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JavaScript 作用域 与 作用域链

俊阳IT知识库
2023-01-09 / 0 评论 / 0 点赞 / 359 阅读 / 2,370 字 / 正在检测是否收录...
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作用域

任何程序设计语言都有作用域的概念,简单的说,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与函数的可见性和生命周期。在JavaScript中,变量的作用域有全局作用域和局部作用域两种

JS中的作用域是基于上下文,以函数划分的,而不是由块(block)划分的

  • 全局作用域

    • 最外层函数和在最外层函数外面定义的变量拥有全局作用域

    如下:

    var a = 111;   // 全局变量 作用域:函数内外都能访问
    function f(){
      	  var b = 666;  //局部变量
    }
    
    • 所有未定义直接赋值的变量自动声明为拥有全局作用域

    如下:

    var a = 111;   // 全局变量 作用域:函数内外都能访问
    function f(){
          var b = 666;	//局部变量
          c = 777;	//全局变量
    }
    
    • 所有window对象的属性拥有全局作用域

      一般情况下,window对象的内置属性都都拥有全局作用域,例如window.name、window.location、window.top等等

  • 局部作用域

和全局作用域相反,局部作用域一般只在固定的代码片段内可访问到,最常见的例如函数内部,所以在一些地方也会看到有人把这种作用域称为函数作用域 (如上述代码中,函数 f 内部就被称为局部作用域)

(如果想了解更多,请参考我的JavaScript函数变量的使用)

作用域链

了解完作用域后,接下来就要说我们的作用域链了

  • 什么是作用域链?
    大概就是根据在内部函数可以访问外部函数变量的这种机制,用链式查找决定哪些数据能被内部函数访问。

如果想要知道JS怎么链式查找,就必须先要了解JS的执行环境

执行环境(execution context)

每个函数运行时都会产生一个执行环境,js为每一个执行环境关联了一个变量对象。环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。

全局执行环境是最外围的执行环境,全局执行环境被认为是window对象,因此所有的全局变量和函数都作为window对象的属性和方法创建的。

js的执行顺序是根据函数的调用来决定的,当一个函数被调用时,该函数环境的变量对象就被压入一个环境栈中。而在函数执行之后,栈将该函数的变量对象弹出,把控制权交给之前的执行环境变量对象。

例如:

<script>
      var scope = "global"; 
      function fn1(){
         return scope; 
      }
      function fn2(){
         return scope;
      }
      fn1();
      fn2();
</script>

上面代码执行情况如下图所示:
js-scope-1

了解了环境变量,就下来再详细讲讲作用域链。

当某个函数第一次被调用时,就会创建一个执行环境(execution context)以及相应的作用域链,并把作用域链赋值给一个特殊的内部属性([scope])。然后使用this,arguments(arguments在全局环境中不存在)和其他命名参数的值来初始化函数的活动对象(activation object)。当前执行环境的变量对象始终在作用域链的第0位。

以上面的代码为例,当第一次调用fn1()时的作用域链如下图所示(因为fn2()还没有被调用,所以没有fn2的执行环境):
js-scope-2

可以看到fn1活动对象里并没有scope变量,于是沿着作用域链(scope chain)向后寻找,结果在全局变量对象里找到了scope,所以就返回全局变量对象里的scope值。

标识符解析是沿着作用域链一级一级地搜索标识符地过程。搜索过程始终从作用域链地前端开始,然后逐级向后回溯,直到找到标识符为止(如果找不到标识符,通常会导致错误发生)

作用域链地作用不仅仅只是为了搜索标识符

再来看一段代码:

<script>
  function outer(){
	 var scope = "outer";
	 function inner(){
		return scope;
	 }
	 return inner;
  }
  var fn = outer();
  fn();
</script>

outer()内部返回了一个inner函数,当调用outer时,inner函数的作用域链就已经被初始化了(复制父函数的作用域链,再在前端插入自己的活动对象),具体如下图:
js-scope-3

一般来说,当某个环境中的所有代码执行完毕后,该环境被销毁(弹出环境栈),保存在其中的所有变量和函数也随之销毁(全局执行环境变量直到应用程序退出,如网页关闭才会被销毁)

但是像上面那种有内部函数的又有所不同,当outer()函数执行结束,执行环境被销毁,但是其关联的活动对象并没有随之销毁,而是一直存在于内存中,因为该活动对象被其内部函数的作用域链所引用。

具体如下图:

outer执行结束,内部函数开始被调用
outer执行环境等待被回收,outer的作用域链对全局变量对象和outer的活动对象引用都断了

js-scope-4

像上面这种内部函数的作用域链仍然保持着对父函数活动对象的引用,就是闭包(closure)


闭包

闭包有两个作用:

  1. 可以读取自身函数外部的变量(沿着作用域链寻找)
  2. 让这些外部变量始终保存在内存中

但是它也存在缺陷,可能产生内存泄漏(但是现在一般浏览器可以解决这种问题)

关于第二点,举个例子说明:

<script>
      function outer(){
         var result = new Array();
         for(var i = 0; i < 2; i++){//注:i是outer()的局部变量
            result[i] = function(){
               return i;
            }
         }
         return result;//返回一个函数对象数组
         //这个时候会初始化result.length个关于内部函数的作用域链
      }
      var fn = outer();
      console.log(fn[0]());//result:2
      console.log(fn[1]());//result:2
</script>

返回结果很出乎意料吧,你肯定以为依次返回0,1,但事实并非如此

来看一下调用fn[0]()的作用域链图:

js-scope-5

可以看到result[0]函数的活动对象里并没有定义i这个变量,于是沿着作用域链去找i变量,结果在父函数outer的活动对象里找到变量i(值为2),而这个变量i是父函数执行结束后将最终值保存在内存里的结果。

由此也可以得出,js函数内的变量值不是在编译的时候就确定的,而是等在运行时期再去寻找的。

那怎么才能让result数组函数返回我们所期望的值呢?
看一下result的活动对象里有一个arguments,arguments对象是一个参数的集合,是用来保存对象的。
那么我们就可以把i当成参数传进去,这样一调用函数生成的活动对象内的arguments就有当前i的副本。

改进之后:

<script>
      function outer(){
         var result = new Array();
         for(var i = 0; i < 2; i++){
            //定义一个带参函数
            function arg(num){
               return num;
            }
            //把i当成参数传进去
            result[i] = arg(i);
         }
         return result;
      }
      var fn = outer();
      console.log(fn[0]);//result:0
      console.log(fn[1]);//result:1
</script>

虽然的到了期望的结果,但是又有人问这算闭包吗?调用内部函数的时候,父函数的环境变量还没被销毁呢,而且result返回的是一个整型数组,而不是一个函数数组!
确实如此,那就让arg(num)函数内部再定义一个内部函数就好了:
这样result返回的其实是innerarg()函数

<script>
      function outer(){
         var result = new Array();
         for(var i = 0; i < 2; i++){
            //定义一个带参函数
            function arg(num){
               function innerarg(){
                  return num;
               }
               return innerarg;
            }
            //把i当成参数传进去
            result[i] = arg(i);
         }
         return result;
      }
      var fn = outer();
      console.log(fn[0]());
      console.log(fn[1]());
</script>

当调用outer,for循环内i=0时的作用域链图如下:
js-scope-6

由上图可知,当调用innerarg()时,它会沿作用域链找到父函数arg()活动对象里的arguments参数num=0.
上面代码中,函数arg在outer函数内预先被调用执行了,对于这种方法,js有一种简洁的写法

 function outer(){
         var result = new Array();
         for(var i = 0; i < 2; i++){
            //定义一个带参函数
            result[i] = function(num){
               function innerarg(){
                  return num;
               }
               return innerarg;
            }(i);//预先执行函数写法
            //把i当成参数传进去
         }
         return result;
}

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