「JavaScript学习笔记」 JS 中的作用域与上下文

今天为了搞清楚上下文(context)这个词的概念,搜索了一番,根据网上的各种说法,个人理解context可以指中文中的语境,即为一段代码、函数、变量所准备的环境,借用轮子哥的解释:

每一段程序都有很多外部变量。只有像Add这种简单的函数才是没有外部变量的。一旦你的一段程序有了外部变量,这段程序就不完整,不能独立运行。你为了使他们运行,就要给所有的外部变量一个一个写一些值进去。这些值的集合就叫上下文。
譬如说在C++的lambda表达是里面,[写在这里的就是上下文](int a, int b){ ... }。
--来自轮子哥的回答


对于前端来说,最常用的语言就是JavaScript,下面是对“Understanding Scope and Context in JavaScript”的文章的学习和总结。

首先,需要注意的是,JS中的作用域(scope)与上下文(context)不同,这两个术语表达的并不是同一个概念。

  • 对于JS的函数调用来说,每个函数调用都有与之相关的scope和context。
  • scope基于函数(function-based)。与每次函数调用时访问的变量相关,每次调用时都不同。
  • 上下文基于对象(object-based)。context总是关键字this的值,是调用当前可执行代码的对象的引用。

变量作用域

对于JS来说,变量能够被定义在全局或者局部作用域,导致运行时变量的访问来自不同的作用域。

  • 全局变量需要声明在函数体外,在整个执行过程中都存在,能够在任何作用域中访问和修改(我的理解是,运行环境[浏览器、node.js]的JS引擎/解释器在执行JS文件前,初始化了执行代码,为其准备了全局环境,在运行时(runtime),全局变量可以在任何作用域中访问到)。

  • 局部变量仅在函数体内定义,runtime中,每次调用函数时的作用域范围都不同,局部变量只能在其被调用期的作用域范围内被赋值、检索、操纵。
    ES6提供了let关键字,使得JS现在也支持了块级作用域。ES6之前,if语句、switch语句、for循环、while循环中无法支持块级作用域。使用关键字var在上面语句中,变量会在当前局部作用域(函数体内)访问到,因此会有我们常见的面试题:

for (var i = 0; i < 5; i++) {
    setTimeout(()=> {
        console.log(i)
    }, 0)
}
console.log(i)
// 5  55555

// 使用let 使for 语句产生了块级作用域
for (let i = 0; i < 5; i++){
    setTimeout(()=> {
        console.log(i)
    }, 0)
}
console.log(i)
// 5 0 1 2 3 4 

// 使用局部作用域
var output = function (i) {
    setTimeout(()=>{
        console.log(i);
    }, 0);
};
 
for (var i = 0; i < 5; i++) {
    output(i); // 将每个i作为参数传入函数内,每个函数在调用时有自己独立的作用域,因此每个i不同
}
// 0 1 2 3 4 

this context

Context取决于函数是如何被调用的。
例如,当函数作为对象方法被调用时,this指向这个对象。

var obj = {
    foo:fucntion(){
        console.log(this === obj)
    }
}
obj.foo() // true

使用new关键字来创建对象实例,也是使用了这个规则:

function foo() {
    console.log(this);
}

foo() // window
new foo() // foo

当调用一个为绑定函数时,this默认情况下是全局上下文,在浏览器中它指向window对象。需要注意的是,ES5引入了严格模式的概念, 如果启用了严格模式,此时上下文默认为undefined。

执行上下文(Execution Context)

JS是一个单线程语言,因此JS解释器在初始化执行代码时,会默认进入全局的执行上下文(execution context),此时,每个函数调用都会创建一个新的执行上下文。
需要注意的是,execution context的意义与context 不同(ES的规定),它更倾向于作用域的作用,定义了变量或函数仿问其他作用域的权限。

每个函数都有自己的执行环境。当执行流进入一个函数时,函数的环境就会被推入一个环境栈中(execution stack)。在函数执行完后,栈将其环境弹出, 把控制权返回给之前的执行环境。ECMAScript程序中的执行流正是由这个便利的机制控制着。

执行环境可以分为创建和执行两个阶段。在创建阶段,解析器首先会创建一个变量对象(variable object,也称为活动对象 activation object),它由定义在执行环境中的变量、函数声明、和参数组成。在这个阶段,作用域链会被初始化,this的值也会被最终确定。 在执行阶段,代码被解释执行。

每个执行环境都有一个与之关联的变量对象(variable object),环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。 需要知道,我们无法手动访问这个对象,只有解析器才能访问它。

这里,我的理解是:

  • context关注的的是this关键字的使用和指向。
  • execution context指代的是作用域的范围。
  • JS初始化时,会往执行栈创建一个变量对象(variable object/activation object),并由执行环境的变量、函数声明、和参数组成。
  • 该执行环境是独立的。它更像是一个堆栈的过程,每一层会先根据代码构建,弹入堆栈。当执行完会将已执行的代码弹出。
  • 由于是单线程语言,当一个函数执行完后会弹出这个函数(清理内存),执行下一个函数,往全局变量上添加新的执行函数,因此每个函数都是独立作用域。
  • 由于类似堆栈的过程,因此每一层函数都可以向外访问到上一层(外部环境),但是外部环境不能访问内部环境。
  • 基于上面的说法,对变量/函数的访问,会从当前作用域开始,如果找不到就会逐步向上层访问查找,于是构成了作用域链。

参考资料:

  1. Understanding Scope and Context in JavaScript
  2. 理解JavaScript中的作用域和上下文
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