执行环境及作用域

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,因境的对象也不一样。在 Web 浏览器中,全局执行环境被认为是 window 对象(第 7 章将详细讨论)
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包含(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)。

在局部作用域中定义的变量可以在局部环境中与全局变量互换使用,如下面这个例子所示:

var color = "blue";
function changeColor(){
    var anotherColor = "red";
    function swapColors(){
        var tempColor = anotherColor;
        anotherColor = color;
        color = tempColor;
        // 这里可以访问 color、anotherColor 和 tempColor
    }
    // 这里可以访问 color 和 anotherColor,但不能访问 tempColor
    swapColors();
}
// 这里只能访问 color
changeColor();

以上代码共涉及 3 个执行环境:全局环境、 changeColor() 的局部环境和 swapColors() 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。图 4-3 形象地展示了前面这个例子的作用域链。

图中的矩形表示特定的执行环境。其中,内部环境可以通过作用域链访问所有的外部环境,但
外部环境不能访问内部环境中的任何变量和函数。这些环境之间的联系是线性、有次序的。每个环境都
可以向上搜索作用域链,以查询变量和函数名;但任何环境都不能通过向下搜索作用域链而进入另一个
执行环境。对于这个例子中的 swapColors() 而言,其作用域链中包含 3 个对象: swapColors() 的变量对象、 changeColor() 的变量对象和全局变量对象。 swapColors() 的局部环境开始时会先在自己的变量对象中搜索变量和函数名,如果搜索不到则再搜索上一级作用域链。 changeColor() 的作用域链中只包含两个对象:它自己的变量对象和全局变量对象。这也就是说,它不能访问swapColors() 的环境。

函数参数也被当作变量来对待,因此其访问规则与执行环境中的其他变量相同。