Javascript执行期上下文、预编译

正文

上面是凑字数的,接下来非常重要,请不要走开!

知识点

  • Js运行三部曲
  • 什么是预编译
  • 预编译四部曲
  • 什么是执行上下文
  • 怎么创建执行上文

Js运行三部曲

  • 分析语法
  • 预编译
  • 解释执行

分析语法

  • 分词/词法分析(Tokenizing/Lexing)
  • 解析/语法分析(Parsing)
  • 代码生成 在传统编译语言的流程中,程序中的一段源代码在执行之前会经历三个步骤,统称为“编 译”。下面我简单解释一下

第一阶段:这个过程会将由字符组成的字符串分解成(对编程语言来说)有意义的代码块,这些代 码块被称为词法单元(token)。例如,考虑程序 var a = 2;。这段程序通常会被分解成 为下面这些词法单元:var、a、=、2 、;。空格是否会被当作词法单元,取决于空格在 这门语言中是否具有意义。

第二阶段:这个过程是将词法单元流(数组)转换成一个由元素逐级嵌套所组成的代表了程序语法 结构的树。这个树被称为“抽象语法树”(Abstract Syntax Tree,AST)。

第三阶段:将 AST 转换为可执行代码的过程称被称为代码生成。

但是 Javascript有点不一样,首先,JavaScript 引擎不会有大量的(像其他语言编译器那么多的)时间用来进行优化,因为与其他语言不同,JavaScript 的编译过程不是发生在构建之前的。。 简单地说,任何 JavaScript 代码片段在执行前都要进行编译(通常就在执行前 这玩意就是预编译)。因此,JavaScript 编译器首先会对 var a = 2; 这段程序进行编译,然后做好执行它的准备,并且 通常马上就会执行它。

什么是预编译?

JavaScript 代码片段在执行前都要进行编译(通常就在执行前 这玩意就是预编译)。上面说到了不废话了,进入下一个阶段

预编译四部曲

  • 创建AO对象
  • 找形参和变量声明,将变量和形参名作为AO属性名,值为undefined
  • 将实参值和形参统一
  • 在函数体里面找函数声明,值赋予函数体

上面的AO是Active scope、GOGlobal scope这个玩意,在执行上下文,具体往下翻,这里你只用知道他是个对象!很强的

用代码给你们解释一下

var a = 1
function text(a){
    c = 0
    var c;
    console.log(c)
    a = 3
    var b = 2
    console.log(b)
    functon b(){}
    functon d(){
    	var d = 5
    }
    d()
    console.log(b)
}
text(1)

//预编译4步结束后:
// GO:{
// a :undefind
// text:functon text(a){}
//}
// text AO:{
// a:1
// c:undefind
// b:function b(){}
// d:function d(){}
// [[scope]] :{
// 0:text AO
// 1:GO
//}
// }
//}
// d AO:{
// d:undefind
// [[scope]] :{
// 0:d AO
// 1:text AO
// 2:GO
//	}
//}

//接下来一行一行执行代码...

是不是蛮简单的....

接下来看下面的....

什么是执行上下文?

简而言之,执行上下文是评估和执行 JavaScript 代码的环境的抽象概念。每当 Javascript 代码在运行的时候,它都是在执行上下文中运行。

执行上下文的类型

JavaScript 中有三种执行上下文类型。

  • 全局执行上下文 — 这是默认或者说基础的上下文,任何不在函数内部的代码都在全局上下文中。它会执行两件事:创建一个全局的 window 对象(浏览器的情况下),并且设置 this 的值等于这个全局对象。一个程序中只会有一个全局执行上下文。
  • 函数执行上下文 — 每当一个函数被调用时, 都会为该函数创建一个新的上下文。每个函数都有它自己的执行上下文,不过是在函数被调用时创建的。函数上下文可以有任意多个。每当一个新的执行上下文被创建,它会按定义的顺序(将在后文讨论)执行一系列步骤。
  • Eval 函数执行上下文 — 执行在 eval 函数内部的代码也会有它属于自己的执行上下文,但由于 JavaScript 开发者并不经常使用 eval,所以在这里我不会讨论它。

执行栈

执行栈,也就是在其它编程语言中所说的“调用栈”,是一种拥有 LIFO(后进先出)数据结构的栈,被用来存储代码运行时创建的所有执行上下文。

当 JavaScript 引擎第一次遇到你的脚本时,它会创建一个全局的执行上下文并且压入当前执行栈。每当引擎遇到一个函数调用,它会为该函数创建一个新的执行上下文并压入栈的顶部。

引擎会执行那些执行上下文位于栈顶的函数。当该函数执行结束时,执行上下文从栈中弹出,控制流程到达当前栈中的下一个上下文。

让我们通过下面的代码示例来理解:

let a = 'Hello World!';

function first() {
  console.log('Inside first function');
  second();
  console.log('Again inside first function');
}

function second() {
  console.log('Inside second function');
}

first();
console.log('Inside Global Execution Context');

上述代码的执行上下文栈。

当上述代码在浏览器加载时,JavaScript 引擎创建了一个全局执行上下文并把它压入当前执行栈。当遇到 first() 函数调用时,JavaScript 引擎为该函数创建一个新的执行上下文并把它压入当前执行栈的顶部。

当从 first() 函数内部调用 second() 函数时,JavaScript 引擎为 second() 函数创建了一个新的执行上下文并把它压入当前执行栈的顶部。当 second() 函数执行完毕,它的执行上下文会从当前栈弹出,并且控制流程到达下一个执行上下文,即 first() 函数的执行上下文。

当 first() 执行完毕,它的执行上下文从栈弹出,控制流程到达全局执行上下文。一旦所有代码执行完毕,JavaScript 引擎从当前栈中移除全局执行上下文。

怎么创建执行上下文?

到现在,我们已经看过 JavaScript 怎样管理执行上下文了,现在让我们了解 JavaScript 引擎是怎样创建执行上下文的。

创建执行上下文有两个阶段:1) 创建阶段 和 2) 执行阶段。

The Creation Phase

在 JavaScript 代码执行前,执行上下文将经历创建阶段。在创建阶段会发生三件事:

  1. this 值的决定,即我们所熟知的 This 绑定。
  2. 创建词法环境组件。
  3. 创建变量环境组件。

所以执行上下文在概念上表示如下:

ExecutionContext = {
  ThisBinding = <this value>,
  LexicalEnvironment = { ... },
  VariableEnvironment = { ... },
}

This 绑定:

在全局执行上下文中,this 的值指向全局对象。(在浏览器中,this引用 Window 对象)。

在函数执行上下文中,this 的值取决于该函数是如何被调用的。如果它被一个引用对象调用,那么 this 会被设置成那个对象,否则 this 的值被设置为全局对象或者 undefined(在严格模式下)。例如:

let foo = {
  baz: function() {
  console.log(this);
  }
}

foo.baz();   // 'this' 引用 'foo', 因为 'baz' 被
             // 对象 'foo' 调用

let bar = foo.baz;

bar();       // 'this' 指向全局 window 对象,因为
             // 没有指定引用对象

词法环境

官方的 ES6 文档把词法环境定义为

词法环境是一种规范类型,基于 ECMAScript 代码的词法嵌套结构来定义标识符和具体变量和函数的关联。一个词法环境由环境记录器和一个可能的引用外部词法环境的空值组成。

简单来说词法环境是一种持有标识符—变量映射的结构。(这里的标识符指的是变量/函数的名字,而变量是对实际对象[包含函数类型对象]或原始数据的引用)。

现在,在词法环境的内部有两个组件:(1) 环境记录器和 (2) 一个外部环境的引用。

  1. 环境记录器是存储变量和函数声明的实际位置。
  2. 外部环境的引用意味着它可以访问其父级词法环境(作用域)。

词法环境有两种类型:

  • 全局环境(在全局执行上下文中)是没有外部环境引用的词法环境。全局环境的外部环境引用是 null。它拥有内建的 Object/Array/等、在环境记录器内的原型函数(关联全局对象,比如 window 对象)还有任何用户定义的全局变量,并且 this的值指向全局对象。
  • 在函数环境中,函数内部用户定义的变量存储在环境记录器中。并且引用的外部环境可能是全局环境,或者任何包含此内部函数的外部函数。

环境记录器也有两种类型(如上!):

  1. 声明式环境记录器存储变量、函数和参数。
  2. 对象环境记录器用来定义出现在全局上下文中的变量和函数的关系。

简而言之,

  • 在全局环境中,环境记录器是对象环境记录器。
  • 在函数环境中,环境记录器是声明式环境记录器。

注意 — 对于函数环境,声明式环境记录器还包含了一个传递给函数的 arguments 对象(此对象存储索引和参数的映射)和传递给函数的参数的 length。

抽象地讲,词法环境在伪代码中看起来像这样:

GlobalExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // 在这里绑定标识符
    }
    outer: <null>
  }
}

FunctionExectionContext = {
  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // 在这里绑定标识符
    }
    outer: <Global or outer function environment reference>
  }
}

变量环境:

它同样是一个词法环境,其环境记录器持有变量声明语句在执行上下文中创建的绑定关系。

如上所述,变量环境也是一个词法环境,所以它有着上面定义的词法环境的所有属性。

在 ES6 中,词法环境组件和变量环境的一个不同就是前者被用来存储函数声明和变量(let 和 const)绑定,而后者只用来存储 var 变量绑定。

我们看点样例代码来理解上面的概念:

let a = 20;
const b = 30;
var c;

function multiply(e, f) {
 var g = 20;
 return e * f * g;
}

c = multiply(20, 30);

执行上下文看起来像这样:

GlobalExectionContext = {

  ThisBinding: <Global Object>,

  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // 在这里绑定标识符
      a: < uninitialized >,
      b: < uninitialized >,
      multiply: < func >
    }
    outer: <null>
  },

  VariableEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Object",
      // 在这里绑定标识符
      c: undefined,
    }
    outer: <null>
  }
}

FunctionExectionContext = {
  ThisBinding: <Global Object>,

  LexicalEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // 在这里绑定标识符
      Arguments: {0: 20, 1: 30, length: 2},
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>
  },

  VariableEnvironment: {
    EnvironmentRecord: {
      Type: "Declarative",
      // 在这里绑定标识符
      g: undefined
    },
    outer: <GlobalLexicalEnvironment>
  }
}

注意 — 只有遇到调用函数 multiply 时,函数执行上下文才会被创建。

可能你已经注意到 let 和 const 定义的变量并没有关联任何值,但 var 定义的变量被设成了 undefined。

这是因为在创建阶段时,引擎检查代码找出变量和函数声明,虽然函数声明完全存储在环境中,但是变量最初设置为 undefined(var 情况下),或者未初始化(let 和 const 情况下)。

这就是为什么你可以在声明之前访问 var 定义的变量(虽然是 undefined),但是在声明之前访问 let 和 const 的变量会得到一个引用错误。

这就是我们说的变量声明提升。

执行阶段

这是整篇文章中最简单的部分。在此阶段,完成对所有这些变量的分配,最后执行代码。

注意 — 在执行阶段,如果 JavaScript 引擎不能在源码中声明的实际位置找到 let 变量的值,它会被赋值为 undefined。

总结

  • 全局执行上下文创建阶段分为绑定this,创建词法环境->处理let和const,变量环境->处理var定义初始值undefind三步,
  • 执行阶段,当函数被定义 函数的AO中存在一个[[scope]]对象 指向 Scope Chain 当函数调用执行的前一刻也就是预编译阶段,同样执行全局GO的三步(也可以记忆分解的4步曲)
  • 作用域链 Scope Chain 分别指向AO与GO ———— 当函数被定义 ,Scope Chain第0位用来指向全局的GO上下文对象。 当函数调用执行的前一刻也就是预编译阶段,这时Scope Chain第0位指向自己的AO函数上下文对象,而第1位指向全局GO上下文,作用域链的产生。
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