图文并茂详解Javascript上下文与作用域

开发 前端
Js是一门很有趣的语言,由于它的很多特性是针对HTML中DOM的操作,因而显得随意而略失严谨,但随着前端的不断繁荣发展和Node的兴起,Js已经不再是“toy language”或是jQuery时代的“CSS扩展”,本文提到的这些概念无论是对新手还是从传统Web开发中过度过来的Js开发人员来说,都很容易被混淆或误解,希望本文可以有所帮助。

本文尝试阐述Javascript中的上下文与作用域背后的机制,主要涉及到执行上下文(execution context)、作用域链(scope chain)、闭包(closure)、this等概念。

Execution context

执行上下文(简称上下文)决定了Js执行过程中可以获取哪些变量、函数、数据,一段程序可能被分割成许多不同的上下文,每一个上下文都会绑定一个变 量对象(variable object),它就像一个容器,用来存储当前上下文中所有已定义或可获取的变量、函数等。位于最顶端或最外层的上下文称为全局上下文(global context),全局上下文取决于执行环境,如Node中的global和Browser中的window

 

需要注意的是,上下文与作用域(scope)是不同的概念。Js本身是单进程的,每当有function被执行时,就会产生一个新的上下文,这一上 下文会被压入Js的上下文堆栈(context stack)中,function执行结束后则被弹出,因此Js解释器总是在栈顶上下文中执行。在生成新的上下文时,首先会绑定该上下文的变量对象,其中 包括arguments和该函数中定义的变量;之后会创建属于该上下文的作用域链(scope chain),***将this赋予这一function所属的Object,这一过程可以通过下图表示:

js context stack

this

上文提到this被赋予function所属的Object,具体来说,当function是定义在global对中时,this指向global;当function作为Object的方法时,this指向该Object:

 

var x = 1
var f = function(){ 
  console.log(this.x); 

f();  // -> 1 
 
var ff = function(){ 
  this.x = 2
  console.log(this.x); 

ff(); // -> 2 
x     // -> 2 
 
var o = {x: "o's x", f: f}; 
o.f(); // "o's x" 
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上文提到,在function被执行时生成新的上下文时会先绑定当前上下文的变量对象,再创建作用域链。我们知道function的定义是可以嵌套 在其他function所创建的上下文中,也可以并列地定义在同一个上下文中(如global)。作用域链实际上就是自下而上地将所有嵌套定义的上下文所 绑定的变量对象串接到一起,使嵌套的function可以“继承”上层上下文的变量,而并列的function之间互不干扰:

js scope chain

 

var x = 'global'
function a(){ 
  var x = "a's x"
  function b(){ 
    var y = "b's y"
    console.log(x); 
  }; 
  b(); 

function c(){ 
  var x = "c's x"
  function d(){ 
    console.log(y); 
  }; 
  d(); 

a();  // -> "a's x" 
c();  // -> ReferenceError: y is not defined 
x     // -> "global" 
y     // -> ReferenceError: y is not defined 
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Closure

如果理解了上文中提到的上下文与作用域链的机制,再来看闭包的概念就很清楚了。每个function在调用时会创建新的上下文及作用域链,而作用域 链就是将外层(上层)上下文所绑定的变量对象逐一串连起来,使当前function可以获取外层上下文的变量、数据等。如果我们在function中定义 新的function,同时将内层function作为值返回,那么内层function所包含的作用域链将会一起返回,即使内层function在其他 上下文中执行,其内部的作用域链仍然保持着原有的数据,而当前的上下文可能无法获取原先外层function中的数据,使得function内部的作用域 链被保护起来,从而形成“闭包”。看下面的例子:

var x = 100
var inc = function(){ 
  var x = 0
  return function(){ 
    console.log(x++); 
  }; 
}; 
 
var inc1 = inc(); 
var inc2 = inc(); 
 
inc1();  // -> 0 
inc1();  // -> 1 
inc2();  // -> 0 
inc1();  // -> 2 
inc2();  // -> 1 
x;       // -> 100 
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执行过程如下图所示,inc内部返回的匿名function在创建时生成的作用域链包括了inc中的x,即使后来赋值给inc1inc2之后,直接在global context下调用,它们的作用域链仍然是由定义中所处的上下文环境决定,而且由于x是在function inc中定义的,无法被外层的global context所改变,从而实现了闭包的效果:

js closure

this in closure

我们已经反复提到执行上下文和作用域实际上是通过function创建、分割的,而function中的this与作用域链不同,它是由**执行该function时**当前所处的Object环境所决定的,这也是this最容易被混淆用错的一点。一般情况下的例子如下:

var name = "global"
var o = { 
  name: "o"
  getName: function(){ 
    return this.name 
  } 
}; 
o.getName();  // -> "o" 
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由于执行o.getName()getName所绑定的this是调用它的o,所以此时this == o;更容易搞混的是在closure条件下:

var name = "global"
var oo = { 
  name: "oo"
  getNameFunc: function(){ 
    return function(){ 
      return this.name; 
    }; 
  } 

oo.getNameFunc()();  // -> "global" 
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此时闭包函数被return后调用相当于:

getName = oo.getNameFunc(); 
getName();  // -> "global" 
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换一个更明显的例子:

var ooo = { 
  name: "ooo"
  getName: oo.getNameFunc() // 此时闭包函数的this被绑定到新的Object 
}; 
ooo.getName();  // -> "ooo" 
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当然,有时候为了避免闭包中的this在执行时被替换,可以采取下面的方法:

var name = "global"
var oooo = { 
  name: "ox4"
  getNameFunc: function(){ 
    var self = this
    return function(){ 
       return self.name; 
    }; 
  } 
}; 
oooo.getNameFunc()(); // -> "ox4" 
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或者是在调用时强行定义执行的Object:

var name = "global"
var oo = { 
  name: "oo"
  getNameFunc: function(){ 
    return function(){ 
      return this.name; 
    }; 
  } 

oo.getNameFunc()();  // -> "global" 
oo.getNameFunc().bind(oo)(); // -> "oo" 
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总结

Js是一门很有趣的语言,由于它的很多特性是针对HTML中DOM的操作,因而显得随意而略失严谨,但随着前端的不断繁荣发展和Node的兴 起,Js已经不再是“toy language”或是jQuery时代的“CSS扩展”,本文提到的这些概念无论是对新手还是从传统Web开发中过度过来的Js开发人员来说,都很容易 被混淆或误解,希望本文可以有所帮助。

写这篇总结的原因是我在Github上分享的Learn javascript in one picture,刚开始有人质疑这只能算是一张语法表(syntax cheat sheet),根本不会涉及更深层的闭包、作用域等内容,但是出乎意料的是这个项目竟然获得3000多个star,所以不能虎头蛇尾,以上。

责任编辑:王雪燕 来源: rainyear的博客
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