JavaScript作用域和作用域链以及执行上下文与执行栈-CFANZ编程社区

function outFun2() {
    var inVariable = "内层变量2";
}
outFun2();//要先执行这个函数，否则根本不知道里面是啥
console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined

从上面的例子可以体会到作用域的概念，变量inVariable在全局作用域没有声明，所以在全局作用域下取值会报错。我们可以这样理解：作用域就是一个独立的地盘，让变量不会外泄、暴露出去。也就是说作用域最大的用处就是隔离变量，不同作用域下同名变量不会有冲突。

ES6 之前 JavaScript 没有块级作用域,只有全局作用域和函数作用域。ES6的到来，为我们提供了‘块级作用域’,可通过新增命令let和const来体现。

2.全局作用域和函数作用域

在代码中任何地方都能访问到的对象拥有全局作用域，一般来说以下几种情形拥有全局作用域：

最外层函数和在最外层函数外面定义的变量拥有全局作用域

 var outVariable = "我是最外层变量"; //最外层变量
 function outFun() { //最外层函数
     var inVariable = "内层变量";
     function innerFun() { //内层函数
         console.log(inVariable);
     }
     innerFun();
 }
 console.log(outVariable); //我是最外层变量
outFun(); //内层变量
console.log(inVariable); //inVariable is not defined
innerFun(); //innerFun is not defined

所有末定义直接赋值的变量自动声明为拥有全局作用域

function outFun2() {
    variable = "未定义直接赋值的变量";
    var inVariable2 = "内层变量2";
}
outFun2();//要先执行这个函数，否则根本不知道里面是啥
console.log(variable); //未定义直接赋值的变量
console.log(inVariable2); //inVariable2 is not defined

所有window对象的属性拥有全局作用域

一般情况下，window对象的内置属性都拥有全局作用域，例如window.name、window.location、window.top等等。

全局作用域有个弊端：如果我们写了很多行 JS 代码，变量定义都没有用函数包括，那么它们就全部都在全局作用域中。这样就会污染全局命名空间, 容易引起命名冲突。

// 张三写的代码中
var data = {a: 100}

// 李四写的代码中
var data = {x: true}

这就是为何 jQuery、Zepto 等库的源码，所有的代码都会放在(function(){....})()中。因为放在里面的所有变量，都不会被外泄和暴露，不会污染到外面，不会对其他的库或者 JS 脚本造成影响。这是函数作用域的一个体现。

函数作用域,是指声明在函数内部的变量，和全局作用域相反，局部作用域一般只在固定的代码片段内可访问到，最常见的例如函数内部。

function doSomething(){
    var blogName="浪里行舟";
    function innerSay(){
       alert(blogName);
    }
    innerSay();
}
alert(blogName); //脚本错误
innerSay(); //脚本错误

作用域是分层的，内层作用域可以访问外层作用域的变量，反之则不行。我们看个例子，用泡泡来比喻作用域可能好理解一点：

最后输出的结果为 2, 4, 12

泡泡1是全局作用域，有标识符foo；
泡泡2是作用域foo，有标识符a,bar,b；
泡泡3是作用域bar，仅有标识符c。

值得注意的是：块语句（大括号“｛｝”中间的语句），如 if 和 switch 条件语句或 for 和 while 循环语句，不像函数，它们不会创建一个新的作用域。在块语句中定义的变量将保留在它们已经存在的作用域中。

if (true) {
    // 'if' 条件语句块不会创建一个新的作用域
   var name = 'Hammad'; // name 依然在全局作用域中
}
console.log(name); // logs 'Hammad'

JS 的初学者经常需要花点时间才能习惯变量提升，而如果不理解这种特有行为，就可能导致
bug 。正因为如此， ES6 引入了块级作用域，让变量的生命周期更加可控。

3.块级作用域

块级作用域可通过新增命令let和const声明，所声明的变量在指定块的作用域外无法被访问。块级作用域在如下情况被创建：

在一个函数内部
在一个代码块（由一对花括号包裹）内部

let 声明的语法与 var 的语法一致。你基本上可以用 let 来代替 var 进行变量声明，但会将变量的作用域限制在当前代码块中。块级作用域有以下几个特点：

声明变量不会提升到代码块顶部

let/const 声明并不会被提升到当前代码块的顶部，因此你需要手动将 let/const 声明放置到顶部，以便让变量在整个代码块内部可用。

function getValue(condition) {
 if (condition) {
 let value = "blue";
 return value;
 } else {
 // value 在此处不可用
 return null;
 }
 // value 在此处不可用
}

禁止重复声明

如果一个标识符已经在代码块内部被定义，那么在此代码块内使用同一个标识符进行 let 声明就会导致抛出错误。例如：

var count = 30;
let count = 40; // Uncaught SyntaxError: Identifier 'count' has already been declared

在本例中， count 变量被声明了两次：一次使用 var ，另一次使用 let 。因为 let 不能在同一作用域内重复声明一个已有标识符，此处的 let 声明就会抛出错误。但如果在嵌套的作用域内使用 let 声明一个同名的新变量，则不会抛出错误。

var count = 30;
// 不会抛出错误
if (condition) {
let count = 40;
// 其他代码
}

循环中的绑定块作用域的妙用

开发者可能最希望实现for循环的块级作用域了，因为可以把声明的计数器变量限制在循环内，例如，以下代码在 JS 经常见到：

 <button>测试1</button>
 <button>测试2</button>
 <button>测试3</button>
 <script type="text/javascript">
    var btns = document.getElementsByTagName('button')
     for (var i = 0; i < btns.length; i++) {
       btns[i].onclick = function () {
         console.log('第' + (i + 1) + '个')
      }
    }
</script>

我们要实现这样的一个需求: 点击某个按钮, 提示"点击的是第n个按钮",此处我们先不考虑事件代理,万万没想到，点击任意一个按钮，后台都是弹出“第四个”,这是因为i是全局变量,执行到点击事件时，此时i的值为3。那该如何修改，最简单的是用let声明i

 for (let i = 0; i < btns.length; i++) {
    btns[i].onclick = function () {
      console.log('第' + (i + 1) + '个')
    }
  }

1.什么是自由变量

首先认识一下什么叫做 自由变量 。如下代码中，console.log(a)要得到a变量，但是在当前的作用域中没有定义a（可对比一下b）。当前作用域没有定义的变量，这成为自由变量。自由变量的值如何得到 —— 向父级作用域寻找（注意：这种说法并不严谨，下文会重点解释）。

var a = 100
function fn() {
    var b = 200
    console.log(a) // 这里的a在这里就是一个自由变量
    console.log(b)
}
fn()

2.什么是作用域链

如果父级也没呢？再一层一层向上寻找，直到找到全局作用域还是没找到，就宣布放弃。这种一层一层的关系，就是作用域链。

 var a = 100
 function F1() {
     var b = 200
     function F2() {
         var c = 300
        console.log(a) // 自由变量，顺作用域链向父作用域找
         console.log(b) // 自由变量，顺作用域链向父作用域找
         console.log(c) // 本作用域的变量
     }
    F2()
}
F1()

3.关于自由变量的取值

关于自由变量的值，上文提到要到父作用域中取，其实有时候这种解释会产生歧义。

 var x = 10
 function fn() {
   console.log(x)
 }
 function show(f) {
   var x = 20
   (function() {
     f() //10，而不是20
   })()
}
show(fn)

在fn函数中，取自由变量x的值时，要到哪个作用域中取？——要到创建fn函数的那个作用域中取，无论fn函数将在哪里调用。

所以，不要在用以上说法了。相比而言，用这句话描述会更加贴切:要到创建这个函数的那个域”。作用域中取值,这里强调的是“创建”，而不是“调用”，切记切记——其实这就是所谓的"静态作用域"

 var a = 10
 function fn() {
   var b = 20
   function bar() {
     console.log(a + b) //30
   }
   return bar
 }
 var x = fn(),
  b = 200
x() //bar()

fn()返回的是bar函数，赋值给x。执行x()，即执行bar函数代码。取b的值时，直接在fn作用域取出。取a的值时，试图在fn作用域取，但是取不到，只能转向创建fn的那个作用域中去查找，结果找到了,所以最后的结果是30

许多开发人员经常混淆作用域和执行上下文的概念，误认为它们是相同的概念，但事实并非如此。

我们知道JavaScript属于解释型语言，JavaScript的执行分为：解释和执行两个阶段,这两个阶段所做的事并不一样：

解释阶段：

词法分析
语法分析
作用域规则确定

执行阶段：

创建执行上下文
执行函数代码
垃圾回收

JavaScript解释阶段便会确定作用域规则，因此作用域在函数定义时就已经确定了，而不是在函数调用时确定，但是执行上下文是函数执行之前创建的。执行上下文最明显的就是this的指向是执行时确定的。而作用域访问的变量是编写代码的结构确定的。

作用域和执行上下文之间最大的区别是：
执行上下文在运行时确定，随时可能改变；作用域在定义时就确定，并且不会改变。

一个作用域下可能包含若干个上下文环境。有可能从来没有过上下文环境（函数从来就没有被调用过）；有可能有过，现在函数被调用完毕后，上下文环境被销毁了；有可能同时存在一个或多个（闭包）。同一个作用域下，不同的调用会产生不同的执行上下文环境，继而产生不同的变量的值。

行上下文和执行栈是JavaScript中关键概念之一，是JavaScript难点之一。理解执行上下文和执行栈同样有助于理解其他的 JavaScript 概念如提升机制、作用域和闭包等。

1.什么是执行上下文

简而言之，执行上下文就是当前 JavaScript 代码被解析和执行时所在环境的抽象概念， JavaScript 中运行任何的代码都是在执行上下文中运行

2.执行上下文的类型

执行上下文总共有三种类型：

全局执行上下文：这是默认的、最基础的执行上下文。不在任何函数中的代码都位于全局执行上下文中。它做了两件事：1. 创建一个全局对象，在浏览器中这个全局对象就是 window 对象。2. 将 this 指针指向这个全局对象。一个程序中只能存在一个全局执行上下文。
函数执行上下文：每次调用函数时，都会为该函数创建一个新的执行上下文。每个函数都拥有自己的执行上下文，但是只有在函数被调用的时候才会被创建。一个程序中可以存在任意数量的函数执行上下文。每当一个新的执行上下文被创建，它都会按照特定的顺序执行一系列步骤，具体过程将在本文后面讨论。
Eval 函数执行上下文：运行在 eval 函数中的代码也获得了自己的执行上下文，但由于 Javascript 开发人员不常用 eval 函数，所以在这里不再讨论。

执行上下文的生命周期包括三个阶段：创建阶段→执行阶段→回收阶段，本文重点介绍创建阶段。

1.创建阶段

当函数被调用，但未执行任何其内部代码之前，会做以下三件事：

创建变量对象：首先初始化函数的参数arguments，提升函数声明和变量声明。下文会详细说明。
创建作用域链（Scope Chain）：在执行期上下文的创建阶段，作用域链是在变量对象之后创建的。作用域链本身包含变量对象。作用域链用于解析变量。当被要求解析变量时，JavaScript 始终从代码嵌套的最内层开始，如果最内层没有找到变量，就会跳转到上一层父作用域中查找，直到找到该变量。
确定this指向：包括多种情况，下文会详细说明

在一段 JS 脚本执行之前，要先解析代码（所以说 JS 是解释执行的脚本语言），解析的时候会先创建一个全局执行上下文环境，先把代码中即将执行的变量、函数声明都拿出来。变量先暂时赋值为undefined，函数则先声明好可使用。这一步做完了，然后再开始正式执行程序。

另外，一个函数在执行之前，也会创建一个函数执行上下文环境，跟全局上下文差不多，不过函数执行上下文中会多出this arguments和函数的参数。

2.执行阶段

执行变量赋值、代码执行

3.回收阶段

执行上下文出栈等待虚拟机回收执行上下文

1.变量声明提升

大部分编程语言都是先声明变量再使用，但在JS中，事情有些不一样：

console.log(a)// undefined

var a = 10

上述代码正常输出 undefined而不是报错 UncaughtReferenceError:aisnotdefined,这是因为声明提升（hoisting），相当于如下代码：

var a; //声明 默认值是undefined “准备工作”

console.log(a);

a=10; //赋值

2.函数声明提升

我们都知道，创建一个函数的方法有两种，一种是通过函数声明 functionfoo(){}另一种是通过函数表达式 varfoo=function(){} ,那这两种在函数提升有什么区别呢？

console.log(f1) // function f1(){}

function f1() {} // 函数声明

console.log(f2) // undefined

var f2 = function() {} // 函数表达式

接下来我们通过一个例子来说明这个问题：

function test() {

        foo(); // Uncaught TypeError "foo is not a function"

        bar(); // "this will run!"

        var foo = function () { // function expression assigned to local variable 'foo'

        alert("this won't run!");

}

function bar() { // function declaration, given the name 'bar'

        alert("this will run!");

    }

}

test();

在上面的例子中，foo()调用的时候报错了，而bar能够正常调用。

我们前面说过变量和函数都会上升，遇到函数表达式 varfoo=function(){}时，首先会将 varfoo上升到函数体顶部，然而此时的foo的值为undefined,所以执行 foo()报错。

而对于函数 bar(), 则是提升了整个函数，所以 bar()才能够顺利执行。

有个细节必须注意：当遇到函数和变量同名且都会被提升的情况，函数声明优先级比较高，因此变量声明会被函数声明所覆盖，但是可以重新赋值。

alert(a);//输出：function a(){ alert('我是函数') }

function a(){ alert('我是函数') }//

var a = '我是变量';

alert(a); //输出：'我是变量'

function声明的优先级比var声明高，也就意味着当两个同名变量同时被function和var声明时，function声明会覆盖var声明

这代码等效于：

function a(){alert('我是函数')}

var a; //hoisting

alert(a); //输出：function a(){ alert('我是函数') }

a = '我是变量';//赋值

alert(a); //输出：'我是变量'

最后我们看个复杂点的例子：

function test(arg){

    // 1. 形参 arg 是 "hi"

    // 2. 因为函数声明比变量声明优先级高，所以此时 arg 是 function

    console.log(arg);

    var arg = 'hello'; // 3.var arg 变量声明被忽略， arg = 'hello'被执行

    function arg(){

        console.log('hello world')

    }

    console.log(arg);

}

test('hi');

/* 输出：

function arg(){

    console.log('hello world')

}

hello

*/

这是因为当函数执行的时候,首先会形成一个新的私有的作用域，然后依次按照如下的步骤执行：

如果有形参，先给形参赋值
进行私有作用域中的预解释，函数声明优先级比变量声明高，最后后者会被前者所覆盖，但是可以重新赋值
私有作用域中的代码从上到下执行

3.确定this的指向

先搞明白一个很重要的概念 —— this的值是在执行的时候才能确认，定义的时候不能确认！ 为什么呢 —— 因为this是执行上下文环境的一部分，而执行上下文需要在代码执行之前确定，而不是定义的时候。看如下例子：

//情况1

function foo() {

    console.log(this.a) //1

}

var a = 1

foo()


 //情况2

function fn(){

    console.log(this);

}

var obj={fn:fn};

obj.fn(); //this->obj

 //情况3

function CreateJsPerson(name,age){

    //this是当前类的一个实例p1

    this.name=name; //=>p1.name=name

    this.age=age; //=>p1.age=age

}

var p1=new CreateJsPerson("张三",48);


 //情况4

function add(c, d){

    return this.a + this.b + c + d;

}

var o = {a:1, b:3};

add.call(o, 5, 7); // 1 + 3 + 5 + 7 = 16

add.apply(o, [10, 20]); // 1 + 3 + 10 + 20 = 34



 //情况5

<button id="btn1">箭头函数this</button>

<script type="text/javascript">

    let btn1 = document.getElementById('btn1');

    let obj = {

        name: 'kobe',

        age: 39,

        getName: function () {

            btn1.onclick = () => {

            console.log(this);//obj
    
            };

        }

    };

    obj.getName();

</script>

接下来我们逐一解释上面几种情况

对于直接调用 foo 来说，不管 foo 函数被放在了什么地方，this 一定是 window
对于 obj.foo() 来说，我们只需要记住，谁调用了函数，谁就是 this，所以在这个场景下 foo 函数中的 this 就是 obj 对象
在构造函数模式中，类中(函数体中)出现的this.xxx=xxx中的this是当前类的一个实例
call、apply和bind：this 是第一个参数
箭头函数this指向:箭头函数没有自己的this，看其外层的是否有函数，如果有，外层函数的this就是内部箭头函数的this，如果没有，则this是window。

函数多了，就有多个函数执行上下文，每次调用函数创建一个新的执行上下文，那如何管理创建的那么多执行上下文呢？

JavaScript 引擎创建了执行上下文栈来管理执行上下文。可以把执行上下文栈认为是一个存储函数调用的栈结构，遵循先进后出的原则。

从上面的流程图，我们需要记住几个关键点：

JavaScript执行在单线程上，所有的代码都是排队执行。
一开始浏览器执行全局的代码时，首先创建全局的执行上下文，压入执行栈的顶部。
每当进入一个函数的执行就会创建函数的执行上下文，并且把它压入执行栈的顶部。当前函数执行完成后，当前函数的执行上下文出栈，并等待垃圾回收。
浏览器的JS执行引擎总是访问栈顶的执行上下文。
全局上下文只有唯一的一个，它在浏览器关闭时出栈。

我们再来看个例子：

var color = 'blue';

function changeColor() {

    var anotherColor = 'red';

    function swapColors() {

        var tempColor = anotherColor;

        anotherColor = color;

        color = tempColor;

    }

    swapColors();

}

changeColor();

上述代码运行按照如下步骤：

当上述代码在浏览器中加载时，JavaScript 引擎会创建一个全局执行上下文并且将它推入当前的执行栈
调用 changeColor函数时，此时changeColor函数内部代码还未执行，js执行引擎立即创建一个changeColor的执行上下文（简称EC），然后把这执行上下文压入到执行栈（简称ECStack）中。
执行changeColor函数过程中，调用swapColors函数，同样地，swapColors函数执行之前也创建了一个swapColors的执行上下文，并压入到执行栈中。
swapColors函数执行完成，swapColors函数的执行上下文出栈，并且被销毁。
changeColor函数执行完成，changeColor函数的执行上下文出栈，并且被销毁。