深入JavaScript之JS引擎如何执行JS代码

我们大概经常能听到“执行环境”、“作用域”、“原型（链）”、“执行上下文”等内容，它们都在描述什么？

JS代码的运行

我们知道了js是弱类型语言，在运行时才确定变量类型。js引擎在执行js代码时，也会从上到下进行 词法分析、语法分析、语义分析 等处理，并在代码解析完成后生成AST（抽象语法树），最终根据AST生成CPU可以执行的机器码并执行。

除此之外，JS引擎在执行代码时还会进行其它处理，如 V8 中还有两个阶段：

编译阶段：该阶段会进行执行上下文的创建，包括创建变量对象(VO)(此时会被初始化为undefined)、建立作用域链、确定 this 指向等。每进入一个不同的运行环境。V8 都会创建一个新的执行上下文。
执行阶段：将编译阶段中创建的执行上下文压入调用栈，并成为正在运行的执行上下文。代码执行结束后，将其弹出调用栈。（这里有一个VO - AO的过程：JavaScript对变量赋值时变量被用到，此时变量对象会转为活动对象，转换后的活动对象才可被访问）

这就引出了两个概念：“执行上下文” 和 “作用域链”。

JavaScript执行上下文

由上面我们可以知道：当js代码执行一段可执行代码时，会创建对应的执行上下文。
首先，js中可执行代码对应着有一个概念：“执行环境” —— 全局环境、函数环境和 eval。
其次，对于每个执行上下文，都有三个重要属性：

变量对象（即“VO”）
作用域链
this

我们来看两段代码：

var scope="global scope";
function checkscope(){var scope="local scope";function f(){return scope;}return f();
}
checkscope();

var scope="global scope";
function checkscope(){var scope="local scope";function f(){return scope;}return f;
}
checkscope()();

它们会打印什么？

为什么？答案是它们的执行上下文栈不一样！

什么是“执行上下文栈”？
当执行一个可执行代码时，就会提前做准备工作，这里的“准备工作”，专业的说法就是“执行上下文”。但随着可执行代码如函数的增多，如何管理那么多的执行上下文呢？所以JS引擎创建了执行上下文栈的概念。
我们完全可以用数组去模拟其行为（栈底永远有一个全局执行上下文globalContext）

我们定义一个EStack，首先

EStack=[globalContext];

然后来模拟第一段代码：

EStack.push(<checkscope> functionContext);
EStack.push(<f> functionContext);
EStack.pop();
EStack.pop();

而第二段代码是这样的：

EStack.push(<checkscope> functionContext);
EStack.pop();
EStack.push(<f> functionContext);
EStack.pop();

究其原因，你可能需要先研究一下“闭包”的概念了！

这里顺便说下“在前端模块化”中怎么实现“长时间保存数据”？
缓存？不。闭包！

JavaScript作用域和作用域链

首先，作用域是指程序中定义变量的区域。作用域规定了如何查找变量，也就是确定了当前执行代码对变量的访问权限。
作用域有两种：静态作用域 和 动态作用域。
JS采用的静态作用域，也叫“词法作用域”。函数的作用域在函数定义的时候就确定了。

由上，词法作用域中的变量，在编译过程中会产生一个确定的作用范围。这个作用范围即“当前的执行上下文”。在ES5后我们用“词法环境”替代作用域来描述该执行上下文。词法环境由两个成员组成：

自身词法环境记录：用于记录自身词法环境中的变量对象
外部词法环境引用：用于记录外层词法环境中存在的引用

我们依然来看一个例子：

var value=1;
function foo(){console.log(value);
}
function bar(){var value=2;foo();
}
bar();

回看上面的定义，该打印什么？

让我们分析下执行过程：
执行foo()函数，先从foo函数内部查找是否有局部变量value。如果没有，就根据定义时的位置，查找上面一层的代码，也就是value=1.所以结果会打印1。

这里面当然不是如此简单能概括的，你可以从执行上下文的角度分析一下。

建立作用域链

上面我们说了词法环境（作用域）的两个组成。再结合执行上下文，我们不难发现：通过外部词法环境的引用，作用域可以顺着栈层层拓展，建立起从当前环境向外延伸的一条链式结构。

再来看一个例子：

function foo(){console.dir(bar);var a=1;function bar(){a=2;}
}
console.dir(foo);
foo();

由静态作用域，全局函数foo创建了一个自身对象的 [[scope]] 属性

foo[[scope]]=[globalContext];

而当我们执行foo()时，也会先后进入foo函数的定义期和执行期。在foo函数的定义期时，函数bar的 [[scope]] 将会包含全局内置scope和foo的内置scope

bar[[scope]]=[fooContext,globalContext];

这证明了这一点：“JS会通过外部词法环境引用来创建变量对象的一个作用域链，从而保证对执行环境有权访问的变量和函数的有序访问。”

让我们再回头看看执行上下文中的那道题，在前面我们说了它们有什么不同，这里说下为什么它们相同地打印了“local scope”：还是那句话“JS采用的是词法作用域，函数的作用域取决于函数创建的位置” —— JS函数的执行用到了作用域链，这个作用域链是在函数定义的时候创建的。嵌套的函数 f() 定义在这个作用域链里，其中的变量scope一定是指局部变量，不管何时何地执行 f() ，这种绑定在执行 f() 时依然有效。

基于作用域链的变量查询

当某个变量无法在自身词法环境记录中找到时，可以根据外部词法环境引用向外层进行寻找，直到最外层的词法环境中外部词法环境引用为null。
与此相似的是“对象中基于原型链的查找”：

原型：每一个JS对象（null 除外）在创建时就会与另一个对象关联，这个对象就是我们说的原型。每一个对象都会从原型中“继承”属性。
当读取实例的属性时，如果找不到，就会查找与对象关联的原型中的属性，如果还找不到，就去找原型的原型，一直到最顶层（__proto__为null）为止

它们的区别也显而易见：原型链是通过 prototype 属性建立对象继承的链接；而作用域链是指内部函数能访问到外部函数的闭包。不管直接还是间接，所有函数的作用域链最终都链接到全局上下文。