《你不知道的javascript》笔记_作用域与闭包

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写在前面

这一系列的笔记是在《javascript高级程序设计》读书笔记系列的升华版本，旨在将零碎未知的知识总结

一、基本概念

1.1 编译

在传统编译语言的流程中，程序中的一段源代码在执行之前会经历三个步骤，统称为编译：

1. 分词/词法分析(Tokenizing/Lexing)

这个过程会将由字符组成的字符串分解成(对编程语言来说)有意义的代码块，这些代码块被称为词法单元(token)。例如，考虑程序var a = 2;。这段程序通常会被分解成为下面这些词法单元：var、a、=、2 、;。空格是否会被当作词法单元，取决于空格在这门语言中是否具有意义

2. 解析/语法分析(Parsing)

这个过程是将词法单元流(数组)转换成一个由元素逐级嵌套所组成的代表了程序语法结构的树。这个树被称为抽象语法树(Abstract Syntax Tree，AST)

3. 代码生成

将 AST 转换为可执行代码的过程称被称为代码生成。抛开具体细节，简单来说就是有某种方法可以将var a = 2;的 AST 转化为一组机器指令，用来创建一个叫作 a 的变量(包括分配内存等)，并将一个值储存在 a 中

相对于上面的流程，javascript在语法分析和代码生成阶段有特定的步骤来对运行性能进行优化，包括对冗余元素进行优化等。

1.2 组成

引擎：从头到尾负责整个JavaScript程序的编译及执行过程

编译器：负责语法分析及代码生成等脏活累活

作用域：负责收集并维护由所有声明的标识符(变量)组成的一系列查询，并实施一套非常严格的规则，确定当前执行的代码对这些标识符的访问权限

1.3 查询&异常

RHS 查询：当变量出现在赋值操作的右侧时进行 RHS 查询
LHS 查询：当变量出现在赋值操作的左侧时进行 LHS 查询（赋值、传参、函数执行）

RHS查询异常：RHS 查询在所有嵌套的作用域中遍寻不到所需的变量，引擎就会抛出 ReferenceError 异常
LHS查询异常：非严格模式下，LHS 查询失败会在全局创建变量；在严格模式中 LHS 查询失败时，并不会创建并返回一个全局变量，引擎会抛出同 RHS 查询失败时类似的 ReferenceError 异常

1.4 思考

javascript引擎执行代码var a = 2;的过程？

编译阶段：var a;，如果作用域内已存在变量 a，则忽略；若不存在，则在该作用域内声明
执行阶段：a = 2;，对 a 进行 LHS 引用，并对其赋值

二、作用域

负责收集并维护由所有声明的标识符(变量)组成的一系列查询，并实施一套非常严格的规则，确定当前执行的代码对这些标识符的访问权限

通俗的说，作用域是维护变量并确定访问权限的一套规则

2.1 词法作用域

词法作用域就是定义在词法阶段的作用域。换句话说，词法作用域是由你在写代码时将变量和块作用域写在哪里来决定的，因此当词法分析器处理代码时会保持作用域不变(大部分情况下是这样的)

下面有个简单的作用域嵌套的例子：

【1】包含着整个全局作用域，其中只有一个标识符: foo。
【2】包含着 foo 所创建的作用域，其中有三个标识符: a、bar 和 b，可访问全局作用域变量。
【3】包含着 bar 所创建的作用域，其中只有一个标识符: c，可访问foo和全局作用域变量。

另外有两个比较特殊的欺骗词法机制：

1. eval(..) 函数
2. with 关键字

这两个机制的副作用是引擎无法在编译时对作用域查找进行优化，因为引擎只能谨慎地认为这样的优化是无效的。使用这其中任何一个机制都将导致代码运行变慢。不要使用它们。

2.2 作用域查找规则

书中对作用域链和作用域查找做了一个非常形象的比喻，如下图

这个建筑代表程序中的嵌套作用域链。第一层楼代表当前的执行作用域，也就是你所处的位置。建筑的顶层代表全局作用域。

LHS 和 RHS 引用都会在当前楼层进行查找，如果没有找到，就会坐电梯前往上一层楼， 如果还是没有找到就继续向上，以此类推。一旦抵达顶层(全局作用域)，可能找到了你所需的变量，也可能没找到，但无论如何查找过程都将停止

作用域查找会在找到第一个匹配的标识符时停止

2.2 块级作用域

早期的javascript语句中块级作用域就是函数块，这是在读本书之前我粗浅的认识。实际的块级作用域远不止如此

块级作用域：
（1）函数作用域
早期盛行的立即执行函数(IIFE)就是为了形成块级作用域，不污染全局。常用的写法有：

(function(形参){函数体})(实参)

(function(形参){函数体}(实参))

!function(形参){函数体}(实参)

(2) with关键字

(3) try/catch语句
Google 维护着一个名为 Traceur 的项目，该项目正是用来将 ES6 代码转换成兼容 ES6 之前 的环境(大部分是 ES5，但不是全部)，下面是用来兼容低版本创建块级作用域的写法：

{
    try {
        throw undefined;
    } catch (a) {
        a = 2;
        console.log( a );
    }
}

(4) let/const关键字

三、变量提升

在之前的两篇文章中对变量提升(预解析)有比较充分的说明：
《javascript高级程序设计》笔记：变量对象与预解析
《javascript高级程序设计》笔记：内存与执行环境

四、闭包

4.1 什么是闭包

本书中定义：当函数可以记住并访问所在的词法作用域时，就产生了闭包，即使函数是在当前词法作用域之外执行。

MDN定义：闭包是函数和声明该函数的词法环境的组合

个人理解：当外部能够访问到某个函数的私有变量时，就会产生闭包（不严谨，仅用于理解）

两个经典的闭包例子：

function makeFunc() {
    var name = "Mozilla";
    function displayName() {
        alert(name);
    }
    return displayName;
}

var myFunc = makeFunc();
myFunc(); // 'Mozilla'

思考：myFunc是执行makeFunc时创建的displayName函数实例的引用，为什么执行myFunc时会打印出makeFunc中私有变量name呢？

解释：闭包是由函数以及创建该函数的词法环境组合而成。这个环境包含了这个闭包创建时所能访问的所有局部变量

function makeAdder(x) {
  return function(y) {
    return x + y;
  };
}

var add5 = makeAdder(5);
var add10 = makeAdder(10);

console.log(add5(2));  // 7
console.log(add10(2)); // 12

分析：按照闭包能暂存变量的思路，执行makeAdder时，会把参数暂存在所return的函数中，当再次执行函数时，会把两次的参数之和输出

4.2 应用

闭包在js编程中随处可见，书中有这样一个结论：

在定时器、事件监听器、 Ajax 请求、跨窗口通信、Web Workers 或者任何其他的异步(或者同步)任务中，只要使用了回调函数，实际上就是在使用闭包!

定时器闭包案例：

function wait(message) {
    setTimeout( function timer() {
        console.log( message );
    }, 1000 );
}
wait( "Hello, closure!" );

事件监听闭包案例：

function setupBot(name, selector) {
    $(selector).click( function activator() {
        console.log( "Activating: " + name );
    });
}
setupBot( "Closure Bot 1", "#bot_1" );
setupBot( "Closure Bot 2", "#bot_2" );

上面的案例中，有个相同的特点：先定义函数，后执行函数时能够调用到函数中的私有变量或者实参。这便是闭包的特点吧

4.3 经典面试题

（1）下面的代码输出内容？

for (var i=1; i<=5; i++) {
    setTimeout( function timer() {
        console.log( i );
    }, i*1000 );
}

答案：5个6

（2）如何处理能够输出1~5

// 闭包方式
for (var i=1; i<=5; i++) {
    (function(index) {
        setTimeout( function timer() {
            console.log( index );
        }, index*1000 );
    })(i)
}

// ES6 方式
for (let i=1; i<=5; i++) {
    setTimeout( function timer() {
        console.log( i );
    }, i*1000 );
}

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