浅谈JavaScript 的运行机理

——hechangmin@gmail.com  2010.10

这个话题看似简单,其实笔者是几次三番的下笔,又几次三番的放弃。因为这个内容,对于很多JavaScript的开发人员来讲都是一知半解的,当然笔者也在其中,今天之所以出来献丑了,首先是有了更深的认识,其次微博上有人说献丑是进步,如果献丑那必定是有同道之人能指出纰漏,那对于笔者本人来讲何尝不是进步呢?深表赞同!

今天会以几个小小的实例来解读这个课题。希望能与大家共勉。

首先得先了解JavaScript执行起来的流程,笔者先简单画了一个javascript的执行流程图:



重点解释的有三步:词法分析、预解析、执行。

script代码段:用script标签分隔的js代码或引入的js文件。

(1). 预解析

我们先从几个常见的javascript 小题目入手,请大家先看看下面的范例输出什么?

<script type="text/javascript">

    alert(i); // ?

    var i = 1;

</script>

对于javascript的从业者可以试着运行下。看看你的答案和实际输出一致吗?别小看这样两行脚本,这样的题目被当作JavaScript的笔试或者面试题目是常有的事情。

实际输出结果为:“undefined”,

这种现象被称成预解析JavaScript脚本引擎优先解析var变量和function定义。在预解析完成后,才会执行代码。

由于变量是被 var声明的,而被优先解析。所以可以理解为在 alert(i) 执行时候,程序前面已经有 var i;

所以上面代码等效解释为:

<script type="text/javascript">

    var i;

alert(i); // 对于被声明,但未赋值过的i,输出‘undefined’的结果,是不应该有任何歧义了吧。

    i = 1;

</script>

注意:预解析不会报错,因为他只解析正确的声明。

(2). 解释(主要指词法分析,生成语法树的过程)

请注意,这里‘解释’的定义是笔者自己方便理解自己定义的,而这个‘解释’并不在预解析之后。

我们知道JavaScript是脚本语言,脚本语言是相对于高级编译型语言而言他是解释性的。解释性语言没有编译成二进制代码,但是要进入到运行阶段,都应该是会经过词法分析、语法分析生成语法树、语义检查过程,笔者把这个环节叫做解释,如果读者有更科学的名字记得告诉我。

解释性语言在生成语法树后,就可以执行了。(这个跟脚本引擎编译器有关)

在这个过程中,有语法检查(比如括号是否匹配),发现无法生成语法树,则报错,结束整个代码块的解析。

(3) 执行 与 作用域

引入我们的第二个示例代码:

<script type="text/javascript">

    alert(i); // error: i is not defined.

    i = 1;

</script>

听说JavaScript 变量可以直接用,那为什么还报运行时脚本错误?—— i 未定义.

执行过程,需要理解JavaScript的作用域机制,JavaScript变量的作用域是在定义时决定而不是执行时决定,也就是说词法作用域取决于源码,编译器通过静态分析就能确定,因此词法作用域也叫做静态作用域(static scope)。但需要注意,witheval的语义无法仅通过静态技术实现,实际上,只能说JS的作用域机制非常接近lexical scope.

JS引擎在执行每个函数实例时,都会创建一个执行环境(execution context)。execution context中包含一个调用对象(call object调用对象是一个scriptObject结构,用来保存内部变量表varDecls、内嵌函数表funDecls、父级引用列表upvalue等语法分析结构(注意:varDeclsfunDecls等信息是在预解析阶段就已经得到,并保存在语法树中。函数实例执行时,会将这些信息从语法树复制到scriptObject上)。scriptObject是与函数相关的一套静态系统,与函数实例的生命周期保持一致。

lexical scopeJS的作用域机制,还需要理解它的实现方法,这就是作用域链(scope chain)。scope chain是一个name lookup机制,首先在当前执行环境的scriptObject中寻找,没找到,则顺着upvalue到父级scriptObject中寻找,一直lookup到全局调用对象(global object)。

当一个函数实例执行时,会创建或关联到一个闭包(closure)。 scriptObject用来静态保存与函数相关的变量表,closure则在执行期动态保存这些变量表及其运行值。closure的生命周期有可能比函数实例长。函数实例在活动引用为空后会自动销毁,closure则要等要数据引用为空后,由JS引擎回收(有些情况下不会自动回收,就导致了内存泄漏)。

别被上面的一堆名词吓住,一旦理解了执行环境、调用对象、闭包、词法作用域、作用域链这些概念,JS语言的很多现象都能迎刃而解。

小结

预解析,其实是在的‘解释’阶段完成,并存储在语法树中。当执行到函数实例时,会将varDelcsfuncDecls从语法树中复制到执行环境的scriptObject上。

对于示例解析:

未定义变量意味着在scriptObject的变量表中找不到,JS引擎会沿着scriptObjectupvalue往上寻找,如果都没找到,对于写操作i = 1; 最后就会等价为 window.i = 1; window对象新增了一个属性。对于读操作,如果一直追溯到全局执行环境的scriptObject上都找不到,就会产生运行期错误。

最后,留个问题给大家:

<script type="text/javascript">

    var arg = 1;

    function foo(arg) {

        alert(arg);

        var arg = 2;

    }

    foo(3);

</script>

请问alert的输出是什么?

posted on 2010-10-09 01:21 -274°C 阅读(2086) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: web前端

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