Javascript中执行上下文与执行栈

执行上下文是当前 JavaScript 代码被解析和执行时所在环境的抽象概念。

执行上下文的类型

• 全局执行上下文：只有一个，浏览器中的全局对象就是 window 对象，this 指向这个全局对象。
• 函数执行上下文：存在无数个，只有在函数被调用的时候才会被创建，每次调用函数都会创建一个新的执行上下文。
• Eval 函数执行上下文： 指的是运行在 eval 函数中的代码，很少用而且不建议使用。

执行栈

执行栈，也叫调用栈，具有 LIFO（后进先出）结构，用于存储在代码执行期间创建的所有执行上下文。

首次运行JS代码时，会创建一个全局执行上下文并Push到当前的执行栈中。每当发生函数调用，引擎都会为该函数创建一个新的函数执行上下文并Push到当前执行栈的栈顶。

根据执行栈LIFO规则，当栈顶函数运行完成后，其对应的函数执行上下文将会从执行栈中Pop出，上下文控制权将移到当前执行栈的下一个执行上下文。

var 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');

// Inside first function
// Inside second function
// Again inside first function
// Inside Global Execution Context

image

又如有以下两段代码

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()();

他们的不同体现在执行栈的顺序上

ECStack.push(<checkscope> functionContext);
ECStack.push(<f> functionContext);
ECStack.pop();
ECStack.pop();

ECStack.push(<checkscope> functionContext);
ECStack.pop();
ECStack.push(<f> functionContext);
ECStack.pop();

执行上下文的创建

执行上下文分两个阶段创建：1）创建阶段； 2）执行阶段

ES3规范

• 1.创建变量对象VO(包括参数，函数，变量)。
• 2.创建作用域链。
• 3.确定this的值。

变量对象与活动对象

在函数上下文中，用活动对象(AO)来表示变量对象(VO)。

活动对象和变量对象的区别在于

• 1、变量对象（VO）是规范上或者是JS引擎上实现的，并不能在JS环境中直接访问。
• 2、当进入到一个执行上下文后，这个变量对象才会被激活，所以叫活动对象（AO），这时候活动对象上的各种属性才能被访问。

调用函数时，会为其创建一个Arguments对象，并自动初始化局部变量arguments，指代该Arguments对象。所有作为参数传入的值都会成为Arguments对象的数组元素。

function foo(a) {
  var b = 2;
  function c() {}
  var d = function() {};

  b = 3;
}

foo(1);

对于上面的代码，这个时候AO是

AO = {
    arguments: {
        0: 1,
        length: 1
    },
    a: 1,
    b: undefined,
    c: reference to function c(){},
    d: undefined
}

形参arguments这时候已经有赋值了，但是变量还是undefined，只是初始化的值

这段代码执行后会修改AO

AO = {
    arguments: {
        0: 1,
        length: 1
    },
    a: 1,
    b: 3,
    c: reference to function c(){},
    d: reference to FunctionExpression "d"
}

总结如下

• 1、全局上下文的变量对象初始化是全局对象
• 2、函数上下文的变量对象初始化只包括 Arguments 对象
• 3、在进入执行上下文时会给变量对象添加形参、函数声明、变量声明等初始的属性值
• 4、在代码执行阶段，会再次修改变量对象的属性值

创建作用域链。

后续博客说明

确定this的值

后续博客说明

ES5规范

• 1、确定 this 的值，也被称为 This Binding。
• 2、LexicalEnvironment（词法环境） 组件被创建。
• 3、VariableEnvironment（变量环境） 组件被创建。

ExecutionContext = {  
  ThisBinding = <this value>,     // 确定this 
  LexicalEnvironment = { ... },   // 词法环境
  VariableEnvironment = { ... },  // 变量环境
}

This Binding

• 全局执行上下文中，this 的值指向全局对象，在浏览器中this 的值指向 window对象，而在nodejs中指向这个文件的module对象。
• 函数执行上下文中，this 的值取决于函数的调用方式。具体有：默认绑定、隐式绑定、显式绑定（硬绑定）、new绑定、箭头函数，具体内容后续会详细介绍。

词法环境（Lexical Environment）

词法环境有两个组成部分

• 1、环境记录：存储变量和函数声明的实际位置
• 2、对外部环境的引用：可以访问其外部词法环境

词法环境有两种类型

• 1、全局环境：是一个没有外部环境的词法环境，其外部环境引用为 null。拥有一个全局对象（window 对象）及其关联的方法和属性（例如数组方法）以及任何用户自定义的全局变量，this 的值指向这个全局对象。
• 2、函数环境：用户在函数中定义的变量被存储在环境记录中，包含了arguments 对象。对外部环境的引用可以是全局环境，也可以是包含内部函数的外部函数环境。

直接看伪代码可能更加直观

GlobalExectionContext = {  // 全局执行上下文
  LexicalEnvironment: {       // 词法环境
    EnvironmentRecord: {        // 环境记录
      Type: "Object",              // 全局环境
      // 标识符绑定在这里 
      outer: <null>                // 对外部环境的引用
  }  
}

FunctionExectionContext = { // 函数执行上下文
  LexicalEnvironment: {       // 词法环境
    EnvironmentRecord: {        // 环境记录
      Type: "Declarative",         // 函数环境
      // 标识符绑定在这里             // 对外部环境的引用
      outer: <Global or outer function environment reference>  
  }  
}

变量环境（VariableEnvironment）

变量环境也是一个词法环境，因此它具有上面定义的词法环境的所有属性。

在 ES6 中，词法 环境和 变量 环境的区别在于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。

使用例子进行介绍

let a = 20;  
const b = 30;  
var c;

function multiply(e, f) {  
 var g = 20;  
 return e * f * g;  
}

c = multiply(20, 30);

GlobalExectionContext = {

  ThisBinding: <Global Object>,

  LexicalEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Object",  
      // 标识符绑定在这里  
      a: < uninitialized >,  
      b: < uninitialized >,  
      multiply: < func >  
    }  
    outer: <null>  
  },

  VariableEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Object",  
      // 标识符绑定在这里  
      c: undefined,  
    }  
    outer: <null>  
  }  
}

FunctionExectionContext = {  
   
  ThisBinding: <Global Object>,

  LexicalEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Declarative",  
      // 标识符绑定在这里  
      Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},  
    },  
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>  
  },

  VariableEnvironment: {  
    EnvironmentRecord: {  
      Type: "Declarative",  
      // 标识符绑定在这里  
      g: undefined  
    },  
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>  
  }  
}

执行阶段

此阶段，完成对所有变量的分配，最后执行代码。

如果 Javascript 引擎在源代码中声明的实际位置找不到 let 变量的值，那么将为其分配 undefined 值。

与上述ES3规范对活动对象的操作大同小异

变量提升

eg1:变量提升

foo;  // undefined
var foo = function () {
    console.log('foo1');
}

foo();  // foo1，foo赋值

var foo = function () {
    console.log('foo2');
}

foo(); // foo2，foo重新赋值

eg2:函数提升

foo();  // foo2
function foo() {
    console.log('foo1');
}

foo();  // foo2

function foo() {
    console.log('foo2');
}

foo(); // foo2

eg3:声明优先级，函数 > 变量

foo();  // foo2
var foo = function() {
    console.log('foo1');
}

foo();  // foo1，foo重新赋值

function foo() {
    console.log('foo2');
}

foo(); // foo1

变量提升的原因：在创建阶段，函数声明存储在变量环境中，而变量会被设置为 undefined（在 var 的情况下）或保持未初始化（在 let 和 const 的情况下）。所以这就是为什么可以在声明之前访问 var 定义的变量（尽管是 undefined ），但如果在声明之前访问 let 和 const 定义的变量就会提示引用错误的原因。这就是所谓的变量提升。