深入理解JavaScript的执行上下文和执行栈

【稿件】

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前言

如果你是一名 JavaScript 开发者，或者想要成为一名 JavaScript 开发者，那么你必须知道 JavaScript 程序内部的执行机制。执行上下文和执行栈是 JavaScript 中关键概念之一，是 JavaScript 难点之一。 理解执行上下文和执行栈同样有助于理解其他的 JavaScript 概念如提升机制、作用域和闭包等。本文尽可能用通俗易懂的方式来介绍这些概念。

一、执行上下文（Execution Context）

1.什么是执行上下文

简而言之，执行上下文就是当前 JavaScript 代码被解析和执行时所在环境的抽象概念， JavaScript 中运行任何的代码都是在执行上下文中运行。

2.执行上下文的类型

执行上下文总共有三种类型：

  • 全局执行上下文： 这是默认的、最基础的执行上下文。不在任何函数中的代码都位于全局执行上下文中。它做了两件事：1. 创建一个全局对象，在浏览器中这个全局对象就是 window 对象。2. 将 this 指针指向这个全局对象。一个程序中只能存在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新的执行上下文。每个函数都拥有自己的执行上下文，但是只有在函数被调用的时候才会被创建。一个程序中可以存在任意数量的函数执行上下文。每当一个新的执行上下文被创建，它都会按照特定的顺序执行一系列步骤，具体过程将在本文后面讨论。

  • Eval 函数执行上下文： 运行在 eval 函数中的代码也获得了自己的执行上下文，但由于 Javascript 开发人员不常用 eval 函数，所以在这里不再讨论。

二、执行上下文的生命周期

执行上下文的生命周期包括三个阶段：创建阶段→执行阶段→回收阶段，本文重点介绍创建阶段。

1.创建阶段

当函数被调用，但未执行任何其内部代码之前，会做以下三件事：

  • 创建变量对象：首先初始化函数的参数 arguments，提升函数声明和变量声明。下文会详细说明。

  • 创建作用域链（Scope Chain）：在执行期上下文的创建阶段，作用域链是在变量对象之后创建的。作用域链本身包含变量对象。作用域链用于解析变量。当被要求解析变量时，JavaScript 始终从代码嵌套的最内层开始，如果最内层没有找到变量，就会跳转到上一层父作用域中查找，直到找到该变量。

  • 确定 this 指向：包括多种情况，下文会详细说明。

在一段 JS 脚本执行之前，要先解析代码（所以说 JS 是解释执行的脚本语言），解析的时候会先创建一个全局执行上下文环境，先把代码中即将执行的变量、函数声明都拿出来。变量先暂时赋值为 undefined，函数则先声明好可使用。这一步做完了，然后再开始正式执行程序。

另外，一个函数在执行之前，也会创建一个函数执行上下文环境，跟全局上下文差不多，不过函数执行上下文中会多出 this arguments 和函数的参数。

2.执行阶段

执行变量赋值、代码执行。

3.回收阶段

执行上下文出栈等待虚拟机回收执行上下文。

三、变量提升和 this 指向的细节

1.变量声明提升

大部分编程语言都是先声明变量再使用，但在 JS 中，事情有些不一样：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. console.log(a)// undefined 
    2. 
  
  
  
  
  2. var a = 10 
    3.

上述代码正常输出undefined而不是报错Uncaught ReferenceError: a is not defined，这是因为声明提升（hoisting），相当于如下代码：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. var a; //声明 默认值是undefined “准备工作” 
    2. 
  
  
  
  
  2. console.log(a); 
    3. 
  
  
  
  
  3. a=10; //赋值 
    4.

2.函数声明提升

我们都知道，创建一个函数的方法有两种，一种是通过函数声明function foo(){} 另一种是通过函数表达式var foo = function(){} ,那这两种在函数提升有什么区别呢？

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. console.log(f1) // function f1(){} 
    2. 
  
  
  
  
  2. function f1() {} // 函数声明 
    3. 
  
  
  
  
  3. console.log(f2) // undefined 
    4. 
  
  
  
  
  4. var f2 = function() {} // 函数表达式 
    5.

接下来我们通过一个例子来说明这个问题：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. function test() { 
    2. 
  
  
  
  
  2.   foo(); // Uncaught TypeError "foo is not a function" 
    3. 
  
  
  
  
  3.   bar(); // "this will run!" 
    4. 
  
  
  
  
  4.   var foo = function () { // function expression assigned to local variable 'foo' 
    5. 
  
  
  
  
  5.       alert("this won't run!"); 
    6. 
  
  
  
  
  6.   } 
    7. 
  
  
  
  
  7.   function bar() { // function declaration, given the name 'bar' 
    8. 
  
  
  
  
  8.       alert("this will run!"); 
    9. 
  
  
  
  
  9.   } 
    10. 
  
  
  
  
  10. } 
    11. 
  
  
  
  
  11. test(); 
    12.

在上面的例子中，foo()调用的时候报错了，而bar能够正常调用。

我们前面说过变量和函数都会上升，遇到函数表达式 var foo = function(){}时，首先会将var foo上升到函数体顶部，然而此时的foo的值为undefined,所以执行foo()报错。

而对于函数bar(), 则是提升了整个函数，所以bar()才能够顺利执行。

有个细节必须注意：当遇到函数和变量同名且都会被提升的情况，函数声明优先级比较高，因此变量声明会被函数声明所覆盖，但是可以重新赋值。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. alert(a);//输出：function a(){ alert('我是函数') } 
    2. 
  
  
  
  
  2. function a(){ alert('我是函数') }// 
    3. 
  
  
  
  
  3. var a = '我是变量'; 
    4. 
  
  
  
  
  4. alert(a);   //输出：'我是变量' 
    5.

function 声明的优先级比 var 声明高，也就意味着当两个同名变量同时被 function 和 var 声明时，function 声明会覆盖 var 声明。

这代码等效于：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. function a(){alert('我是函数')}  
    2. 
  
  
  
  
  2. var a;   //hoisting 
    3. 
  
  
  
  
  3. alert(a);   //输出：function a(){ alert('我是函数') } 
    4. 
  
  
  
  
  4. a = '我是变量';//赋值 
    5. 
  
  
  
  
  5. alert(a);   //输出：'我是变量' 
    6.

***我们看个复杂点的例子：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. function test(arg){ 
    2. 
  
  
  
  
  2.   // 1. 形参 arg 是 "hi" 
    3. 
  
  
  
  
  3.   // 2. 因为函数声明比变量声明优先级高，所以此时 arg 是 function 
    4. 
  
  
  
  
  4.   console.log(arg);   
    5. 
  
  
  
  
  5.   var arg = 'hello'; // 3.var arg 变量声明被忽略， arg = 'hello'被执行 
    6. 
  
  
  
  
  6.   function arg(){ 
    7. 
  
  
  
  
  7. console.log('hello world')  
    8. 
  
  
  
  
  8.   } 
    9. 
  
  
  
  
  9.   console.log(arg);   
    10. 
  
  
  
  
  10. } 
    11. 
  
  
  
  
  11. test('hi'); 
    12. 
  
  
  
  
  12. /* 输出： 
    13. 
  
  
  
  
  13. function a() { 
    14. 
  
  
  
  
  14.   console.log('fun'); 
    15. 
  
  
  
  
  15.   } 
    16. 
  
  
  
  
  16. hello  
    17. 
  
  
  
  
  17. */ 
    18.

这是因为当函数执行的时候，首先会形成一个新的私有的作用域，然后依次按照如下的步骤执行：

  • 如果有形参，先给形参赋值。

  • 进行私有作用域中的预解释，函数声明优先级比变量声明高，***后者会被前者所覆盖，但是可以重新赋值。

  • 私有作用域中的代码从上到下执行。

3.确定this的指向

先搞明白一个很重要的概念 —— this 的值是在执行的时候才能确认，定义的时候不能确认！ 为什么呢 —— 因为 this 是执行上下文环境的一部分，而执行上下文需要在代码执行之前确定，而不是定义的时候。看如下例子：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. // 情况1 
    2. 
  
  
  
  
  2. function foo() { 
    3. 
  
  
  
  
  3. console.log(this.a) //1 
    4. 
  
  
  
  
  4. } 
    5. 
  
  
  
  
  5. var a = 1 
    6. 
  
  
  
  
  6. foo() 
    7. 
  
  
  
  
  7. ​ 
    8. 
  
  
  
  
  8. // 情况2 
    9. 
  
  
  
  
  9. function fn(){ 
    10. 
  
  
  
  
  10. console.log(this); 
    11. 
  
  
  
  
  11. } 
    12. 
  
  
  
  
  12. var obj={fn:fn}; 
    13. 
  
  
  
  
  13. obj.fn(); //this->obj 
    14. 
  
  
  
  
  14. ​ 
    15. 
  
  
  
  
  15. // 情况3 
    16. 
  
  
  
  
  16. function CreateJsPerson(name,age){ 
    17. 
  
  
  
  
  17. //this是当前类的一个实例p1 
    18. 
  
  
  
  
  18. this.name=name; //=>p1.name=name 
    19. 
  
  
  
  
  19. this.age=age; //=>p1.age=age 
    20. 
  
  
  
  
  20. } 
    21. 
  
  
  
  
  21. var p1=new CreateJsPerson("尹华芝",48); 
    22. 
  
  
  
  
  22. ​ 
    23. 
  
  
  
  
  23. // 情况4 
    24. 
  
  
  
  
  24. function add(c, d){ 
    25. 
  
  
  
  
  25. return this.a + this.b + c + d; 
    26. 
  
  
  
  
  26. } 
    27. 
  
  
  
  
  27. var o = {a:1, b:3}; 
    28. 
  
  
  
  
  28. add.call(o, 5, 7); // 1 + 3 + 5 + 7 = 16 
    29. 
  
  
  
  
  29. add.apply(o, [10, 20]); // 1 + 3 + 10 + 20 = 34 
    30. 
  
  
  
  
  30. ​ 
    31. 
  
  
  
  
  31. // 情况5 
    32. 
  
  
  
  
  32. 箭头函数this 
    33. 
  
  
  
  
  33.     
    34. 
  
  
  
  
  34.   let btn1 = document.getElementById('btn1'); 
    35. 
  
  
  
  
  35.   let obj = { 
    36. 
  
  
  
  
  36.       name: 'kobe', 
    37. 
  
  
  
  
  37.       age: 39, 
    38. 
  
  
  
  
  38.       getName: function () { 
    39. 
  
  
  
  
  39.           btn1.onclick = () => { 
    40. 
  
  
  
  
  40.               console.log(this);//obj 
    41. 
  
  
  
  
  41.           }; 
    42. 
  
  
  
  
  42.       } 
    43. 
  
  
  
  
  43.   }; 
    44. 
  
  
  
  
  44.   obj.getName(); 
    45. 
  
  
  
  
  45.  
    46.

接下来我们逐一解释上面几种情况

  • 对于直接调用 foo 来说，不管 foo 函数被放在了什么地方，this 一定是 window。

  • 对于 obj.foo() 来说，我们只需要记住，谁调用了函数，谁就是 this，所以在这个场景下 foo 函数中的 this 就是 obj 对象。

  • 在构造函数模式中，类中(函数体中)出现的 this.xxx=xxx 中的 this 是当前类的一个实例。

  • call、apply和bind：this 是***个参数。

  • 箭头函数 this 指向：箭头函数没有自己的 this，看其外层的是否有函数，如果有，外层函数的this就是内部箭头函数的 this，如果没有，则 this 是 window。

四、执行上下文栈（Execution Context Stack）

函数多了，就有多个函数执行上下文，每次调用函数创建一个新的执行上下文，那如何管理创建的那么多执行上下文呢？

JavaScript 引擎创建了执行上下文栈来管理执行上下文。可以把执行上下文栈认为是一个存储函数调用的栈结构，遵循先进后出的原则。

从上面的流程图，我们需要记住几个关键点：

  • JavaScript 执行在单线程上，所有的代码都是排队执行。

  • 一开始浏览器执行全局的代码时，首先创建全局的执行上下文，压入执行栈的顶部。

  • 每当进入一个函数的执行就会创建函数的执行上下文，并且把它压入执行栈的顶部。当前函数执行完成后，当前函数的执行上下文出栈，并等待垃圾回收。

  • 浏览器的 JS 执行引擎总是访问栈顶的执行上下文。

  • 全局上下文只有唯一的一个，它在浏览器关闭时出栈。

我们再来看个例子：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. var color = 'blue'; 
    2. 
  
  
  
  
  2. function changeColor() { 
    3. 
  
  
  
  
  3.   var anotherColor = 'red'; 
    4. 
  
  
  
  
  4.   function swapColors() { 
    5. 
  
  
  
  
  5.       var tempColor = anotherColor; 
    6. 
  
  
  
  
  6.       anotherColor = color; 
    7. 
  
  
  
  
  7.       color = tempColor; 
    8. 
  
  
  
  
  8.   } 
    9. 
  
  
  
  
  9.   swapColors(); 
    10. 
  
  
  
  
  10. } 
    11. 
  
  
  
  
  11. changeColor(); 
    12.

上述代码运行按照如下步骤：

  • 当上述代码在浏览器中加载时，JavaScript 引擎会创建一个全局执行上下文并且将它推入当前的执行栈。

  • 调用 changeColor 函数时，此时 changeColor 函数内部代码还未执行，js 执行引擎立即创建一个 changeColor 的执行上下文（简称 EC），然后把这执行上下文压入到执行栈（简称 ECStack）中。

  • 执行 changeColor 函数过程中，调用 swapColors 函数，同样地，swapColors 函数执行之前也创建了一个 swapColors 的执行上下文，并压入到执行栈中。

  • swapColors 函数执行完成，swapColors 函数的执行上下文出栈，并且被销毁。

  • changeColor 函数执行完成，changeColor 函数的执行上下文出栈，并且被销毁。

参考文章

  • 了解JavaScript的执行上下文

  • 前端面试之道

  • 深入理解javascript原型和闭包系列

  • 【译】理解 Javascript 执行上下文和执行栈

  • 深入理解JavaScript中的作用域和上下文

  • 前端基础进阶（二）：执行上下文详细图解

  • 深入理解JS中声明提升、作用域（链）和this关键字

 浪里行舟，慕课网认证作者，前端爱好者，立志往全栈工程师发展，从事前端一年多，目前技术栈有vue全家桶、ES6以及less等，乐于分享，最近一年写了五六十篇原创技术文章，得到诸多好评！

【原创稿件，合作站点转载请注明原文作者和出处为.com】

当前标题：深入理解JavaScript的执行上下文和执行栈
标题链接：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news16/264716.html

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