【前端面试专栏】深入理解javascript作用域与作用域链

作用域链（Scope Chain）

在JavaScript中，函数也是对象，实际上，JavaScript里一切都是对象。函数对象和其它对象一样，拥有可以通过代码访问的属性和一系列仅供JavaScript引擎访问的内部属性。其中一个内部属性是[[Scope]],该内部属性包含了函数被创建的作用域中对象的集合，这个集合被称为函数的作用域链，它决定了哪些数据能被函数访问。

在函数add创建时，它的作用域链中会填入一个全局对象，该全局对象包含了所有全局变量,函数add的作用域将会在执行时用到

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function add(num1,num2) {
    var sum = num1 + num2;
    return sum;
}

执行此函数时会创建一个称为"执行上下文(execution context)"的内部对象，执行上下文定义了函数执行时的环境。每个执行上下文都有自己的作用域链，用于标识符解析，当执行上下文被创建时，而它的作用域链初始化为当前执行函数的[[Scope]]所包含的对象。

这些值按照它们出现在函数中的顺序被复制到执行上下文的作用域链中。它们共同组成了一个新的对象，叫"活动对象(activation object)"，该对象包含了函数的所有局部变量、命名参数、参数集合以及this，然后此对象会被推入作用域链的前端，当执行上下文被销毁，活动对象也随之销毁。

在函数执行过程中，每遇到一个变量，都会经历一次标识符解析过程以决定从哪里获取和存储数据。该过程从作用域链头部，也就是从活动对象开始搜索，查找同名的标识符，如果找到了就使用这个标识符对应的变量，如果没找到继续搜索作用域链中的下一个对象，如果搜索完所有对象都未找到，则认为该标识符未定义。函数执行过程中，每个标识符都要经历这样的搜索过程。

作用域链和代码优化

从作用域链的结构可以看出，在执行上下文的作用域链中，标识符所在的位置越深，读写速度就会越慢。如上图所示，因为全局变量总是存在于执行上下文作用域链的最末端，因此在标识符解析的时候，查找全局变量是最慢的。所以，在编写代码的时候应尽量少使用全局变量，尽可能使用局部变量。一个好的经验法则是：如果一个跨作用域的对象被引用了一次以上，则先把它存储到局部变量里再使用。例如下面的代码：

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function changeColor(){
    document.getElementById("btnChange").onclick=function(){
        document.getElementById("targetCanvas").style.backgroundColor="red";
    };
}

这个函数引用了两次全局变量document，查找该变量必须遍历整个作用域链，直到最后在全局对象中才能找到。这段代码可以重写如下：

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function changeColor(){
    var doc=document;
    doc.getElementById("btnChange").onclick=function(){
        doc.getElementById("targetCanvas").style.backgroundColor="red";
    };
}

闭包

那作用域链地作用仅仅只是为了标识符解析吗？再来看一段代码

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<script>
  function outer(){
     var scope = "outer";
     function inner(){
        return scope;
     }
     return inner;
  }
  var fn = outer();
  fn();
</script>

outer()内部返回了一个inner函数，当调用outer时，inner函数的作用域链就已经被初始化了（复制父函数的作用域链，再在前端插入自己的活动对象）

一般来说，当某个环境中的所有代码执行完毕后，该环境被销毁（弹出环境栈），保存在其中的所有变量和函数也随之销毁（全局执行环境变量直到应用程序退出，如网页关闭才会被销毁）

但是像上面那种有内部函数的又有所不同，当outer()函数执行结束，执行环境被销毁，但是其关联的活动对象并没有随之销毁，而是一直存在于内存中，因为该活动对象被其内部函数的作用域链所引用。

像上面这种内部函数的作用域链仍然保持着对父函数活动对象的引用，就是闭包(closure)

改变作用域链

函数每次执行时对应的执行上下文都是独一无二的，所以多次调用同一个函数就会导致创建多个执行上下文，当函数执行完毕，执行上下文会被销毁。每一个执行上下文都和一个作用域链关联。一般情况下，在执行上下文运执行的过程中，其作用域链只会被 with 语句和 catch 语句影响。 with语句是对象的快捷应用方式，用来避免书写重复代码。例如：

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function initUI(){
    with(document){
        var bd=body,
            links=getElementsByTagName("a"),
            i=0,
            len=links.length;
        while(i < len){
            update(links[i++]);
        }
        getElementById("btnInit").onclick=function(){
            doSomething();
        };
    }
}

这里使用width语句来避免多次书写document，看上去更高效，实际上产生了性能问题。

当代码运行到with语句时，运行期上下文的作用域链临时被改变了。一个新的可变对象被创建，它包含了参数指定的对象的所有属性。这个对象将被推入作用域链的头部，这意味着函数的所有局部变量现在处于第二个作用域链对象中，因此访问代价更高了

另外一个会改变作用域链的是try-catch语句中的catch语句。当try代码块中发生错误时，执行过程会跳转到catch语句，然后把异常对象推入一个可变对象并置于作用域的头部。在catch代码块内部，函数的所有局部变量将会被放在第二个作用域链对象中

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try{
    doSomething();
}catch(ex){
    alert(ex.message); //作用域链在此处改变
}

请注意，一旦catch语句执行完毕，作用域链机会返回到之前的状态。try-catch语句在代码调试和异常处理中非常有用，因此不建议完全避免。你可以通过优化代码来减少catch语句对性能的影响。一个很好的模式是将错误委托给一个函数处理，例如：

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try{
    doSomething();
}catch(ex){
    handleError(ex); //委托给处理器方法
}

优化后的代码，handleError方法是catch子句中唯一执行的代码。该函数接收异常对象作为参数，这样你可以更加灵活和统一的处理错误。由于只执行一条语句，且没有局部变量的访问，作用域链的临时改变就不会影响代码性能了。

结语

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

作用域链前端，都是当前执行环境的代码所在环境的变量对象。