浏览器中的 JavaScript 执行机制

思维导图

本文为反复学习极客时间-《浏览器的工作原理与实践》-[浏览器中的 JavaScript 执行机制]章节中的一些思考与记录。

一些重要概念

变量提升

• 所谓的变量提升，是指在 JavaScript 代码执行过程中，JavaScript 引擎把变量的声明部分和函数的声明部分提升到代码开头的“行为”。
• 变量被提升后，会给变量设置默认值，这个默认值就是我们熟悉的 undefined。
• 从概念的字面意义上来看，“变量提升”意味着变量和函数的声明会在物理层面移动到代码的最前面，正如我们所模拟的那样。
• 但，这并不准确。实际上变量和函数声明在代码里的位置是不会改变的，而且是在编译阶段被 JavaScript 引擎放入内存中。

执行上下文

分类

• 全局执行上下文
• 函数执行上下文
• eval 执行上下文

调用栈

• 调用栈就是用来管理函数调用关系的一种数据结构
• 在执行上下文创建好后， JavaScript 引擎会将执行上下文压入栈中，通常把这种用来管理执行上下文的栈称为执行上下文栈，又称调用栈

作用域 Scope

• 定义：作用域是指在程序中定义变量的区域，该位置决定了变量的生命周期。
• 通俗地理解，作用域就是变量与函数的可访问范围，即作用域控制着变量和函数的可见性和生命周期。

分类-ES6 之前

• 全局作用域。全局作用域中的对象在代码中的任何地方都能访问，其生命周期伴随着页面的生命周期。
• 函数作用域。函数作用域就是在函数内部定义的变量或者函数，并且定义的变量或者函数只能在函数内部被访问。函数执行结束之后，函数内部定义的变量会被销毁。

ES6 新增

• 块级作用域：let/const

作用域链

• 在每个执行上下文的变量环境中，都包含了一个外部引用，用来指向外部的执行上下文，我们把这个外部引用称为outer。
• 当一段代码使用了一个变量时，JavaScript 引擎首先会在“当前的执行上下文”中查找该变量
• 如果在当前的变量环境中没有查找到，那么 JavaScript 引擎会继续在 outer 所指向的执行上下文中查找
• 把这个查找的链条就称为作用域链
• 在 JavaScript 执行过程中，其作用域链是由词法作用域决定的

词法作用域

• 指作用域是由代码中函数声明的位置来决定的
• 词法作用域是静态的作用域，通过它就能够预测代码在执行过程中如何查找标识符。
• 词法作用域是代码阶段就决定好的，和函数是怎么调用的没有关系

闭包

• 在 JavaScript 中，根据词法作用域的规则，内部函数总是可以访问其外部函数中声明的变量，当通过调用一个外部函数返回一个内部函数后，即使该外部函数已经执行结束了，但是内部函数引用外部函数的变量依然保存在内存中，我们就把这些变量的集合称为闭包。
• 比如外部函数是 foo，那么这些变量的集合就称为 foo 函数的闭包。

闭包是怎么回收的

• 如果引用闭包的函数是一个全局变量，那么闭包会一直存在直到页面关闭，但如果这个闭包以后不再使用的话，就会造成内存泄漏，
• 如果引用闭包的函数是个局部变量，等函数销毁后，在下次 JavaScript 引擎执行垃圾回收时，判断闭包这块内容如果已经不再被使用了，那么 JavaScript 引擎的垃圾回收器就会回收这块内存。
• 原则---如果该闭包会一直使用，那么它可以作为全局变量而存在；但如果使用频率不高，而且占用内存又比较大的话，那就尽量让它成为一个局部变量。

this

• 首先明确，作用域链和 this 是两套不同的系统，它们之间基本没太多联系

分类

1. 全局执行上下文中的 this，指向 window 对象
2. 函数执行上下文中的 this，

• 通过函数的 call/apply/bind 方法设置，this 指向 call/apply/bind 方法中的第一个参数
• 通过对象调用方法设置，this 指向对象本身
• 通过构造函数中设置，this 指向 new 的实例对象

3. eval 中的 this

this 的设计缺陷以及应对方案

1. 嵌套函数中的 this 不会从外层函数中继承

• 在函数中声明一个变量 self 用来保存 this
• 使用 ES6 中的箭头函数，这是因为 ES6 中的箭头函数并不会创建其自身的执行上下文，所以箭头函数中的 this 取决于它的外部函数

2. 普通函数中的 this 默认指向全局对象 window

• 如果要让函数执行上下文中的 this 指向某个对象，最好的方式是通过 call 方法来显示调用。
• 通过设置 JavaScript 的“严格模式”，在严格模式下，默认执行一个函数，其函数的执行上下文中的 this 值是 undefined

闭包

疑惑

关于李兵老师在课程中对闭包的定义和讲解中，我有一些疑惑

疑惑一：

在 JavaScript 中，根据词法作用域的规则，内部函数总是可以访问其外部函数中声明的变量，当通过调用一个外部函数返回一个内部函数后，即使该外部函数已经执行结束了，但是内部函数引用外部函数的变量依然保存在内存中，我们就把这些变量的集合称为闭包。

当通过调用一个外部函数返回一个内部函数后

一定需要这样的条件吗？

答案是：不一定。

《你不知道的 JavaScript》(上卷) 中有一个简单的例子

function foo() {
	var a = 2;

	function bar() {
		console.log(a);
	}
	bar();
}
foo();

这里使用了闭包，不过按照作者的想法，这并不能体现出闭包的价值，因为这完全可以用词法作用域的查找规则来解释打印出的结果。

疑惑二

function foo() {
	var myName = " 极客时间 "
	let test1 = 1
	const test2 = 2
	var innerBar = {
		getName: function() {
			console.log(test1)
			return myName
		},
		setName: function(newName) {
			myName = newName
		}
	}
	return innerBar
}
var bar = foo()
bar.setName(" 极客邦 ")
bar.getName()
console.log(bar.getName())

对于这个例子的疑惑，为什么闭包中的变量 没有 test2

于是我进行了一点点改动。

查找 MDN 中关于 闭包 的定义
MDN-Closure

函数和对其周围状态（lexical environment，词法环境）的引用捆绑在一起构成闭包（closure）。
也就是说，闭包可以让你从内部函数访问外部函数作用域。
在 JavaScript 中，每当函数被创建，就会在函数生成时生成闭包。

《你不知道的 JavaScript》P44 中的定义：

当函数可以记住并访问所在的词法作用域时，就产生了闭包，即使函数是在当前词法作用域之外执行。

我的理解

• 虽然从学术上来说，闭包发生在定义时，包含了作用域内所有变量
• 但在浏览器处理时，只将被利用到的变量存放在相应的位置，所以在控制台也只看到被使用的变量存放在闭包中。

学习小体会

• 笔者曾经几次打开《你不知道的 JavaScript》(上卷)，翻了翻目录，感觉里面的知识点都见过，都知道呀，就匆匆关上了，放到一边。

• 今天终于因为对闭包理解中的一些疑问，认真地看了这本书，发现了其中魅力之处。作者的写作方式也让读者感到 interesting，然后不禁发出和书中同样的感慨：“妈妈快来看呀，这就是闭包！”。

• 另外，序言中 Shane Hudson 提到“想弄清楚事物的工作原理”，让我意识到学习知识应该要有探索的精神，不仅要知其然，还要知其所以然。前段时间有些浮躁、有些急功近利，看了一大堆面试题，很多都是浅尝辄止，流于表面。我想这应该是很多人都在走的路，但我们不能一直这样，面试题可以帮助我们完善知识体系，查漏补缺，但很多知识点都需要自己去针对性地学习、去实践，别人几句话总结出来的答案更需要我们带着批判性精神去审视，不能盲目吸收。

• 如果你想从这篇文章中完全掌握闭包，那么笔者只能说：“小朋友，你还是涉世未深~”。

• 想想曾经的自己，以为会背红宝书 P178 中对闭包的定义：“闭包是指有权访问另外一个函数作用域中的变量的函数”，就洋洋得意，以为拿下了闭包这个大 BOSS。不管面试官听了作何感想，反正现在看来，是自己都说服不了自己。

• 学东西还是得踏踏实实的，现在能比较正确地理解和使用闭包，首先得益于极客时间-《浏览器的工作原理与实践》-[浏览器中的 JavaScript 执行机制]章节，让我以前很多模糊的概念有了清晰的认知。题外话，这个课程真的是强推，走过路过千万不要错过。然后是在一些技术博客上看到关于闭包的分析，心中存有一些疑问，于是再读《浏览器的工作原理与实践》对应内容，但并未得到解答。看到评论区中有推荐《你不知道的 JavaScript》(上卷)作为补充学习的建议，于是开始仔细阅读这本书，有了今日的收获。

• 所以笔者建议认真阅读《你不知道的 JavaScript》或者《浏览器的工作原理与实践》来理解闭包，还可以参考 MDN 中对闭包的说明，然后整理出自己的学习笔记。

整理思路

1.闭包是什么

按照 MDN-closure 的描述：
MDN-Closure

函数和对其周围状态（lexical environment，词法环境）的引用捆绑在一起构成闭包（closure）。

也就是说，闭包可以让你从内部函数访问外部函数作用域。

在 JavaScript 中，每当函数被创建，就会在函数生成时生成闭包。

2.闭包的常见产生方式

(1).函数作为返回值被返回

function create() {
	let a = 100;
	return function() {
		console.log(a)
	}
}
let func = create();
let a = 200;
func();

(2).函数作为参数

function print(fn) {
	let b = 200;
	fn();
}
let b = 100;

function fn() {
	console.log(b);
}
print(fn);

(3).在定时器、事件监听、Ajax请求、跨窗口通信、Web Workers或者任何异步中，只要使用了回调函数，实际上就是在使用闭包。

场景题

说明以下代码输出的结果,并解释原因

for (var i = 1; i <= 5; i++) {
	setTimeout(function timer() {
		console.log(i);
	}, i * 1000);
}

输出结果：6 6 6 6 6

原因：这里涉及到 JS 中 eventLoop 机制, 简单来说, 虽然循环中的五个函数是在各个迭代中分别定义的, 但是它们都被封闭在一个共享的全局作用域中, 因此实际只有一个i;并且延迟函数的回调在循环结束时才执行, 所以每次输出 6.

追问:如何改进代码,让输出数字1-5

1. 立即执行函数

for (var i = 1; i <= 5; i++) {
	(function() {
		var j = i;
		setTimeout(function timer() {
			console.log(j);
		}, j * 1000);
	})();
}
// 将上面代码进行一些改进:
for (var i = 1; i <= 5; i++) {
	(function(j) {
		setTimeout(function timer() {
			console.log(j);
		}, j * 1000);
	})(i);
}
// 在迭代内使用 IIFE 会为每个迭代都生成一个新的作用域, 使得延迟函数的回调可以将新的作用域封闭在每个迭代内部, 
// 每个迭代中都会含有一个具有正确值的变量供我们访问!

2. 给定时器传入第3个参数, 作为 timer 函数的第一个函数参数

for (var i = 1; i <= 5; i++) {
	setTimeout(function timer(j) {
		console.log(j);
	}, i * 1000, i)
}

3. 块作用域

for (let i = 1; i <= 5; i++) {
	setTimeout(function timer() {
		console.log(i);
	}, i * 1000);
}

闭包的作用

• 可以访问另一个函数内部的局部变量；
• 让这些变量始终保持在内存中，即闭包可以使得它诞生环境一直存在。
• 同一个闭包机制可以创建多个闭包函数出来，它们彼此没有联系，都是独立的，并且每个闭包函数可以保存自己个性化的信息。

this

极客时间-《浏览器的工作原理与实践》-[浏览器中的 JavaScript 执行机制]

---11.this：从JavaScript执行上下文的视角讲清楚this

《你不知道的JavaScript》(上卷) 中对 this 的相关介绍：

判断this

可以参考 yck《前端面试手册》中的建议：

小结