理解JavaScript的作用域链

2015/10/31 · JavaScript
·
作用域链

原文出处:
田小计划   

上一篇文章中介绍了Execution Context中的三个重要部分:VO/AO,scope
chain和this,并详细的介绍了VO/AO在JavaScript代码执行中的表现。

本文就看看Execution Context中的scope chain。

JavaScript 深入之闭包

2017/05/21 · JavaScript
· 闭包

原文出处: 冴羽   

作用域

开始介绍作用域链之前,先看看JavaScript中的作用域(scope)。在很多语言中(C++,C#,Java),作用域都是通过代码块(由{}包起来的代码)来决定的,但是,在JavaScript作用域是跟函数相关的,也可以说成是function-based。

例如,当for循环这个代码块结束后,依然可以访问变量”i”。

JavaScript

for(var i = 0; i < 3; i++){ console.log(i); } console.log(i); //3

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for(var i = 0; i < 3; i++){
    console.log(i);
}
 
console.log(i); //3

对于作用域,又可以分为全局作用域(Global scope)和局部作用域(Local
scpoe)。

全局作用域中的对象可以在代码的任何地方访问,一般来说,下面情况的对象会在全局作用域中:

  • 最外层函数和在最外层函数外面定义的变量
  • 没有通过关键字”var”声明的变量
  • 浏览器中,window对象的属性

局部作用域又被称为函数作用域(Function
scope),所有的变量和函数只能在作用域内部使用。

JavaScript

var foo = 1; window.bar = 2; function baz(){ a = 3; var b = 4; } //
Global scope: foo, bar, baz, a // Local scope: b

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var foo = 1;
window.bar = 2;
 
function baz(){
    a = 3;
    var b = 4;
}
// Global scope: foo, bar, baz, a
// Local scope: b

定义

MDN 对闭包的定义为:

闭包是指那些能够访问自由变量的函数。

那什么是自由变量呢?

自由变量是指在函数中使用的,但既不是函数参数也不是函数的局部变量的变量。

由此,我们可以看出闭包共有两部分组成:

闭包 = 函数 + 函数能够访问的自由变量

举个例子:

var a = 1; function foo() { console.log(a); } foo();

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var a = 1;
 
function foo() {
    console.log(a);
}
 
foo();

foo 函数可以访问变量 a,但是 a 既不是 foo 函数的局部变量,也不是 foo
函数的参数,所以 a 就是自由变量。

那么,函数 foo + foo 函数访问的自由变量 a 不就是构成了一个闭包嘛……

还真是这样的!

所以在《JavaScript权威指南》中就讲到:从技术的角度讲,所有的JavaScript函数都是闭包。

咦,这怎么跟我们平时看到的讲到的闭包不一样呢!?

别着急,这是理论上的闭包,其实还有一个实践角度上的闭包,让我们看看汤姆大叔翻译的关于闭包的文章中的定义:

ECMAScript中,闭包指的是:

  1. 从理论角度:所有的函数。因为它们都在创建的时候就将上层上下文的数据保存起来了。哪怕是简单的全局变量也是如此,因为函数中访问全局变量就相当于是在访问自由变量,这个时候使用最外层的作用域。
  2. 从实践角度:以下函数才算是闭包:
    1. 即使创建它的上下文已经销毁,它仍然存在(比如,内部函数从父函数中返回)
    2. 在代码中引用了自由变量

接下来就来讲讲实践上的闭包。

作用域链

通过前面一篇文章了解到,每一个Execution
Context中都有一个VO,用来存放变量,函数和参数等信息。

在JavaScript代码运行中,所有用到的变量都需要去当前AO/VO中查找,当找不到的时候,就会继续查找上层Execution
Context中的AO/VO。这样一级级向上查找的过程,就是所有Execution
Context中的AO/VO组成了一个作用域链。

所以说,作用域链与一个执行上下文相关,是内部上下文所有变量对象(包括父变量对象)的列表,用于变量查询。

JavaScript

Scope = VO/AO + All Parent VO/AOs

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Scope = VO/AO + All Parent VO/AOs

看一个例子:

JavaScript

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

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

上面代码的输出结果为”60″,函数bar可以直接访问”z”,然后通过作用域链访问上层的”x”和”y”。

图片 1

  • 绿色箭头指向VO/AO
  • 蓝色箭头指向scope chain(VO/AO + All Parent VO/AOs)

再看一个比较典型的例子:

JavaScript

var data = []; for(var i = 0 ; i < 3; i++){ data[i]=function() {
console.log(i); } } data[0]();// 3 data[1]();// 3 data[2]();// 3

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var data = [];
for(var i = 0 ; i < 3; i++){
    data[i]=function() {
        console.log(i);
    }
}
 
data[0]();// 3
data[1]();// 3
data[2]();// 3

第一感觉(错觉)这段代码会输出”0,1,2″。但是根据前面的介绍,变量”i”是存放在”Global
VO”中的变量,循环结束后”i”的值就被设置为3,所以代码最后的三次函数调用访问的是相同的”Global
VO”中已经被更新的”i”。

分析

让我们先写个例子,例子依然是来自《JavaScript权威指南》,稍微做点改动:

var scope = “global scope”; function checkscope(){ var scope = “local
scope”; function f(){ return scope; } return f; } var foo =
checkscope(); foo();

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var scope = "global scope";
function checkscope(){
    var scope = "local scope";
    function f(){
        return scope;
    }
    return f;
}
 
var foo = checkscope();
foo();

首先我们要分析一下这段代码中执行上下文栈和执行上下文的变化情况。

另一个与这段代码相似的例子,在《JavaScript深入之执行上下文》中有着非常详细的分析。如果看不懂以下的执行过程,建议先阅读这篇文章。

这里直接给出简要的执行过程:

  1. 进入全局代码,创建全局执行上下文,全局执行上下文压入执行上下文栈
  2. 全局执行上下文初始化
  3. 执行 checkscope 函数,创建 checkscope 函数执行上下文,checkscope
    执行上下文被压入执行上下文栈
  4. checkscope 执行上下文初始化,创建变量对象、作用域链、this等
  5. checkscope 函数执行完毕,checkscope 执行上下文从执行上下文栈中弹出
  6. 执行 f 函数,创建 f 函数执行上下文,f 执行上下文被压入执行上下文栈
  7. f 执行上下文初始化,创建变量对象、作用域链、this等
  8. f 函数执行完毕,f 函数上下文从执行上下文栈中弹出

了解到这个过程,我们应该思考一个问题,那就是:

当 f 函数执行的时候,checkscope
函数上下文已经被销毁了啊(即从执行上下文栈中被弹出),怎么还会读取到
checkscope 作用域下的 scope 值呢?

以上的代码,要是转换成 PHP,就会报错,因为在 PHP 中,f
函数只能读取到自己作用域和全局作用域里的值,所以读不到 checkscope 下的
scope 值。(这段我问的PHP同事……)

然而 JavaScript 却是可以的!

当我们了解了具体的执行过程后,我们知道 f 执行上下文维护了一个作用域链:

fContext = { Scope: [AO, checkscopeContext.AO, globalContext.VO], }

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fContext = {
    Scope: [AO, checkscopeContext.AO, globalContext.VO],
}

对的,就是因为这个作用域链,f 函数依然可以读取到 checkscopeContext.AO
的值,说明当 f 函数引用了 checkscopeContext.AO 中的值的时候,即使
checkscopeContext 被销毁了,但是 JavaScript 依然会让
checkscopeContext.AO 活在内存中,f 函数依然可以通过 f
函数的作用域链找到它,正是因为 JavaScript
做到了这一点,从而实现了闭包这个概念。

所以,让我们再看一遍实践角度上闭包的定义:

  1. 即使创建它的上下文已经销毁,它仍然存在(比如,内部函数从父函数中返回)
  2. 在代码中引用了自由变量

在这里再补充一个《JavaScript权威指南》英文原版对闭包的定义:

This combination of a function object and a scope (a set of variable
bindings) in which the function’s variables are resolved is called a
closure in the computer science literature.

闭包在计算机科学中也只是一个普通的概念,大家不要去想得太复杂。