JavaScript作用域與作用域鏈深入解析

2019-11-20 21:30:38

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供稿：網(wǎng)友

作用域是JavaScript最重要的概念之一，想要學(xué)好JavaScript就需要理解JavaScript作用域和作用域鏈的工作原理。今天這篇文章對JavaScript作用域和作用域鏈作簡單的介紹，希望能幫助大家更好的學(xué)習(xí)JavaScript。

JavaScript作用域

任何程序設(shè)計語言都有作用域的概念，簡單的說，作用域就是變量與函數(shù)的可訪問范圍，即作用域控制著變量與函數(shù)的可見性和生命周期。在JavaScript中，變量的作用域有全局作用域和局部作用域兩種。

1. 全局作用域(Global Scope)

在代碼中任何地方都能訪問到的對象擁有全局作用域，一般來說一下幾種情形擁有全局作用域：

(1)最外層函數(shù)和在最外層函數(shù)外面定義的變量擁有全局作用域，例如：

復(fù)制代碼代碼如下:

var authorName="山邊小溪"; 
function doSomething(){ 
var blogName=""; 
function innerSay(){ 
alert(blogName); 
} 
innerSay(); 
} 
alert(authorName); //山邊小溪 
alert(blogName); //腳本錯誤 
doSomething(); // 
innerSay() //腳本錯誤 

(2)所有末定義直接賦值的變量自動聲明為擁有全局作用域，例如：

復(fù)制代碼代碼如下:

function doSomething(){ 
var authorName="山邊小溪"; 
blogName=""; 
alert(authorName); 
} 
alert(blogName); // 
alert(authorName); //腳本錯誤 

變量blogName擁有全局作用域，而authorName在函數(shù)外部無法訪問到。

(3)所有window對象的屬性擁有全局作用域

一般情況下，window對象的內(nèi)置屬性都都擁有全局作用域，例如window.name、window.location、window.top等等。

2. 局部作用域(Local Scope)

和全局作用域相反，局部作用域一般只在固定的代碼片段內(nèi)可訪問到，最常見的例如函數(shù)內(nèi)部，所有在一些地方也會看到有人把這種作用域成為函數(shù)作用域，例如下列代碼中的blogName和函數(shù)innerSay都只擁有局部作用域。

復(fù)制代碼代碼如下:

function doSomething(){ 
var blogName=""; 
function innerSay(){ 
alert(blogName); 
} 
innerSay(); 
} 
alert(blogName); //腳本錯誤 
innerSay(); //腳本錯誤 

作用域鏈(Scope Chain)

在JavaScript中，函數(shù)也是對象，實際上，JavaScript里一切都是對象。函數(shù)對象和其它對象一樣，擁有可以通過代碼訪問的屬性和一系列僅供JavaScript引擎訪問的內(nèi)部屬性。其中一個內(nèi)部屬性是[[Scope]]，由ECMA-262標準第三版定義，該內(nèi)部屬性包含了函數(shù)被創(chuàng)建的作用域中對象的集合，這個集合被稱為函數(shù)的作用域鏈，它決定了哪些數(shù)據(jù)能被函數(shù)訪問。

當一個函數(shù)創(chuàng)建后，它的作用域鏈會被創(chuàng)建此函數(shù)的作用域中可訪問的數(shù)據(jù)對象填充。例如定義下面這樣一個函數(shù)：

復(fù)制代碼代碼如下:

function add(num1,num2) { 
var sum = num1 + num2; 
return sum; 
} 

在函數(shù)add創(chuàng)建時，它的作用域鏈中會填入一個全局對象，該全局對象包含了所有全局變量，如下圖所示(注意：圖片只例舉了全部變量中的一部分)：

函數(shù)add的作用域?qū)趫?zhí)行時用到。例如執(zhí)行如下代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

var total = add(5,10);

執(zhí)行此函數(shù)時會創(chuàng)建一個稱為“運行期上下文(execution context)”的內(nèi)部對象，運行期上下文定義了函數(shù)執(zhí)行時的環(huán)境。每個運行期上下文都有自己的作用域鏈，用于標識符解析，當運行期上下文被創(chuàng)建時，而它的作用域鏈初始化為當前運行函數(shù)的[[Scope]]所包含的對象。

這些值按照它們出現(xiàn)在函數(shù)中的順序被復(fù)制到運行期上下文的作用域鏈中。它們共同組成了一個新的對象，叫“活動對象(activation object)”，該對象包含了函數(shù)的所有局部變量、命名參數(shù)、參數(shù)集合以及this，然后此對象會被推入作用域鏈的前端，當運行期上下文被銷毀，活動對象也隨之銷毀。新的作用域鏈如下圖所示：

在函數(shù)執(zhí)行過程中，沒遇到一個變量，都會經(jīng)歷一次標識符解析過程以決定從哪里獲取和存儲數(shù)據(jù)。該過程從作用域鏈頭部，也就是從活動對象開始搜索，查找同名的標識符，如果找到了就使用這個標識符對應(yīng)的變量，如果沒找到繼續(xù)搜索作用域鏈中的下一個對象，如果搜索完所有對象都未找到，則認為該標識符未定義。函數(shù)執(zhí)行過程中，每個標識符都要經(jīng)歷這樣的搜索過程。

作用域鏈和代碼優(yōu)化

從作用域鏈的結(jié)構(gòu)可以看出，在運行期上下文的作用域鏈中，標識符所在的位置越深，讀寫速度就會越慢。如上圖所示，因為全局變量總是存在于運行期上下文作用域鏈的最末端，因此在標識符解析的時候，查找全局變量是最慢的。所以，在編寫代碼的時候應(yīng)盡量少使用全局變量，盡可能使用局部變量。一個好的經(jīng)驗法則是：如果一個跨作用域的對象被引用了一次以上，則先把它存儲到局部變量里再使用。例如下面的代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

function changeColor(){

document.getElementById("btnChange").onclick=function(){

document.getElementById("targetCanvas").style.backgroundColor="red";

};

}

這個函數(shù)引用了兩次全局變量document，查找該變量必須遍歷整個作用域鏈，直到最后在全局對象中才能找到。這段代碼可以重寫如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

function changeColor(){

var doc=document;

doc.getElementById("btnChange").onclick=function(){

doc.getElementById("targetCanvas").style.backgroundColor="red";

};

}

這段代碼比較簡單，重寫后不會顯示出巨大的性能提升，但是如果程序中有大量的全局變量被從反復(fù)訪問，那么重寫后的代碼性能會有顯著改善。

改變作用域鏈

函數(shù)每次執(zhí)行時對應(yīng)的運行期上下文都是獨一無二的，所以多次調(diào)用同一個函數(shù)就會導(dǎo)致創(chuàng)建多個運行期上下文，當函數(shù)執(zhí)行完畢，執(zhí)行上下文會被銷毀。每一個運行期上下文都和一個作用域鏈關(guān)聯(lián)。一般情況下，在運行期上下文運行的過程中，其作用域鏈只會被 with 語句和 catch 語句影響。

with語句是對象的快捷應(yīng)用方式，用來避免書寫重復(fù)代碼。例如：

復(fù)制代碼代碼如下:

function initUI(){

with(document){

var bd=body,

links=getElementsByTagName("a"),

i=0,

len=links.length;

while(i < len){

update(links[i++]);

}

getElementById("btnInit").onclick=function(){

doSomething();

};

}

這里使用width語句來避免多次書寫document，看上去更高效，實際上產(chǎn)生了性能問題。

當代碼運行到with語句時，運行期上下文的作用域鏈臨時被改變了。一個新的可變對象被創(chuàng)建，它包含了參數(shù)指定的對象的所有屬性。這個對象將被推入作用域鏈的頭部，這意味著函數(shù)的所有局部變量現(xiàn)在處于第二個作用域鏈對象中，因此訪問代價更高了。如下圖所示：

因此在程序中應(yīng)避免使用with語句，在這個例子中，只要簡單的把document存儲在一個局部變量中就可以提升性能。

另外一個會改變作用域鏈的是try-catch語句中的catch語句。當try代碼塊中發(fā)生錯誤時，執(zhí)行過程會跳轉(zhuǎn)到catch語句，然后把異常對象推入一個可變對象并置于作用域的頭部。在catch代碼塊內(nèi)部，函數(shù)的所有局部變量將會被放在第二個作用域鏈對象中。示例代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

try{

doSomething();

}catch(ex){

alert(ex.message); //作用域鏈在此處改變

}

請注意，一旦catch語句執(zhí)行完畢，作用域鏈機會返回到之前的狀態(tài)。try-catch語句在代碼調(diào)試和異常處理中非常有用，因此不建議完全避免。你可以通過優(yōu)化代碼來減少catch語句對性能的影響。一個很好的模式是將錯誤委托給一個函數(shù)處理，例如：

復(fù)制代碼代碼如下:

try{

doSomething();

}catch(ex){

handleError(ex); //委托給處理器方法