js引擎的执行过程

概述

js 是一种非常灵活的语言，理解 js 引擎的执行过程对我们学习 javascript 非常重要，但是网上讲解 js 引擎的文章也大多是浅尝辄止或者只局部分析，例如只分析事件循环（Event Loop）或者变量提升等等，并没有全面深入的分析其中过程。所以我一直想把 js 执行的详细过程整理成一个较为详细的知识体系，帮助我们理解和整体认识 js。

在分析之前我们先了解以下基础概念：

- javascript 是单线程语言在浏览器中一个页面永远只有一个线程在执行 js 脚本代码（在不主动开启新线程的情况下）。 - javascript 是单线程语言,但是代码解析却十分的快速，不会发生解析阻塞。 javascript 是异步执行的，通过事件循环（Event Loop）的方式实现。

下面我们先通过一段较为简单的代码（暂不存在事件循环（Event Loop））来检验我们对 js 引擎执行过程的理解是否正确，如下：

console.log(person);

console.log(fun);

var person = "Eric";

console.log(person);

function fun() {
  console.log(person);
  var person = "Tom";
  console.log(person);
}

fun();

console.log(person);

我们可以先分析上面的代码，按自己的理解分析输出的顺序是什么，然后在浏览器执行一次，结果一样的话，那么代表你已经对 js 引擎执行过程有了正确的理解；如果不是，则代表还存在模糊或者概念不清晰等问题。结果我们不在这里进行讨论，我们利用上面简单的例子全面分析 js 引擎执行过程，相信在理解该过程后我们就不难得出结果的，js 引擎执行过程分为三个阶段

1. 语法分析 2. 预编译阶段 3. 执行阶段

注：浏览器首先按顺序加载由<script>标签分割的 js 代码块，加载 js 代码块完毕后，立刻进入以上三个阶段，然后再按顺序查找下一个代码块，再继续执行以上三个阶段，无论是外部脚本文件（不异步加载）还是内部脚本代码块，都是一样的原理，并且都在同一个全局作用域中。

语法分析

js 脚本代码块加载完毕后，会首先进入语法分析阶段。该阶段主要作用是：

分析该 js 脚本代码块的语法是否正确，如果出现不正确，则向外抛出一个语法错误（SyntaxError），停止该 js 代码块的执行，然后继续查找并加载下一个代码块；如果语法正确，则进入预编译阶段

语法错误报错如下图：

syntax

预编译阶段

js 代码块通过语法分析阶段后，语法正确则进入预编译阶段。在分析预编译阶段之前，我们先了解一下 js 的运行环境，运行环境主要有三种：

- 全局环境（JS 代码加载完毕后，进入代码预编译即进入全局环境） - 函数环境（函数调用执行时，进入该函数环境，不同的函数则函数环境不同） - eval（不建议使用，会有安全，性能等问题）

每进入一个不同的运行环境都会创建一个相应的执行上下文（Execution Context），那么在一段 JS 程序中一般都会创建多个执行上下文，js 引擎会以栈的方式对这些执行上下文进行处理，形成函数调用栈（call stack），栈底永远是全局执行上下文（Global Execution Context），栈顶则永远是当前执行上下文。

函数调用栈

函数调用栈就是使用栈存取的方式进行管理运行环境，特点是先进后出，后进先出。

我们分析下段简单的JS脚本代码来理解函数调用栈：

function bar() {
    var B_context = "Bar EC";

    function foo() {
        var f_context = "foo EC";
    }

    foo()
}

bar()

上面的代码块通过语法分析后，进入预编译阶段，如下图：

stack

首先进入全局环境，创建全局执行上下文（Global Execution Context），推入stack栈中
调用bar函数，进入bar函数运行环境，创建bar函数执行上下文（bar Execution Context），推入stack栈中
在bar函数内部调用foo函数，则再进入foo函数运行环境，创建foo函数执行上下文（foo Execution Context），推入stack栈中
此刻栈底是全局执行上下文（Global Execution Context），栈顶是foo函数执行上下文（foo Execution Context），如上图，由于foo函数内部没有再调用其他函数，那么则开始出栈
foo函数执行完毕后，栈顶foo函数执行上下文（foo Execution Context）首先出栈
bar函数执行完毕，bar函数执行上下文（bar Execution Context）出栈
Global Execution Context则在浏览器或者该标签页关闭时出栈。

注：不同的运行环境执行都会进入代码预编译和执行两个阶段，语法分析则在代码块加载完毕时统一检验语法

创建执行上下文

执行上下文可理解为当前的执行环境，与该运行环境相对应。创建执行上下文的过程中，主要做了以下三件事件，如图：

创建变量对象（Variable Object）
建立作用域链（Scope Chain）
确定 this 的指向

创建变量对象

创建变量对象主要经过以下几个过程，如图：

创建 arguments 对象，检查当前上下文中的参数，建立该对象的属性与属性值，仅在函数环境(非箭头函数)中进行，全局环境没有此过程
检查当前上下文的函数声明，按代码顺序查找，将找到的函数提前声明，如果当前上下文的变量对象没有该函数名属性，则在该变量对象以函数名建立一个属性，属性值则为指向该函数所在堆内存地址的引用，如果存在，则会被新的引用覆盖。
检查当前上下文的变量声明，按代码顺序查找，将找到的变量提前声明，如果当前上下文的变量对象没有该变量名属性，则在该变量对象以变量名建立一个属性，属性值为 undefined；如果存在，则忽略该变量声明

注：在全局环境中，window 对象就是全局执行上下文的变量对象，所有的变量和函数都是 window 对象的属性方法。

所以函数声明提前和变量声明提升是在创建变量对象中进行的，且函数声明优先级高于变量声明。

我们分析一段简单的代码，帮助我们理解该过程，如下

function fun(a, b) {
  var num = 1;

  function test() {
    console.log(num);
  }
}

fun(2, 3);

这里我们在全局环境调用 fun 函数，创建 fun 执行上下文，这里为了方便大家理解，暂时不讲解作用域链以及 this 指向，如下：

funEC = {
    //变量对象
    VO: {
        //arguments对象
        arguments: {
            a: undefined,
            b: undefined,
            length: 2
        },

        //test函数
        test: <test reference>,

        //num变量
        num: undefined
    },

    //作用域链
    scopeChain:[],

    //this指向
    this: window
}

funEC 表示 fun 函数的执行上下文（fun Execution Context 简写为 funEC）
funE 的变量对象中 arguments 属性，上面的写法仅为了方便大家理解，但是在浏览器中展示是以类数组的方式展示的
<test reference>表示 test 函数在堆内存地址的引用

注：创建变量对象发生在预编译阶段，但尚未进入执行阶段，该变量对象都是不能访问的，因为此时的变量对象中的变量属性尚未赋值，值仍为 undefined，只有进入执行阶段，变量对象中的变量属性进行赋值后，变量对象（Variable Object）转为活动对象（Active Object）后，才能进行访问，这个过程就是 VO –> AO 过程。

建立作用域链

作用域链由当前执行环境的变量对象（未进入执行阶段前）与上层环境的一系列活动对象组成，它保证了当前执行环境对符合访问权限的变量和函数的有序访问。

理清作用域链可以帮助我们理解 js 很多问题包括闭包问题等，下面我们结合一个简单的例子来理解作用域链，如下：

var num = 30;

function test() {
  var a = 10;

  function innerTest() {
    var b = 20;

    return a + b;
  }

  innerTest();
}

test();

在上面的例子中，当执行到调用 innerTest 函数，进入 innerTest 函数环境。全局执行上下文和 test 函数执行上下文已进入执行阶段，innerTest 函数执行上下文在预编译阶段创建变量对象，所以他们的活动对象和变量对象分别是 AO(global)，AO(test)和 VO(innerTest)，而 innerTest 的作用域链由当前执行环境的变量对象（未进入执行阶段前）与上层环境的一系列活动对象组成，如下：

innerTestEC = {
  //变量对象
  VO: { b: undefined },

  //作用域链
  scopeChain: [VO(innerTest), AO(test), AO(global)],

  //this指向
  this: window,
};

我们这里直接使用数组表示作用域链，作用域链的活动对象或变量对象可以直接理解为作用域。

作用域链的第一项永远是当前作用域（当前上下文的变量对象或活动对象）；
最后一项永远是全局作用域（全局执行上下文的活动对象）；
作用域链保证了变量和函数的有序访问，查找方式是沿着作用域链从左至右查找变量或函数，找到则会停止查找，找不到则一直查找到全局作用域，再找不到则会抛出引用错误。

在这里我们顺便思考一下，什么是闭包？

我们先看下面一个简单例子，如下：

function foo() {
  var num = 20;

  function bar() {
    var result = num + 20;

    return result;
  }

  bar();
}

foo();

因为对于闭包有很多不同的理解，包括我看的一些书籍(例如js高级程序设计)，我这里直接以浏览器解析，以浏览器理解的闭包为准来分析闭包，如下图：

如上图所示，chrome浏览器理解闭包是foo，那么按浏览器的标准是如何定义闭包的，总结为三点：

在函数内部定义新函数
新函数访问外层函数的局部变量，即访问外层函数环境的活动对象属性
新函数执行，创建新的函数执行上下文，外层函数即为闭包

确定this指向

在全局环境下，全局执行上下文中变量对象的this属性指向为window；函数环境下的this指向却较为灵活，需根据执行环境和执行方法确定，需要举大量的典型例子概括，本文先不做分析。

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