Docs

Appearance

执行环境及作用域 ​

1. 前言：如何体现函数参数是按值传递的 ​

ECMAScript 中所有函数的参数都是按值传递的。也就是说，把函数外部的值复制给函数内部的参数，就和把值从一个变量复制到另一个变量一样。

这里以引用类型的参数来举例说明：

javascript
function setName(obj) {
  obj.name = 'Nick';
  obj = new Object();
  obj.name = 'Greg';
}

const person = new Object();
setName(person);
alert(person.name); // Nick

如果 person 是按引用传递的，那么 person 就会自动被修改为指向其 name 属性值为 Greg 的新对象。

实际上，当在函数内部重写 obj 时，这个变量引用的就是一个局部对象了。而这个局部对象会在函数执行完毕后立即被销毁。 注：可以把 ECMAScript 函数的参数想象成局部变量。

2. 基本概念 ​

执行环境（execution context，为简单起见，有时也称为“环境”）是 JavaScript 中最为重要的一个概念。

执行环境定义了变量或者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（variable object），环境中定义的所有变量和函数都保存在这个对象中。 虽然我们编写的代码无法访问到这个对象，但解析器在处理数据时会在后台使用它。

全局执行环境是最外围的一个执行环境。根据 ECMAScript 实现所在的宿主环境不同，表示执行环境的对象也不一样。 在 Web 浏览器中，全局执行环境被认为是 window 对象，因此所有全局变量和函数都是作为 window 对象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，该环境被销毁，保存在其中的所有变量和函数定义也随之销毁（全局执行环境直到应用程序退出————例如关闭网页或浏览器————时才会被销毁）。

每个函数都有自己的执行环境。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。 而在函数执行之后，栈将其环境弹出，把控制权返回给之前的执行环境。ECMAScript 程序中的执行流正是由这个方便的机制控制着。

当代码在一个环境中执行时，会创建变量对象的一个作用域链（scope chain）。 作用域链的用途，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。 作用域链的前端，始终都是当前执行的代码所在环境的变量对象。

如果这个环境是函数，则将其活动对象（activation object）作为变量对象。 活动对象在最开始时只包含一个变量，即 arguments 对象（这个对象在全局环境中是不存在的）。 作用域链中的下一个变量对象来自（外部）环境，而再下一个变量对象则来自下一个包含环境。 这样，一直延续到全局执行环境； 全局执行环境的变量对象始终都是作用域链中的最后一个对象。

标识符解析是沿着作用域链一级一级地搜索标识符的过程。 搜索过程始终从作用域链的前端开始，然后逐级地向后回溯，直至找到标识符为止（如果找不到标识符，通常会导致错误发生）。

举个例子说明下：

javascript
let color = 'blue';

function changeColor() {
  let anotherColor = 'red';

  function swapColors() {
    const tempColor = anotherColor;
    anotherColor = color;
    color = tempColor;

    // 这里可以访问 color、antherColor和tempColor
  }

  // 这里可以访问color和anotherColor，但不能访问tempColor
}

解析如下：

以上代码共涉及 3 个执行环境：全局环境、changeColor()的局部环境 和 swepColors()的局部环境。 全局环境 中有一个变量 color 和一个函数 changeColor()， changeColor()的局部环境 中有 一个名为 anotherColor 的变量和 一个名为 swapColors() 的函数，但它也可以访问全局环境中的变量 color。 swapColors()的局部环境 中有一个变量 tempColor，该变量只能在这个环境中访问到。 无论全局环境还是 changeColor() 的局部环境 都无权访问 tempColor。 然而，在 swapColors() 内部则可以访问其他两个环境中的所有变量，因为那两个环境是它的父执行环境。

下图形象地展示了前面这个例子的作用域链：

3. 查询标识符 ​

当在某个环境中为了读取或写入而引用一个标识符时，必须通过搜索来确定该标识符实际代表什么。 搜索过程从作用域链的前端开始，向上逐级査询与给定名字匹配的标识符。 如果在局部环境中找到了该标识符，搜索过程停止，变量就绪。 如果在局部环境中没有找到该变域名，则继续沿作用域链向上搜索。 搜索过程将一直追溯到全局环境的变量对象。 如果在全局环境中也没有找到这个标识符，则意味着该变量尚未声明。

变量查询也不是没有代价的。很明显，访冋局部变量要比访问全局变量更快，因为不用向上搜索作用域链。

4. 垃圾收集 ​

4.1 前言 ​

JavaScript 具有自动垃圾收集机制，也就是说，执行环境会负责管理代码执行过程中使用的内存。 而在 C 和 C++之类的语言中，开发人员的一项基本任务就是手工跟踪内存的使用精况，这是造成许多问题的一个根源。 在编写 JavaScript 程序时，开发人员不用再关心内存使用问题，所需内存的分配以及无用内存的回收完全实现了自动管理。 这种垃圾收集机制的原理其实很简单：找出那些不再继续使用的变量，然后释放其占用的内存。 为此，垃圾收集器会按照固定的时间间隔（或代码执行中预定的收集时间）, 周期性地执行这一操作。

下面我们来分析一下函数中局部变量的正常生命周期。

局部变量只在函数执行的过程中存在。 而在这个过程中，会为局部变量在栈（或堆）内存上分配相应的空间，以便存储它们的值。 然后在函数中使用这些变量，直至函数执行结束。此时，局部变量就没有存在的必要了，因此可以释放它们的内存以供将来使用。 在这种情况下，很容易判断变量是否还有存在的必要； 但并非所有情况下都这么容易就能得出结论。

垃圾收集器必须跟踪哪个变量有用哪个变量没用，对于不再有用的变量打上标记，以备将来收回其占用的内存。 用于标识无用变量的策略可能会因实现而异，但具体到浏览器中的实现，则通常有两个策略：标记清除 和 引用计数。

引用计数已经弃用，这里就简单说下 标记清除。

4.2 标记清除 ​

JavaScript 中最常用的垃圾收集方式是标记清除（mark-and-sweep ）。

当变量进入环境（例如，在函 数中声明一个变量）时，就将这个变量标记为“进人环境”。 从逻辑上讲，永远不能释放进入环境的变量所占用的内存，因为只要执行流进入相应的环境，就可能会用到它们。 而当变量离开环境时，则将其 标记为“离开环境”。

可以使用任何方式来标记变量。 比如，可以通过翻转某个特殊的位来记录一个变量何时进入环境，或者使用一个“进入环境的”变量列表及一个“离开环境的”变量列表来跟踪哪个变量发生了变化。 说到底，如何标记变量其实并不重要，关键在于釆取什么策略。

垃圾收集器在运行的时候会给存储在内存中的所有变量都加上标记(当然，可以使用任何标记方式)。 然后，它会去掉环境中的变量以及被环境中的变量引用的变量的标记。

而在此之后再被加上标记的变量将被视为准备删除的变量，原因是环境中的变量已经无法访问到这些变量了。 最后，垃圾收集器完成内存清除工作，销毁那些带标记的值并回收它们所占用的内存空间。

到 2008 年为止，IE、Firefox、 Opera、Chrome 和 Safhri 的 JavaScript 实现使用的都是标记清除式的垃圾收集策略(或类似的策略)，只不过垃圾收集的时间间隔互有不同。

4.3 性能问题 ​

垃圾收集器是周期性运行的，而旦如果为变量分配的内存数量很可观，那么回收工作量也是相当大的。

4.4 管理内存 ​

使用具备垃圾收集机制的语言编写程序，开发人员一般不必操心内存管理的问题。 但是，JavaScript 在进行内存管理及垃圾收集时面临的问题还是有点与众不同。

其中最主要的一个问题，就是分配给 Web 浏览器的可用内存数最通常要比分配给桌面应用程序的少。 这样做的目的主要是出于安全方面的考虑，目的是防止运行 JavaScript 的网页耗尽全部系统内存而导致系统崩溃。

内存限制问题不仅会影响给变量分配内存，同时还会影响调用栈以及在一个线程中能够同时执行的语句数量。

因此，确保占用最少的内存可以让页面获得更好的性能。

而优化内存占用的最佳方式，就是为执行中的代码只保存必要的数据。 一旦数据不再有用，最好通过将其值设置为 null 来释放其引用————这个做法叫做解除引用(demfferencing)。 这一做法适用于大多数全局变量和全局对象的属性。局部变量会在它们离开执行环境时自动被解除引用。

如下面这个例子所示：

javascript
function createPerson(name) {
  const localPerson = new Object();
  localPerson.name = name;
  return localPerson;
}

let globalPerson = creacePerson('Nicholas');

// 手工解除 globalPerson 的引用
globalPerson = null;

在这个例子中，变量 globalPerson 取得了 createPerson() 函数 返回的值。 在 createPerson() 函数 内部，我们创建了一个对象并将其赋给局部变量 localPerson，然后又为该对象添加了一个名为 name 的属性。

最后，当调用这个函数时，localPerson 以函数值的形式 返回并赋给全局变量 globalPerson，由于 localPerson 在 createPerson 函数执行完毕后就离开了其执行环境，因此无需我们显式地去为它解除引用。

但是对于全局变量 globalPerson 而言，则需要我们在不使用它的 时候手工为它解除引用，这也正是上面例子中最后一行代码的目的。

不过，解除一个值的引用并不意味着自动回收该值所占用的内存。 解除引用的真正作用是让值脱离执行环境，以便垃圾收集器下次运行时将其回收。

Released under the MIT License.

Copyright © 2020-present