执行环境、变量对象和作用域链

执行环境又称执行上下文，英文缩写是EC（Execution Context），每当执行流转到可执行代码时，即会进入一个执行环境。在JavaScript中，执行环境分三种：

• 全局执行环境 — 这个是最外围的代码执行环境，一旦代码被载入，引擎最先进入的就是这个环境。在浏览器中，全局环境就是window对象，一次所有全局属性和函数都是作为window对象的属性和方法创建的。全局执行环境直到应用程序退出时才会被销毁。

•  函数执行环境 — 当执行一个函数时，JavaScript引擎进入执行环境。某个执行环境中的代码执行完之后，该环境销毁，保存在其中的所有变量和函数定义也随之销毁。

•  Eval执行环境 — Eval的执行环境和函数调用的执行环境相同。

活动的执行环境构成一个栈：栈的底部始终是全局环境，顶部是当前活动的执行环境。当执行流进入一个函数时，函数的环境被压入栈中。而在函数执行完之后，栈将其环境弹出，把控制权返回给之前的执行环境。

建立一个执行环境分为两个阶段：

1. 进入上下文阶段：发生函数调用，进入执行环境时，此时具体的函数代码还没有执行。

2. 执行代码阶段：进行变量赋值，函数引用，以及执行其它代码。

变量对象的英文缩写是VO（Variable Object），每一个执行环境都对应一个变量对象，这个对象存储着环境中定义的以下内容：

1. 函数的形参  
  
2. var声明的变量  
  
3. 函数声明（但不包含函数表达式）  

变量对象有两种存在方式，一种就是全局对象（用Global表示），存放着全局属性和函数，我们可以通过this关键字引用到该对象。另外一种是函数执行环境中定义的变量对象，改对象在函数的执行上下文中是不能直接访问的，被称为活动对象，英文缩写为AO（Activation Object）。

接下来我们来看下再不同的执行环境中，变量对象是怎样初始化的？

首先是全局环境中的变量对象，这个对象就是全局对象，全局对象是在进入任何执行环境之前就已经创建了的对象。这个对象只存在一份，它的属性在程序中的任何地方都可以访问，全局对象的生命周期终止于程序退出的那一刻。全局对象的初始化阶段，将Math、String等作为自身属性，初始化如下：

Global = {  
   Math:{...},  
   String:{...},  
   ...  
   ...  
   window:Global // 引用自身  
}; 

接下来我们重点研究下函数执行环境中的变量对象，即上文提到的活动对象。活动对象是在进入函数执行环境时创建的，它通过函数的arguments属性初始化：

AO = {  
   arguments: {...} //参数对象，包括callee, length等属性  
};  

理解了变量对象的初始化之后，接下来就是进入执行环境的代码部分了。上文中提到过，执行环境的建立分为两个阶段，第一个阶段就是进入上下文阶段。在该阶段，变量对象包含以下属性：

1. 函数的所有形参：全局环境中没有形参，这里只是针对函数的执行环境而言。此时由形参名称和对应值构成变量对象的属性。如果没有传递相应的形参值，对应值为undefined。
2. 所有的函数声明：需要注意的是这里特指函数的声明，函数表达式不算。此时有函数名和对应的函数对象构成变量对象的属性。如果变量对象已经存在同名的属性，则覆盖这个属性。
3. 所有的变量声明：由var关键字声明的变量，由变量名和对应值组成，作为变量对象的属性。如果变量名与已经声明的形参或函数名相同，则变量声明不会干扰已经存在的这里属性。

上文中，我们提到过变量声明提前的问题，在这里就反映为在进入上下文阶段，首先将初始化变量声明，构成变量对象的属性，此时该属性的值为undefined。例如下面的例子：

function test(a, b){  
   console.log(a); // 10  
   console.log(b); // undefined  
   console.log(c); // undefined  
   console.log(d); // function d(){}  
   console.log(e); // undefined  
   console.log(f); //Reference error  
   var c = 10;  
   function d(){}  
   var e = function _e(){};  
   (function f(){});  
}  
test(10);  

我们考虑进入到带有参数10的test函数的执行环境时，在进入上下文阶段，活动对象初始化如下：

AO(test) = {  
   a: 10,  
   b: undefined,  
   c: undefined,  
   d: 指向函数d，  
   e: undefined  
};  

活动对象不包含属性f，这是因为f是一个函数表达式，而不是函数声明，函数表达式不会影响到变量对象。函数_e同样是函数表达式，但是它分配给了变量e，所以赋值语句执行后，就可以通过e访问到函数表达式_e。
接下来进入到执行环境的第二个阶段，执行代码。在这个阶段开始时，变量对象已经拥有了属性，参考上面的例子，代码执行后变量对象被修改为：

AO(test) = {  
   a: 10,  
   b: undefined,  
   c: 10,  
   d: 指向函数d，  
   e: 指向函数表达式_e  
}; 

理解了以上内容后，我们再来看一个例子：

function test2(a){  
   console.log(a); // function a(){}  
   var a = 3;  
   console.log(a); // 3  
   function a(){};  
}  
test2(20);  

上文中提到的在进入到执行上下文阶段时，变量对象会被初始化，在初始化阶段，变量声明构成的对象属性是最后被执行的，并且如果变量名和已经声明的函数名或形参同名的话，变量声明不会干扰到已经存在的属性，所以在函数执行环境的第一阶段，变量对象为：

AO(test2) = {  
   a: 指向函数a  
}; 

不过，在紧接着的代码执行阶段，属性a被重新赋值为3。

另外，需要特别指明的是变量只能通过var关键字来声明，对于类似于a=4这样的赋值语句，如果a没有通过var声明的话，相当于是创建了一个全局对象的属性，而并没有创建新的变量，它之所以可以认为是全局变量对象的属性，仅仅是因为全局对象等同于全局变量对象。参考以下代码：

function test3(){  
   console.log(a); // undefined  
   console.log(b); // Reference error  
   var a = 3;   
   b = 4;  
}  
test3();

所以在函数执行环境的第一阶段，变量对象为：

AO(test2) = {  
   a: undefined  
};  

因为b不是一个变量，所以在这个阶段，根本就不存在b，只有在代码执行阶段，b才会以全局对象的属性出现。但是还未执行到这里之前，就已经出错了。另外一个需要记住的就是，通过var声明的变量不能通过delete删除，而属性则可以，所以上述例子中的a是不可以通过delete删除的，而b则可以。

现在我们已经知道，执行环境中的数据作为属性存储在变量对象中，同时也知道，变量对象在在每次进入执行环境时创建，并初始化，在代码执行时，更新属性的值。接下来，将讨论下作用域链的概念。

作用域链大多数时候和内部函数有关，我们可以创建内部函数，甚至可以从父函数中返回这些函数。示例代码如下：

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

每个环境都有自己的变量对象，作用域链正是内部环境所有变量对象（包括父变量对象）的列表。此链用来在标识符解析中查找变量。作用域链本质上是一个指向变量对象的指针列表，它只引用但不实际包含变量对象。对于上面的例子，bar执行环境中的作用域链包括：bar变量对象、foo变量对象和全局变量对象。

函数的作用域链是在函数调用时创建，包含这个函数的活动对象和[[scope]]属性。示例如下：

活动的执行环境 = {  
   AO: 变量对象，  
   this：thisValue,  
   Scope: [变量对象列表] // 作用域链  
};  

其中Scope = 被调用函数的活动对象 + 被调用函数的[[scope]]属性。

这种标识符的解析过程，与函数的生命周期有关。函数的生命周期可以分为创建和激活（调用时）两个阶段。在函数创建时，函数对象的内部存在一个[[scope]]属性，[[scope]]是所有父变量对象的层级链。[[scope]]属性在函数创建时被存储，永远不变，直到函数被销毁。函数可以不被调用，但该属性一直存在。与作用域链相比，作用域链是活动的执行环境的一个属性，而[[scope]]是函数的属性。

参考以上例子，foo函数在进入全局环境后被创建，此时foo函数拥有了[[scope]]属性，如下图所示：

同样的，bar函数在进入到foo函数的执行环境时被创建，此时foo函数的活动对象已经被创建，所以bar函数的[[scope]]属性如下图所示：

然后，在函数调用激活阶段，生成的活动对象和[[scope]]属性共同组成执行环境的作用域链。也就是说将活动对象添加到 [[scope]]链表的最前端，在查找标识符时，首先从自身变量对象开始，逐渐向父变量查找。

另外需要特别注意的是，通过构造函数创建的函数的[[scope]]属性中仅包含全局对象。