作用域链和闭包:代码中出现相同的变量,JavaScript引擎如何选择

理解作用域链是理解闭包的基础,而闭包在 JavaScript 中几乎无处不在,同时作用域和作用域链还是所有编程语言的基础。所以,如果你想学透一门语言,作用域和作用域链一定是绕不开的

那今天我们就来聊聊什么是作用域链,并通过作用域链再来讲讲什么是闭包。

首先我们来看下面这段代码:

function bar() {
    console.log(myName)
}
function foo() {
    var myName = " 极客邦 "
    bar()
}
var myName = " 极客时间 "
foo()

你觉得这段代码中的 bar 函数和 foo 函数打印出来的内容是什么?这就要分析下这两段代码的执行流程。

通过前面几篇文章的学习,想必你已经知道了如何通过执行上下文来分析代码的执行流程了。那么当这段代码执行到 bar 函数内部时,其调用栈的状态图如下所示:

从图中可以看出,全局执行上下文和 foo 函数的执行上下文中都包含变量 myName,那 bar 函数里面 myName 的值到底该选择哪个呢?

也许你的第一反应是按照调用栈的顺序来查找变量,查找方式如下:

  1. 先查找栈顶是否存在 myName 变量,但是这里没有,所以接着往下查找 foo 函数中的变量。
  2. 在 foo 函数中查找到了 myName 变量,这时候就使用 foo 函数中的 myName。

如果按照这种方式来查找变量,那么最终执行 bar 函数打印出来的结果就应该是“极客邦”。但实际情况并非如此,如果你试着执行上述代码,你会发现打印出来的结果是“极客时间”。为什么会是这种情况呢?要解释清楚这个问题,那么你就需要先搞清楚作用域链了

作用域链

关于作用域链,很多人会感觉费解,但如果你理解了调用栈、执行上下文、词法环境、变量环境等概念,那么你理解起来作用域链也会很容易。所以很是建议你结合前几篇文章将上面那几个概念学习透彻。

其实在每个执行上下文的变量环境中,都包含了一个外部引用,用来指向外部的执行上下文,我们把这个外部引用称为outer。

当一段代码使用了一个变量时,JavaScript 引擎首先会在“当前的执行上下文”中查找该变量, 比如上面那段代码在查找 myName 变量时,如果在当前的变量环境中没有查找到,那么 JavaScript 引擎会继续在 outer 所指向的执行上下文中查找。为了直观理解,你可以看下面这张图:

从图中可以看出,bar 函数和 foo 函数的 outer 都是指向全局上下文的,这也就意味着如果在 bar 函数或者 foo 函数中使用了外部变量,那么 JavaScript 引擎会去全局执行上下文中查找。我们把这个查找的链条就称为作用域链。

现在你知道变量是通过作用域链来查找的了,不过还有一个疑问没有解开,foo 函数调用的 bar 函数,那为什么 bar 函数的外部引用是全局执行上下文,而不是 foo 函数的执行上下文?

要回答这个问题,你还需要知道什么是词法作用域。这是因为在 JavaScript 执行过程中,其作用域链是由词法作用域决定的

词法作用域

词法作用域就是指作用域是由代码中函数声明的位置来决定的,所以词法作用域是静态的作用域,通过它就能够预测代码在执行过程中如何查找标识符

这么讲可能不太好理解,你可以看下面这张图

从图中可以看出,词法作用域就是根据代码的位置来决定的,其中 main 函数包含了 bar 函数,bar 函数中包含了 foo 函数,因为 JavaScript 作用域链是由词法作用域决定的,所以整个词法作用域链的顺序是:foo 函数作用域—>bar 函数作用域—>main 函数作用域—> 全局作用域。

了解了词法作用域以及 JavaScript 中的作用域链,我们再回过头来看看上面的那个问题:在开头那段代码中,foo 函数调用了 bar 函数,那为什么 bar 函数的外部引用是全局执行上下文,而不是 foo 函数的执行上下文?

这是因为根据词法作用域,foo 和 bar 的上级作用域都是全局作用域,所以如果 foo 或者 bar 函数使用了一个它们没有定义的变量,那么它们会到全局作用域去查找。也就是说,词法作用域是代码阶段就决定好的,和函数是怎么调用的没有关系

块级作用域中的变量查找

前面我们通过全局作用域和函数级作用域来分析了作用域链,那接下来我们再来看看块级作用域中变量是如何查找的?在编写代码的时候,如果你使用了一个在当前作用域中不存在的变量,这时 JavaScript 引擎就需要按照作用域链在其他作用域中查找该变量,如果你不了解该过程,那就会有很大概率写出不稳定的代码。

我们还是先看下面这段代码:

function bar() {
    var myName = " 极客世界 "
    let test1 = 100
    if (1) {
        let myName = "Chrome 浏览器 "
        console.log(test)
    }
}
function foo() {
    var myName = " 极客邦 "
    let test = 2
    {
        let test = 3
        bar()
    }
}
var myName = " 极客时间 "
let myAge = 10
let test = 1
foo()

你可以自己先分析下这段代码的执行流程,看看能否分析出来执行结果。

要想得出其执行结果,那接下来我们就得站在作用域链和词法环境的角度来分析下其执行过程。

在上篇文章中我们已经介绍过了,ES6 是支持块级作用域的,当执行到代码块时,如果代码块中有 let 或者 const 声明的变量,那么变量就会存放到该函数的词法环境中。对于上面这段代码,当执行到 bar 函数内部的 if 语句块时,其调用栈的情况如下图所示: