使用的实现原理就基于执行上下文的第二个属性,作用域链。

    作用域链

    作用域链是查找变量值的链式结构,是一个对象列表。其实现原理与原型链相似。

    如果一个变量在当前作用域中未找到定义,则递归上溯到父容器中查找,直到查找到作用域链的尾部。未找到返回 undefinded

    如果函数引用了一个不是当前上下文中的标识符(变量,参数,方法)那么被引用的这个标识符被称作自由变量,搜索自由变量的过程就是依次遍历作用域链的过程。

    看一个例子

    var x = 10;
    (function foo() { 
      var y = 20; 
      (function bar() { 
          var z = 30;  
          console.log(x + y + z); 
      })(); 
    })();
    

    其中三个变量 x,y,z 在调用时发现,x,y 针对 bar 而讲属于自由变量,需要搜索作用域链获取值。其搜索过程如图(5)所示。

    作用域链的查找

    当使用 with/catch 语句时,将其中的语句插入作用域链的前端,使得被插入的片段既包含proto属性又包含parent属性,原型链的查找逻辑中优先查找proto属性链。

    活动变量在函数执行完毕后,将交付垃圾回收机制回收,如果不想被回收掉。那么就需要引入闭包的概念。

    闭包

    闭包是为了让函数成为一等公民,解决函数作为参数和函数作为返回值时作用域链存活的问题。

    当函数作为参数或返回值时,函数中自由变量访问的容器函数尚可访问(未被销毁),该函数会在创建的时候,保存容器函数的作用域链。

    闭包创建的函数作用域链 = 活动对象 + 父函数作用域链

    保存是为了未来访问的时候能够访问到。此时,父函数的作用域链被调用函数冻结了,称此为静态作用域。静态作用域是一门语言能够创造闭包的必需条件,JavaScript 就具备这个条件,现在给闭包下一个准确的定义:

    闭包是一个方便查找自由变量的代码块,以块级作用域为基础构造静态作用域,以保存父容器作用域链的集合体。

    很抱歉,又说迷糊了。什么是闭包?JavaScript 中所有函数都是闭包。

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