深入理解Javascript作用域和作用域链

什么是作用域

作用域是代码运行时某些特定的部分中变量、函数和对象的可访问性，换句话说，作用域决定了代码块中变量和其他资源的可见性

作用域共有两种工作模型

词法作用域（静态作用域）
动态作用域

词法作用域

词法作用域也被称为静态作用域，就是定义在词法阶段的作用域。换句话说，词法作用域是由你在写代码时将变量和块作用域写在哪里决定的。JS作用域采用的就是词法作用域

举个例子：

var a = 2
function foo() {var b = 2 console.log(a + b)
}
foo() // 4

在foo函数定义是就已经确定了它能拿到哪些变量，如果foo函数中有a，则直接拿去计算，否则会往上一层去寻找。

例子2：

var a = 2
function bar() {console.log(a)
}
function foo() {var a = 3bar()
}
foo() // 2

bar只会从它定义的位置往上查找，即找到a为2

动态作用域

函数的作用域在函数调用时候确定，bash便是动态作用域

将以下代码存为shell执行最终结果输出为：3

#!/bin/bash
a=2
foo(){echo $a
}
bar(){a=3foo
}
bar

Javascript中的作用域

在JavaScript中作用域分为两类

全局作用域
局部作用域

全局作用域

整个JavaScript文档就是一个全局作用，变量定义在函数之外，那么变量就是全局范围的

var a = 1

可以在任意其他范围内访问和更改

var a = 1console.log(a) // 1function bar() {console.log(a)
}bar() // 1

局部作用域/函数作用域

函数内定义的变量就在局部作用域内，变量绑定到函数，每个函数都有不同的作用域，并且在其他函数中是不可访问的

// 全局作用域
function foo() {// 局部作用域 var a = 1console.log(a) // 1
}
// 全局作用域
function bar () {// 局部作用域 console.log(a) //  Uncaught ReferenceError: a is not defined
}

作用域细分

嵌套作用域

当一个块或函数嵌套在另一个或函数中时，就发生了作用域嵌套，因此在当前作用域中无法找到某个变量，引擎就会在外层嵌套的作用域中继续查找，直到找到该变量或抵达最外层的作用域为止

function foo(a) {console.log(a + b)
}
var b = 2
foo(2) // 4

在foo中b是未定义的，便会往上一层作用域查找，找到后停止查找。

作用域查找会在找到第一个匹配的标识符时停止，在多层的嵌套作用域可以定义同名的标识符，这叫“遮蔽效应”（内部的标识符“遮蔽”了外部的标识符）

例：

var a = 2
function foo() {var a = 3function bar () {console.log(a)}return bar;
}
foo()() // 3

块作用域

与函数不同、if、switch、while、for这样的语句不会创建新的作用域，会形成块作用域。如果使用var定义，最终会属于外部作用域

if (true){var a = 1
}
if (false) {var b = 2
}
console.log(a) // 1
console.log(b) // undefined 在块作用域中, 当使用var声明时，写在哪里最终都会属于外部作用域for (var i = 0;i < 10;i++){}
console.log(i) // 10

使用try catch、with语句会创建块作用域

try {undefined() // 抛出一个错误
} catch (err) {console.log(err) // 正常执行
}
console.log(err) // Uncaught ReferenceError: err is not defined

ES6中的let和const关键字支持在块语句内声明局部作用域

if (true){var a = 1let b = 2const c = 3
}
console.log(a) // 1
console.log(b) // Uncaught ReferenceError: b is not defined
console.log(c) // Uncaught ReferenceError: c is not defined

也可以进行显示的创建

if (true) {var a = 1{let b = 2const c = 3}
}
console.log(a) // 1
console.log(b) // Uncaught ReferenceError: b is not defined
console.log(c) // Uncaught ReferenceError: c is not defined

利用块作用域进行垃圾回收

function process(data) {}
var someReallyBigData = { ... }
process(someReallyBigData)
var btn = document.getElementById("my_button")
btn.addEventListener("click", function click(evt) {console.log("button clicked")
})

click函数的点击回调并不需要someReallyBigData变量。理论上当process(..)执行后，在内存中占用大量空间的数据结构就可以被回收了。但是，由于click函数形成了一个覆盖整个作用域的闭包，JavaScript引擎极有可能依然保存着这个结构

使用块作用域可以解决这个问题

function process(data) {}
{let someReallyBigData = { ... }process(someReallyBigData)
}var btn = document.getElementById("my_button")
btn.addEventListener("click", function click(evt) {console.log("button clicked")
})

提升

声明从他们在代码中出现的位置被移动到最上面，这个过程叫做变量提升

变量的提升

看以下代码

a = 2
var a;
console.log(a) // 2

console.log(a) // undefined
var a = 2

导致上面结果的原因是引擎会在解释Javascript代码前首先对其进行编译，编译阶段中的一部分工作就是找到所有的声明，并用合适的作用域将它们关联起来

当编译器看到var a = 2时，会将其看成两个声明var a;和
a = 2;第一个定义声明是在编译阶段进行的。第二个赋值声明会被留在原地等待执行
所以上述代码会以以下形式处理

var a;
a = 2;
console.log(a)

var a;
console.log(a)
a = 2 // 留在原地

上述整个过程就是提升，总的来说先有声明后有赋值

注意：只有声明本身会被提升，而赋值或其他运行逻辑会留在原地

函数的提升

看以下代码

foo()function foo() {console.log(a) // undefinedvar a = 2;
}

foo函数的声明被提升了，因为第一行可以正常调用执行，上述代码可以理解为下面这种形式

function foo() {var a;console.log(a)a = 2
}foo()

值得注意的是函数表达式不会被提升

foo() // Uncaught TypeError: foo is not a function
var foo = function bar() {}

上述代码可以理解为以下形式

var foo;
foo()
foo = function() {var bar = ...self...}

函数优先

函数声明和变量声明都会被提升。函数会首先被提升，然后才是变量。

例：

foo() // 1
var foo; // 声明变量
function foo() {console.log(1)
} // 声明函数foo = function() {cosnole.log(2)
}

结果会输出1，如果是变量先提升则会出现TypeError
可以转成以下形式理解:

function foo() {console.log(1)
}foo() // 1foo = function() {console.log(2)
}

var foo虽然出现在function foo()...的声明之前，但它是重复的声明，直接被忽略。因为函数声明会被提升到普通变量之前。

注意：后面的函数声明可以覆盖前面的
例：

foo(); // 3function foo() {console.log(1)
}var foo = function() {console.log(2)
}function foo() {console.log(3)
}

尽量避免写出这种代码

执行环境（执行上下文）

执行环境（执行上下文）定义了变量或函数有权访问的其他数据，决定了它们各自的行为。每个执行环境都有一个与之关联的变量对象，环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中

全局执行环境

全局执行环境在WEB浏览器中就是window对象，因此所有的全局变量和函数都是作为window的属性和方法创建的。某个执行环境中的所有代码执行完毕后，该环境销毁，保存在其中的所有变量和函数定义也随之销毁（全局环境知道应用程序退出 - 关闭网页或浏览器时才会被销毁

函数执行环境

每一个函数都有一个执行环境，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。在函数执行之后，栈将其环境弹出，控制权返回给之前的执行环境，浏览器始终执行位于堆栈顶部的执行环境

执行环境有两个阶段

1. 创建阶段

当函数倍调用但其代码尚未执行时

创建变量（活动）对象
创建作用域链
设置上下文，即this

变量对象

也被称为活动对象，包含执行环境中的定义的所有变量、函数和其他声明，当一个函数被调用，解释器会扫描它所有的资源包括函数参数、变量和其他声明。变量对象最开始值包含arguments对象

'variableObject': {}

作用域链

作用域链实在变量对象之后创建的。作用域链本身包含变量对象。作用域链是保证对执行环境有权访问的所有变量和函数的有序访问

'scopeChain': {}

把执行环境抽象成一个对象：

executionContextObject = {'variableObject': {},'scopeChain': {},'this': {}
}

例：

function foo () {var a = 1;function bar () {var b = 1;}bar()
}

在创建时
foo()的活动对象为：arguments,a,bar
foo()的作用域链为：foo > window
foo()的this为window
foo()的执行环境为
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AhY5XUnQ-1639723468249)(evernotecid://328B33FE-ED00-4B09-8BC9-557510243583/appyinxiangcom/33490301/ENResource/p120)]

2. 执行阶段

在执行阶段，变量对象中的值会被赋值，代码最终被执行

作用域链和自由变量

作用域

各个作用域的嵌套关系组成了一条作用域链，当一个代码在执行环境中执时，会创建变量对象的一个作用域链。

例：


function foo () {var a = 1function bar() {var a = 2}
}

该例中
bar函数的作用域链为bar>foo>window(全局)
foo保存的作用域链为foo>window(全局)

使用作用域链主要是进行标识符（变量和函数）的查询，标识符（变量和函数）解析就是沿着作用域链一级一级地所搜标识符的过程，而作用域链就是保证对变量和函数的有序访问

自由变量

什么是自由变量

在当前作用域中存在，但并未当前作用域中声明的变量

例：

var b = 2;
function foo() {var a = 1function bar() {var c =  b + a}
}

上例中
b和a在bar作用域中未声明，所以a和b为自由变量
一旦出现自由变量，就肯定会有作用域链，再根据作用域链查找机制，查找到对应的变量。

结语

作用域和作用域链作为Javacript的基础是非常重要的一环，搞懂了这个对学习闭包有很大的帮助。

参考文档

JavaScript高级程序设计
你不知道的JavaScript
Understanding Scope in JavaScrip

千羽的博客