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Javascript执行流程细节原理解析

时间:2020-05-22|栏目:JavaScript|点击:

Javascript从定义到执行,JS引擎在实现层做了很多初始化工作,因此在学习JS引擎工作机制之前,我们需要引入几个相关的概念:执行环境栈、全局对象、执行环境、变量对象、活动对象、作用域和作用域链等,这些概念正是JS引擎工作的核心组件。这篇文章的目的不是孤立的为你讲解每一个概念,而是通过一个简单的DEMO来展开分析,全局讲解JS引擎从定义到执行的每一个细节,以及这些概念在其中所扮演的角色。

var x = 1; //定义一个全局变量 x function A(y){ var x = 2; //定义一个局部变量 x function B(z){ //定义一个内部函数 B console.log(x+y+z); } return B; //返回函数B的引用 } var C = A(1); //执行A,返回B C(1); //执行函数B,输出 4

下面我们将分全局初始化、执行函数A、执行函数B 三个阶段来分析JS引擎的工作机制:

1. 全局初始化

JS引擎在进入一段可执行的代码时,需要完成以下三个初始化工作:

首先,创建一个全局对象(Global Object) , 这个对象全局只存在一份,它的属性在任何地方都可以访问,它的存在伴随着应用程序的整个生命周期。全局对象在创建时,将Math,String,Date,document 等常用的JS对象作为其属性。由于这个全局对象不能通过名字直接访问,因此还有另外一个属性window,并将window指向了自身,这样就可以通过window访问这个全局对象了。用伪代码模拟全局对象的大体结构如下:

//创建一个全局对象 var globalObject = { Math:{}, String:{}, Date:{}, document:{}, //DOM操作 ... window:this //让window属性指向了自身 }

然后,JS引擎需要构建一个执行环境栈( Execution Context Stack) ,与此同时,也要创建一个全局执行环境(Execution Context)EC ,并将这个全局执行环境EC压入执行环境栈中。执行环境栈的作用是为了保证程序能够按照正确的顺序被执行。在javascript中,每个函数都有自己的执行环境,当执行一个函数时,该函数的执行环境就会被推入执行环境栈的顶部并获取执行权。当这个函数执行完毕,它的执行环境又从这个栈的顶部被删除,并把执行权并还给之前执行环境。我们用伪代码来模拟执行环境栈和EC的关系:

var ECStack = []; //定义一个执行环境栈,类似于数组 var EC = {}; //创建一个执行空间, //ECMA-262规范并没有对EC的数据结构做明确的定义,你可以理解为在内存中分配的一块空间 ECStack.push(EC); //进入函数,压入执行环境 ECStack.pop(EC); //函数返回后,删除执行环境

最后,JS引擎还要创建一个与EC关联的全局变量对象(Varibale Object) VO, 并把VO指向全局对象,VO中不仅包含了全局对象的原有属性,还包括在全局定义的变量x 和函数 A,与此同时,在定义函数A的时候,还为 A 添加了一个内部属性scope,并将scope指向了VO。每个函数在定义的时候,都会创建一个与之关联的scope属性,scope总是指向定义函数时所在的环境。此时的ECStack结构如下:

ECStack = [ //执行环境栈 EC(G) = { //全局执行环境 VO(G):{ //定义全局变量对象 ... //包含全局对象原有的属性 x = 1; //定义变量x A = function(){...}; //定义函数A A[[scope]] = this; //定义A的scope,并赋值为VO本身 } } ];

2. 执行函数A

当执行进入A(1) 时,JS引擎需要完成以下工作:

首先,JS引擎会创建函数A的执行环境EC,然后EC推入执行环境栈的顶部并获取执行权。此时执行环境栈中有两个执行环境,分别是全局执行环境和函数A执行环境,A的执行环境在栈顶,全局执行环境在栈的底部。

然后,创建函数A的作用域链(Scope Chain) ,在javascript中,每个执行环境都有自己的作用域链,用于标识符解析,当执行环境被创建时,它的作用域链就初始化为当前运行函数的scope所包含的对象。

接着,JS引擎会创建一个当前函数的活动对象(Activation Object) AO,这里的活动对象扮演着变量对象的角色,只是在函数中的叫法不同而已(你可以认为变量对象是一个总的概念,而活动对象是它的一个分支), AO中包含了函数的形参、arguments对象、this对象、以及局部变量和内部函数的定义,然后AO会被推入作用域链的顶端。需要注意的是,在定义函数B的时候,JS引擎同样也会为B添加了一个scope属性,并将scope指向了定义函数B时所在的环境,定义函数B的环境就是A的活动对象AO, 而AO位于链表的前端,由于链表具有首尾相连的特点,因此函数B的scope指向了A的整个作用域链。 我们再看看此时的ECStack结构:

ECStack = [ //执行环境栈 EC(A) = { //A的执行环境 [scope]:VO(G), //VO是全局变量对象 AO(A) : { //创建函数A的活动对象 y:1, x:2, //定义局部变量x B:function(){...}, //定义函数B B[[scope]] = this; //this指代AO本身,而AO位于scopeChain的顶端,因此B[[scope]]指向整个作用域链 arguments:[],//平时我们在函数中访问的arguments就是AO中的arguments this:window //函数中的this指向调用者window对象 }, scopeChain:<AO(A),A[[scope]]> //链表初始化为A[[scope]],然后再把AO加入该作用域链的顶端,此时A的作用域链:AO(A)->VO(G) }, EC(G) = { //全局执行环境 VO(G):{ //创建全局变量对象 ... //包含全局对象原有的属性 x = 1; //定义变量x A = function(){...}; //定义函数A A[[scope]] = this; //定义A的scope,A[[scope]] == VO(G) } } ];

3. 执行函数B

函数A被执行以后,返回了B的引用,并赋值给了变量C,执行 C(1) 就相当于执行B(1),JS引擎需要完成以下工作:

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