JavaScript:作用域與作用域鏈


1.什么是作用域(scope)?

簡單來講,作用域(scope)就是變量訪問規則的有效范圍

  • 作用域外,無法引用作用域內的變量;
  • 離開作用域后,作用域的變量的內存空間會被清除,比如執行完函數或者關閉瀏覽器
  • 作用域與執行上下文是完全不同的兩個概念。我曾經也混淆過他們,但是一定要仔細區分。

JavaScript代碼的整個執行過程,分為兩個階段,代碼編譯階段與代碼執行階段。編譯階段由編譯器完成,將代碼翻譯成可執行代碼,這個階段作用域規則會確定。執行階段由引擎完成,主要任務是執行可執行代碼,執行上下文在這個階段創建。

函數作用域是在函數聲明的時候就已經確定了,而函數執行上下文是在函數調用時創建的。假如一個函數被調用多次,那么它就會創建多個函數執行上下文,但是函數作用域顯然不會跟着函數被調用的次數而發生什么變化。

1.1 全局作用域

var foo = 'foo';
console.log(window.foo);   // => 'foo' 

在瀏覽器環境中聲明變量,該變量會默認成為window對象下的屬性。

function foo() {
    name = "bar"
}
foo();
console.log(window.name) // bar

在函數中,如果不加 var 聲明一個變量,那么這個變量會默認被聲明為全局變量,如果是嚴格模式,則會報錯。

全局變量會造成命名污染,如果在多處對同一個全局變量進行操作,那么久會覆蓋全局變量的定義。同時全局變量數量過多,非常不方便管理。

這也是為什么jquery要在全局建立變量 ,其余私有方法屬性掛在 下的原因。

1.2 函數作用域

假如在函數中定義一個局部變量,那么該變量只可以在該函數作用域中被訪問。

function doSomething () {
    var thing = '吃早餐';
}
console.log(thing); // Uncaught ReferenceError: thing is not defined

嵌套函數作用域:

function outer () {
    var thing = '吃早餐';
    function inner () {
        console.log(thing);
    }
    inner();
}

outer();  // 吃早餐

 

在外層函數中,嵌套一個內層函數,那么這個內層函數可以向上訪問到外層函數中的變量。

既然內層函數可以訪問到外層函數的變量,那如果把內層函數return出來會怎樣?

function outer () {
    var thing = '吃早餐';
    
    function inner () {
        console.log(thing);
    }
    
    return inner;
}

var foo = outer();
foo();  // 吃早餐

函數執行完后,函數作用域的變量就會被垃圾回收。而這段代碼看出當返回了一個訪問了外部函數變量的內部函數,最后外部函數的變量得以保存。

這種當變量存在的函數已經執行結束,但扔可以再次被訪問到的方式就是“閉包”。后期會繼續對閉包進行梳理。

1.3 塊級作用域

很多書上都有一句話,javascript沒有塊級作用域的概念。所謂塊級作用域,就是{}包裹的區域。但是在ES6出來以后,這句話並不那么正確了。因為可以用 let 或者 const 聲明一個塊級作用域的變量或常量。

比如:

for (let i = 0; i < 10; i++) {
    // ...
}
console.log(i); // Uncaught ReferenceError: i is not defined

發現這個例子就會和函數作用域中的第一個例子一樣的錯誤提示。因為變量i只可以在 for循環的{ }塊級作用域中被訪問了。

擴散思考:

究竟什么時候該用let?什么時候該用const?

默認使用 const,只有當確實需要改變變量的值的時候才使用let。因為大部分的變量的值在初始化之后不應再改變,而預料之外的變量的修改是很多bug的源頭。

1.4 詞法作用域

詞法作用域,也可以叫做靜態作用域。意思是無論函數在哪里調用,詞法作用域都只在由函數被聲明時所處的位置決定。
既然有靜態作用域,那么也有動態作用域。
而動態作用域的作用域則是由函數被調用時執行的位置所決定。

var a = 123;
function fn1 () {
    console.log(a);
}
function fn2 () {
    var a = 456;
    fn1();
}
fn2();   // 123

以上代碼,最后輸出結果 a 的值,來自於 fn1 聲明時所在位置訪問到的 a 值 123。
所以JS的作用域是靜態作用域,也叫詞法作用域。

上面的1.1-1.3可以看做作用域的類型。而這一小節,其實跟上面三小節還是有差別的,並不屬於作用域的類型,只是關於作用域的一個補充說明吧。

2. 什么是作用域鏈(scope chain)

在JS引擎中,通過標識符查找標識符的值,會從當前作用域向上查找,直到作用域找到第一個匹配的標識符位置。就是JS的作用域鏈。

var a = 1;
function fn1 () {
    var a = 2;
    function fn2 () {
        var a = 3;
        console.log(a);
    }
    fn2 ();
}
fn1(); // 3

console.log(a) 語句中,JS在查找 a變量標識符的值的時候,會從 fn2 內部向外部函數查找變量聲明,它發現fn2內部就已經有了a變量,那么它就不會繼續查找了。那么最終結果也就會打印3了。

代碼分析如下:

<script type="text/javascript">
    var a = 100;
    function fun(){
        var b = 200
        function fun2(){
            var c = 300
        }
        function fun3(){
            var d = 400
        }
        fun2()
        fun3()
    }
    fun()
</script>

首先預編譯,一開始生成一個GO{

  a:underfined

  fun:function fun(){//fun的函數體

      var b = 200
      function fun2(){
        var c = 300
      }
      function fun3(){
      var d = 400
      }
      fun2()
      fun3()
    }

}

逐行執行代碼,GO{

  a:100

  fun:function fun(){//fun的函數體

      var b = 200
      function fun2(){
        var c = 300
      }
      function fun3(){
      var d = 400
      }
      fun2()
      fun3()
    }

}

當fun函數執行時,首先預編譯會產生一個AO{

  b:underfined

  fun2:function fun2(){
       var c = 300
     }

  fun3:function fun3(){
      var d = 400
     }

}

這里注意的是fun函數是在全局的環境下產生的,所以自己身上掛載這一個GO,由於作用域鏈是棧式結構,先產生的先進去,最后出來,

在這個例子的情況下,AO是后於GO產生的,所以對於fun函數本身來說,執行代碼的時候,會先去自己本身的AO里找找看,如果沒有找到要用的東西,就去父級查找,此題的父級是GO

此刻fun的作用域鏈是  第0位    fun的AO{}

          第1位    GO{}

fun函數開始逐行執行AO{

  b:200

  fun2:function fun2(){
       var c = 300
     }

  fun3:function fun3(){
      var d = 400
     }

 }

注意:函數每次調用才會產生AO,每次產生的AO還都是不一樣的

然后遇到fun2函數的執行,預編譯產生自己的AO{

  c:underfined

}

此刻fun2的作用域鏈是第0位    fun2的AO{}

          第1位    fun的AO{}

          第2位    GO{}

然后遇到fun3函數的執行,預編譯產生自己的AO{

  d:underfined

}

此刻fun3的作用域鏈是第0位    fun3的AO{}

          第1位    fun的AO{}

          第2位    GO{}

fun2和fun3的作用域鏈沒有什么聯系。

當函數fun2和fun3執行完畢,自己將砍掉自己和自己的AO的聯系,

最后就是fun函數執行完畢,它也是砍掉自己和自己AO的聯系。

這就是一個我們平時看到不是閉包的函數。

 

閉包

1.閉包在紅寶書中的解釋就是:有權訪問另一個函數作用域中的變量的函數。

2.寫法:

 1 <script type="text/javascript">
 2     function fun1(){
 3         var a = 100;
 4         function fun2(){
 5             a++;
 6             console.log(a);
 7         }
 8         return fun2;
 9     }
10     
11     var fun = fun1();
12     fun()
13     fun()
14 </script>

3.效果如下:

4.分析:

執行代碼

GO{

fun:underfined

fun1:function fun1()

   {

     var a = 100;

     function fun2()

    {

        a++;

        console.log(a);

     }

     return fun2;

     }

 

}

然后第十一行開始這里,就是fun1函數執行,然后把fun1的return返回值賦給fun,這里比較復雜,我們分開來看,

這里fun1函數執行,產生AO{

a:100

fun2:function fun2(){

    a++;
    console.log(a);
    }

}

此刻fun1的作用域鏈為 第0位   AO

           第1位   GO

此刻fun2的作用域鏈為 第0位   fun1的AO

           第1位   GO

解釋一下,fun2只是聲明了,並沒有產生調用,所以沒有產生自己的AO,

正常的,我們到第7行代碼我們就結束了,但是這個時候來了一個return fun2,把fun2這個函數體拋給了全局變量fun,好了,fun1函數執行完畢,消除自己的AO,

此刻fun2的作用域鏈為 第0位   fun1的AO

           第1位   GO

第十二行就是fun執行,然后,它本身是沒有a的,但是它可以用fun1的AO,然后加,然后打印,

因為fun中的fun1的AO本來是應該在fun1銷毀時,去掉,但是被拋給fun,所以現在fun1的AO沒辦法銷毀,所以現在a變量相當於一個只能被fun訪問的全局變量。

所以第十三行再調用一次fun函數,a被打印的值為102。


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