深入理解JavaScript作用域和作用域鏈

前言

JavaScript中有一個被稱為作用域(Scope)的特性。雖然對于許多新手開發(fā)者來說具壮,作用域的概念并不是很容易理解,本文我會盡我所能用最簡單的方式來解釋作用域和作用域鏈哈蝇,希望大家有所收獲棺妓!

作用域(Scope)

1.什么是作用域

作用域是在運行時代碼中的某些特定部分中變量,函數和對象的可訪問性炮赦。換句話說怜跑,作用域決定了代碼區(qū)塊中變量和其他資源的可見性》涂保可能這兩句話并不好理解性芬,我們先來看個例子:

function outFun2() {
    var inVariable = "內層變量2";
}
outFun2();//要先執(zhí)行這個函數,否則根本不知道里面是啥
console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined

從上面的例子可以體會到作用域的概念剧防,變量inVariable在全局作用域沒有聲明植锉,所以在全局作用域下取值會報錯。我們可以這樣理解:作用域就是一個獨立的地盤峭拘,讓變量不會外泄俊庇、暴露出去。也就是說作用域最大的用處就是隔離變量鸡挠,不同作用域下同名變量不會有沖突辉饱。

ES6 之前 JavaScript 沒有塊級作用域,只有全局作用域和函數作用域。ES6的到來拣展,為我們提供了‘塊級作用域’,可通過新增命令let和const來體現彭沼。

2.全局作用域和函數作用域

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

  • 最外層函數 和在最外層函數外面定義的變量擁有全局作用域
var outVariable = "我是最外層變量"; //最外層變量
function outFun() { //最外層函數
    var inVariable = "內層變量";
    function innerFun() { //內層函數
        console.log(inVariable);
    }
    innerFun();
}
console.log(outVariable); //我是最外層變量
outFun(); //內層變量
console.log(inVariable); //inVariable is not defined
innerFun(); //innerFun is not defined
  • 所有末定義直接賦值的變量自動聲明為擁有全局作用域
function outFun2() {
    variable = "未定義直接賦值的變量";
    var inVariable2 = "內層變量2";
}
outFun2();//要先執(zhí)行這個函數备埃,否則根本不知道里面是啥
console.log(variable); //未定義直接賦值的變量
console.log(inVariable2); //inVariable2 is not defined
  • 所有window對象的屬性擁有全局作用域

一般情況下姓惑,window對象的內置屬性都擁有全局作用域,例如window.name瓜喇、window.location挺益、window.top等等。

全局作用域有個弊端:如果我們寫了很多行 JS 代碼乘寒,變量定義都沒有用函數包括望众,那么它們就全部都在全局作用域中。這樣就會 污染全局命名空間, 容易引起命名沖突。

// 張三寫的代碼中
var data = {a: 100}

// 李四寫的代碼中
var data = {x: true}

這就是為何 jQuery烂翰、Zepto 等庫的源碼夯缺,所有的代碼都會放在(function(){....})()中。因為放在里面的所有變量甘耿,都不會被外泄和暴露踊兜,不會污染到外面,不會對其他的庫或者 JS 腳本造成影響佳恬。這是函數作用域的一個體現捏境。

函數作用域,是指聲明在函數內部的變量,和全局作用域相反毁葱,局部作用域一般只在固定的代碼片段內可訪問到垫言,最常見的例如函數內部。

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

作用域是分層的倾剿,內層作用域可以訪問外層作用域的變量筷频,反之則不行。我們看個例子前痘,用泡泡來比喻作用域可能好理解一點:

最后輸出的結果為 2, 4, 12

  • 泡泡1是全局作用域凛捏,有標識符foo;
  • 泡泡2是作用域foo芹缔,有標識符a,bar,b坯癣;
  • 泡泡3是作用域bar,僅有標識符c乖菱。

值得注意的是:塊語句(大括號“{}”中間的語句)坡锡,如 if 和 switch 條件語句或 for 和 while 循環(huán)語句,不像函數窒所,它們不會創(chuàng)建一個新的作用域鹉勒。在塊語句中定義的變量將保留在它們已經存在的作用域中。

if (true) {
    // 'if' 條件語句塊不會創(chuàng)建一個新的作用域
    var name = 'Hammad'; // name 依然在全局作用域中
}
console.log(name); // logs 'Hammad'

JS 的初學者經常需要花點時間才能習慣變量提升吵取,而如果不理解這種特有行為禽额,就可能導致
bug 。正因為如此皮官, ES6 引入了塊級作用域脯倒,讓變量的生命周期更加可控。

3.塊級作用域

塊級作用域可通過新增命令let和const聲明捺氢,所聲明的變量在指定塊的作用域外無法被訪問藻丢。塊級作用域在如下情況被創(chuàng)建:

  1. 在一個函數內部
  2. 在一個代碼塊(由一對花括號包裹)內部

let 聲明的語法與 var 的語法一致。你基本上可以用 let 來代替 var 進行變量聲明摄乒,但會將變量的作用域限制在當前代碼塊中悠反。塊級作用域有以下幾個特點:

  • 聲明變量不會提升到代碼塊頂部

let/const 聲明并不會被提升到當前代碼塊的頂部残黑,因此你需要手動將 let/const 聲明放置到頂部,以便讓變量在整個代碼塊內部可用斋否。

function getValue(condition) {
if (condition) {
let value = "blue";
return value;
} else {
// value 在此處不可用
return null;
}
// value 在此處不可用
}
  • 禁止重復聲明

如果一個標識符已經在代碼塊內部被定義梨水,那么在此代碼塊內使用同一個標識符進行 let 聲明就會導致拋出錯誤。例如:

var count = 30;
let count = 40; // Uncaught SyntaxError: Identifier 'count' has already been declared

在本例中茵臭, count 變量被聲明了兩次:一次使用 var 疫诽,另一次使用 let 。因為 let 不能在同一作用域內重復聲明一個已有標識符旦委,此處的 let 聲明就會拋出錯誤奇徒。但如果在嵌套的作用域內使用 let 聲明一個同名的新變量,則不會拋出錯誤社证。

var count = 30;
// 不會拋出錯誤
if (condition) {
let count = 40;
// 其他代碼
}
  • 循環(huán)中的綁定塊作用域的妙用

開發(fā)者可能最希望實現for循環(huán)的塊級作用域了逼龟,因為可以把聲明的計數器變量限制在循環(huán)內评凝,例如:

for (let i = 0; i < 10; i++) {
  // ...
}
console.log(i);
// ReferenceError: i is not defined

上面代碼中追葡,計數器i只在for循環(huán)體內有效,在循環(huán)體外引用就會報錯奕短。

var a = [];
for (var i = 0; i < 10; i++) {
  a[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}
a[6](); // 10

上面代碼中宜肉,變量i是var命令聲明的,在全局范圍內都有效翎碑,所以全局只有一個變量i谬返。每一次循環(huán),變量i的值都會發(fā)生改變日杈,而循環(huán)內被賦給數組a的函數內部的console.log(i)遣铝,里面的i指向的就是全局的i。也就是說莉擒,所有數組a的成員里面的i酿炸,指向的都是同一個i,導致運行時輸出的是最后一輪的i的值涨冀,也就是 10填硕。

如果使用let,聲明的變量僅在塊級作用域內有效鹿鳖,最后輸出的是 6扁眯。

var a = [];
for (let i = 0; i < 10; i++) {
  a[i] = function () {
    console.log(i);
  };
}
a[6](); // 6

上面代碼中,變量i是let聲明的翅帜,當前的i只在本輪循環(huán)有效姻檀,所以每一次循環(huán)的i其實都是一個新的變量,所以最后輸出的是6涝滴。你可能會問绣版,如果每一輪循環(huán)的變量i都是重新聲明的周荐,那它怎么知道上一輪循環(huán)的值,從而計算出本輪循環(huán)的值僵娃?這是因為 JavaScript 引擎內部會記住上一輪循環(huán)的值概作,初始化本輪的變量i時,就在上一輪循環(huán)的基礎上進行計算默怨。

另外讯榕,for循環(huán)還有一個特別之處,就是設置循環(huán)變量的那部分是一個父作用域匙睹,而循環(huán)體內部是一個單獨的子作用域愚屁。

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  let i = 'abc';
  console.log(i);
}
// abc
// abc
// abc

上面代碼正確運行,輸出了 3 次abc痕檬。這表明函數內部的變量i與循環(huán)變量i不在同一個作用域霎槐,有各自單獨的作用域。

作用域鏈

1.什么是自由變量

首先認識一下什么叫做 自由變量 梦谜。如下代碼中丘跌,console.log(a)要得到a變量,但是在當前的作用域中沒有定義a(可對比一下b)唁桩。當前作用域沒有定義的變量闭树,這成為 自由變量 。自由變量的值如何得到 —— 向父級作用域尋找(注意:這種說法并不嚴謹荒澡,下文會重點解釋)报辱。

var a = 100
function fn() {
    var b = 200
    console.log(a) // 這里的a在這里就是一個自由變量
    console.log(b)
}
fn()

2.什么是作用域鏈

如果父級也沒呢?再一層一層向上尋找单山,直到找到全局作用域還是沒找到碍现,就宣布放棄。這種一層一層的關系米奸,就是 作用域鏈 昼接。

var a = 100
function F1() {
    var b = 200
    function F2() {
        var c = 300
        console.log(a) // 自由變量,順作用域鏈向父作用域找
        console.log(b) // 自由變量躏升,順作用域鏈向父作用域找
        console.log(c) // 本作用域的變量
    }
    F2()
}
F1()

3.關于自由變量的取值

關于自由變量的值辩棒,上文提到要到父作用域中取,其實有時候這種解釋會產生歧義膨疏。

var x = 10
function fn() {
  console.log(x)
}
function show(f) {
  var x = 20
  (function() {
    f() //10一睁,而不是20
  })()
}
show(fn)

在fn函數中,取自由變量x的值時佃却,要到哪個作用域中日哂酢?——要到創(chuàng)建fn函數的那個作用域中取饲帅,無論fn函數將在哪里調用复凳。

所以瘤泪,不要在用以上說法了。相比而言育八,用這句話描述會更加貼切:要到創(chuàng)建這個函數的那個域”对途。
作用域中取值,這里強調的是“創(chuàng)建”,而不是“調用”
髓棋,切記切記——其實這就是所謂的"靜態(tài)作用域"

var a = 10
function fn() {
  var b = 20
  function bar() {
    console.log(a + b) //30
  }
  return bar
}
var x = fn(),
  b = 200
x() //bar()

fn()返回的是bar函數实檀,賦值給x。執(zhí)行x(),即執(zhí)行bar函數代碼。取b的值時席里,直接在fn作用域取出。取a的值時须床,試圖在fn作用域取,但是取不到渐裂,只能轉向創(chuàng)建fn的那個作用域中去查找豺旬,結果找到了,所以最后的結果是30

作用域與執(zhí)行上下文

許多開發(fā)人員經常混淆作用域和執(zhí)行上下文的概念芯义,誤認為它們是相同的概念哈垢,但事實并非如此。

我們知道JavaScript屬于解釋型語言扛拨,JavaScript的執(zhí)行分為:解釋和執(zhí)行兩個階段,這兩個階段所做的事并不一樣:

解釋階段:

  • 詞法分析
  • 語法分析
  • 作用域規(guī)則確定

執(zhí)行階段:

  • 創(chuàng)建執(zhí)行上下文
  • 執(zhí)行函數代碼
  • 垃圾回收

JavaScript解釋階段便會確定作用域規(guī)則,因此作用域在函數定義時就已經確定了举塔,而不是在函數調用時確定绑警,但是執(zhí)行上下文是函數執(zhí)行之前創(chuàng)建的。執(zhí)行上下文最明顯的就是this的指向是執(zhí)行時確定的央渣。而作用域訪問的變量是編寫代碼的結構確定的计盒。

作用域和執(zhí)行上下文之間最大的區(qū)別是:
執(zhí)行上下文在運行時確定,隨時可能改變芽丹;作用域在定義時就確定北启,并且不會改變

一個作用域下可能包含若干個上下文環(huán)境拔第。有可能從來沒有過上下文環(huán)境(函數從來就沒有被調用過)咕村;有可能有過,現在函數被調用完畢后蚊俺,上下文環(huán)境被銷毀了懈涛;有可能同時存在一個或多個(閉包)。同一個作用域下泳猬,不同的調用會產生不同的執(zhí)行上下文環(huán)境批钠,繼而產生不同的變量的值宇植。

后記

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作者:浪里行舟
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