深入執(zhí)行環(huán)境、作用域鏈和閉包

gyl_coder 發(fā)布于2019-08-22 10:34 / 1769人閱讀

摘要：執(zhí)行環(huán)境對(duì)象和作用域鏈執(zhí)行環(huán)境，又稱執(zhí)行上下文，是指一個(gè)函數(shù)在執(zhí)行的時(shí)候所能直接引用的變量等的一個(gè)集合。為了解釋作用域鏈的機(jī)制，我們?cè)賮?lái)引入一個(gè)屬性的概念。而函數(shù)的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象作用域鏈保存了函數(shù)在執(zhí)行時(shí)能解析到的變量。

執(zhí)行環(huán)境對(duì)象和作用域鏈

執(zhí)行環(huán)境，又稱執(zhí)行上下文，是指一個(gè)函數(shù)在執(zhí)行的時(shí)候所能直接引用的變量等的一個(gè)集合。

在JavaScript引擎中，執(zhí)行環(huán)境是由一類特殊的對(duì)象——執(zhí)行環(huán)境對(duì)象——來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于一個(gè)函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候可能對(duì)應(yīng)不同的上下文，所以每次函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)由引擎為該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象。函數(shù)執(zhí)行完畢時(shí)，由垃圾回收（GC）機(jī)制來(lái)決定是否將該執(zhí)行環(huán)境對(duì)象回收。

為了區(qū)別執(zhí)行環(huán)境和執(zhí)行上下文，我將下文中的執(zhí)行環(huán)境稱作“執(zhí)行上下文”。

注意：全局環(huán)境（全局作用域所在的環(huán)境）雖然不是一個(gè)函數(shù)，但是其中的代碼執(zhí)行時(shí)，也會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象與之對(duì)應(yīng)。

不同執(zhí)行環(huán)境中的變量是存在依賴關(guān)系的。
例如：一個(gè)全局執(zhí)行環(huán)境下創(chuàng)建的函數(shù)在執(zhí)行時(shí)，其執(zhí)行環(huán)境需要知道全局執(zhí)行環(huán)境中的變量：window、document、以及其他聲明的全局變量（注意：未聲明的變量作為window對(duì)象的屬性，和聲明過(guò)的全局變量有略微的不同之處）。熟悉函數(shù)作用域概念的同學(xué)，不難理解這種依賴關(guān)系。

這種依賴關(guān)系是通過(guò)執(zhí)行環(huán)境對(duì)象中的一個(gè)特殊的屬性，引用創(chuàng)建該函數(shù)時(shí)的所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于這種引用關(guān)系可以形成一條引用鏈，一個(gè)函數(shù)執(zhí)行時(shí)，引擎對(duì)變量的解析就是通過(guò)對(duì)執(zhí)行環(huán)境對(duì)象引用鏈的遍歷來(lái)解析確定的。

這個(gè)引用鏈有個(gè)高大上的、經(jīng)常聽(tīng)到的名字——作用域鏈。

為了解釋作用域鏈的機(jī)制，我們?cè)賮?lái)引入一個(gè)scope屬性的概念。

函數(shù)對(duì)象的scope屬性

我們知道，JavaScript的函數(shù)是Function構(gòu)造函數(shù)的實(shí)例，本質(zhì)是一類特殊的對(duì)象。某一個(gè)對(duì)象只可能在某一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的執(zhí)行上下文中創(chuàng)建，但是函數(shù)對(duì)象會(huì)在不同的執(zhí)行上下文中執(zhí)行。

函數(shù)對(duì)象有很多屬性，其中一個(gè)就是只有在JavaScript引擎中可見(jiàn)的scope屬性。這個(gè)scope屬性指向創(chuàng)建該函數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象。

該函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候，使用函數(shù)內(nèi)的函數(shù)作用域變量創(chuàng)建一個(gè)新執(zhí)行環(huán)境對(duì)象，并且引用scope屬性指向的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象。這個(gè)執(zhí)行環(huán)境對(duì)象和該函數(shù)的執(zhí)行上下文相對(duì)應(yīng)。

這三者對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示：

但是scope屬性依然引用創(chuàng)建這個(gè)函數(shù)的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象，原因跟上面的解釋是一樣的：

一個(gè)函數(shù)只能在某個(gè)特定的執(zhí)行上下文中創(chuàng)建，但是會(huì)在不同的執(zhí)行上下文中執(zhí)行。

函數(shù)執(zhí)行時(shí)變量解析

從作用域鏈的角度解釋：首先從該函數(shù)所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象中搜索該變量，如果沒(méi)有則沿著作用域鏈繼續(xù)搜索，直到找到為止。然后將數(shù)據(jù)取出或者存儲(chǔ)。

這里有一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題：不要在代碼中過(guò)多的引用作用域鏈中離頭結(jié)點(diǎn)（即當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境對(duì)象）較遠(yuǎn)的結(jié)點(diǎn)中的變量。解決辦法：將這個(gè)非頭結(jié)點(diǎn)中的變量賦值給函數(shù)局部變量變?yōu)轭^結(jié)點(diǎn)中的變量，這樣就不需要每次都去搜索作用域鏈了。

題外話：this

this可以認(rèn)為是一個(gè)特殊的變量，代表函數(shù)的調(diào)用者。每一個(gè)執(zhí)行環(huán)境對(duì)象中都有一個(gè)this，但是變量搜索時(shí)，只需搜索當(dāng)前的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象就可以找到這個(gè)變量。當(dāng)需要找到作用域鏈中非頭結(jié)點(diǎn)的this時(shí)，需要將其保存為其他特定的能被引用到的局部變量來(lái)處理。

閉包

現(xiàn)在我們可以看看小宇宙中的黑魔法了。

函數(shù)B在函數(shù)A中被返回。那么創(chuàng)建函數(shù)B的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象就是函數(shù)A對(duì)應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象。那么函數(shù)B的scope對(duì)象會(huì)保存函數(shù)A的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象。

而函數(shù)A的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象作用域鏈保存了函數(shù)A在執(zhí)行時(shí)能解析到的變量。所以函數(shù)B中就能通過(guò)其scope屬性訪問(wèn)函數(shù)A的執(zhí)行環(huán)境中的變量。

假設(shè)函數(shù)B的調(diào)用者無(wú)法訪問(wèn)函數(shù)A中的變量，那么它只能通過(guò)函數(shù)B的行為來(lái)獲得函數(shù)A中的變量狀態(tài)。

此時(shí)函數(shù)B由于其scope屬性保存了函數(shù)A的執(zhí)行環(huán)境對(duì)象的作用域鏈，從而形成一個(gè)閉包。

結(jié)束

一點(diǎn)微小的見(jiàn)解。

本文涉及JavaScript界的敏感話題，故而，如有紕漏，歡迎吐槽。