图文并茂详解Javascript上下文与作用域

本文尝试阐述Javascript中的上下文与作用域背后的机制，主要涉及到执行上下文（execution context）、作用域链（scope chain）、闭包（closure）、this等概念。

Execution context

执行上下文（简称上下文）决定了Js执行过程中可以获取哪些变量、函数、数据，一段程序可能被分割成许多不同的上下文，每一个上下文都会绑定一个变 量对象（variable object），它就像一个容器，用来存储当前上下文中所有已定义或可获取的变量、函数等。位于最顶端或最外层的上下文称为全局上下文（global context），全局上下文取决于执行环境，如Node中的global和Browser中的window：

需要注意的是，上下文与作用域（scope）是不同的概念。Js本身是单进程的，每当有function被执行时，就会产生一个新的上下文，这一上 下文会被压入Js的上下文堆栈（context stack）中，function执行结束后则被弹出，因此Js解释器总是在栈顶上下文中执行。在生成新的上下文时，首先会绑定该上下文的变量对象，其中 包括arguments和该函数中定义的变量；之后会创建属于该上下文的作用域链（scope chain），最后将this赋予这一function所属的Object，这一过程可以通过下图表示：

this

上文提到this被赋予function所属的Object，具体来说，当function是定义在global对中时，this指向global；当function作为Object的方法时，this指向该Object：

1. var x = 1; 
2. var f = function(){ 
3.   console.log(this.x); 
4. } 
5. f();  // -> 1 
6.  
7. var ff = function(){ 
8.   this.x = 2; 
9.   console.log(this.x); 
10. } 
11. ff(); // -> 2 
12. x     // -> 2 
13.  
14. var o = {x: "o's x", f: f}; 
15. o.f(); // "o's x" 

上文提到，在function被执行时生成新的上下文时会先绑定当前上下文的变量对象，再创建作用域链。我们知道function的定义是可以嵌套 在其他function所创建的上下文中，也可以并列地定义在同一个上下文中（如global）。作用域链实际上就是自下而上地将所有嵌套定义的上下文所 绑定的变量对象串接到一起，使嵌套的function可以“继承”上层上下文的变量，而并列的function之间互不干扰：

1. var x = 'global'; 
2. function a(){ 
3.   var x = "a's x"; 
4.   function b(){ 
5.     var y = "b's y"; 
6.     console.log(x); 
7.   }; 
8.   b(); 
9. } 
10. function c(){ 
11.   var x = "c's x"; 
12.   function d(){ 
13.     console.log(y); 
14.   }; 
15.   d(); 
16. } 
17. a();  // -> "a's x" 
18. c();  // -> ReferenceError: y is not defined 
19. x     // -> "global" 
20. y     // -> ReferenceError: y is not defined 

Closure

如果理解了上文中提到的上下文与作用域链的机制，再来看闭包的概念就很清楚了。每个function在调用时会创建新的上下文及作用域链，而作用域 链就是将外层（上层）上下文所绑定的变量对象逐一串连起来，使当前function可以获取外层上下文的变量、数据等。如果我们在function中定义 新的function，同时将内层function作为值返回，那么内层function所包含的作用域链将会一起返回，即使内层function在其他 上下文中执行，其内部的作用域链仍然保持着原有的数据，而当前的上下文可能无法获取原先外层function中的数据，使得function内部的作用域 链被保护起来，从而形成“闭包”。看下面的例子：


1. var x = 100; 
2. var inc = function(){ 
3.   var x = 0; 
4.   return function(){ 
5.     console.log(x++); 
6.   }; 
7. }; 
8.  
9. var inc1 = inc(); 
10. var inc2 = inc(); 
11.  
12. inc1();  // -> 0 
13. inc1();  // -> 1 
14. inc2();  // -> 0 
15. inc1();  // -> 2 
16. inc2();  // -> 1 
17. x;       // -> 100 

执行过程如下图所示，inc内部返回的匿名function在创建时生成的作用域链包括了inc中的x，即使后来赋值给inc1和inc2之后，直接在global context下调用，它们的作用域链仍然是由定义中所处的上下文环境决定，而且由于x是在function inc中定义的，无法被外层的global context所改变，从而实现了闭包的效果：

this in closure

我们已经反复提到执行上下文和作用域实际上是通过function创建、分割的，而function中的this与作用域链不同，它是由**执行该function时**当前所处的Object环境所决定的，这也是this最容易被混淆用错的一点。一般情况下的例子如下：


1. var name = "global"; 
2. var o = { 
3.   name: "o", 
4.   getName: function(){ 
5.     return this.name 
6.   } 
7. }; 
8. o.getName();  // -> "o" 

由于执行o.getName()时getName所绑定的this是调用它的o，所以此时this == o；更容易搞混的是在closure条件下：


1. var name = "global"; 
2. var oo = { 
3.   name: "oo", 
4.   getNameFunc: function(){ 
5.     return function(){ 
6.       return this.name; 
7.     }; 
8.   } 
9. } 
10. oo.getNameFunc()();  // -> "global" 

此时闭包函数被return后调用相当于：


1. getName = oo.getNameFunc(); 
2. getName();  // -> "global" 

换一个更明显的例子：


1. var ooo = { 
2.   name: "ooo", 
3.   getName: oo.getNameFunc() // 此时闭包函数的this被绑定到新的Object 
4. }; 
5. ooo.getName();  // -> "ooo" 

当然，有时候为了避免闭包中的this在执行时被替换，可以采取下面的方法：


1. var name = "global"; 
2. var oooo = { 
3.   name: "ox4", 
4.   getNameFunc: function(){ 
5.     var self = this; 
6.     return function(){ 
7.        return self.name; 
8.     }; 
9.   } 
10. }; 
11. oooo.getNameFunc()(); // -> "ox4" 

或者是在调用时强行定义执行的Object：


1. var name = "global"; 
2. var oo = { 
3.   name: "oo", 
4.   getNameFunc: function(){ 
5.     return function(){ 
6.       return this.name; 
7.     }; 
8.   } 
9. } 
10. oo.getNameFunc()();  // -> "global" 
11. oo.getNameFunc().bind(oo)(); // -> "oo" 

总结

Js是一门很有趣的语言，由于它的很多特性是针对HTML中DOM的操作，因而显得随意而略失严谨，但随着前端的不断繁荣发展和Node的兴 起，Js已经不再是“toy language”或是jQuery时代的“CSS扩展”，本文提到的这些概念无论是对新手还是从传统Web开发中过度过来的Js开发人员来说，都很容易 被混淆或误解，希望本文可以有所帮助。

写这篇总结的原因是我在Github上分享的Learn javascript in one picture，刚开始有人质疑这只能算是一张语法表（syntax cheat sheet），根本不会涉及更深层的闭包、作用域等内容，但是出乎意料的是这个项目竟然获得3000多个star，所以不能虎头蛇尾，以上。

来源：51CTO