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JavaScript作用域和作用域鏈
作用域是JavaScript最重要的概念之一，想要學(xué)好JavaScript就需要理解JavaScript作用域和作用域鏈的工作原理。今天這篇文章對(duì)JavaScript作用域和作用域鏈作簡(jiǎn)單的介紹，希望能幫助大家更好的學(xué)習(xí)JavaScript。
JavaScript作用域
任何程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都有作用域的概念，簡(jiǎn)單的說(shuō)，作用域就是變量與函數(shù)的可訪問(wèn)范圍，即作用域控制著變量與函數(shù)的可見(jiàn)性和生命周期。在JavaScript中，變量的作用域有全局作用域和局部作用域兩種。
1. 全局作用域(Global Scope)
在代碼中任何地方都能訪問(wèn)到的對(duì)象擁有全局作用域，一般來(lái)說(shuō)一下幾種情形擁有全局作用域：
(1)最外層函數(shù)和在最外層函數(shù)外面定義的變量擁有全局作用域，例如：
復(fù)制代碼 代碼如下:
var authorName="山邊小溪";
function doSomething(){
var blogName="夢(mèng)想天空";
function innerSay(){
alert(blogName);
}
innerSay();
}
alert(authorName); //山邊小溪
alert(blogName); //腳本錯(cuò)誤
doSomething(); //夢(mèng)想天空
innerSay() //腳本錯(cuò)誤
(2)所有末定義直接賦值的變量自動(dòng)聲明為擁有全局作用域，例如：
復(fù)制代碼 代碼如下:
function doSomething(){
var authorName="山邊小溪";
blogName="夢(mèng)想天空";
alert(authorName);
}
alert(blogName); //夢(mèng)想天空
alert(authorName); //腳本錯(cuò)誤
變量blogName擁有全局作用域，而authorName在函數(shù)外部無(wú)法訪問(wèn)到。
(3)所有window對(duì)象的屬性擁有全局作用域
一般情況下，window對(duì)象的內(nèi)置屬性都都擁有全局作用域，例如window.name、window.location、window.top等等。
1. 局部作用域(Local Scope)
和全局作用域相反，局部作用域一般只在固定的代碼片段內(nèi)可訪問(wèn)到，最常見(jiàn)的例如函數(shù)內(nèi)部，所有在一些地方也會(huì)看到有人把這種作用域成為函數(shù)作用域，例如下列代碼中的blogName和函數(shù)innerSay都只擁有局部作用域。
復(fù)制代碼 代碼如下:
function doSomething(){
var blogName="夢(mèng)想天空";
function innerSay(){
alert(blogName);
}
innerSay();
}
alert(blogName); //腳本錯(cuò)誤
innerSay(); //腳本錯(cuò)誤
作用域鏈(Scope Chain)
在JavaScript中，函數(shù)也是對(duì)象，實(shí)際上，JavaScript里一切都是對(duì)象。函數(shù)對(duì)象和其它對(duì)象一樣，擁有可以通過(guò)代碼訪問(wèn)的屬性和一系列僅供JavaScript引擎訪問(wèn)的內(nèi)部屬性。其中一個(gè)內(nèi)部屬性是[[Scope]]，由ECMA-262標(biāo)準(zhǔn)第三版定義，該內(nèi)部屬性包含了函數(shù)被創(chuàng)建的作用域中對(duì)象的集合，這個(gè)集合被稱為函數(shù)的作用域鏈，它決定了哪些數(shù)據(jù)能被函數(shù)訪問(wèn)。
當(dāng)一個(gè)函數(shù)創(chuàng)建后，它的作用域鏈會(huì)被創(chuàng)建此函數(shù)的作用域中可訪問(wèn)的數(shù)據(jù)對(duì)象填充。例如定義下面這樣一個(gè)函數(shù)：
復(fù)制代碼 代碼如下:
function add(num1,num2) {
var sum = num1 + num2;
return sum;
}
在函數(shù)add創(chuàng)建時(shí)，它的作用域鏈中會(huì)填入一個(gè)全局對(duì)象，該全局對(duì)象包含了所有全局變量，如下圖所示(注意：圖片只例舉了全部變量中的一部分)：
函數(shù)add的作用域?qū)?huì)在執(zhí)行時(shí)用到。例如執(zhí)行如下代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:
var total = add(5,10);
執(zhí)行此函數(shù)時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)稱為“運(yùn)行期上下文(execution context)”的內(nèi)部對(duì)象，運(yùn)行期上下文定義了函數(shù)執(zhí)行時(shí)的環(huán)境。每個(gè)運(yùn)行期上下文都有自己的作用域鏈，用于標(biāo)識(shí)符解析，當(dāng)運(yùn)行期上下文被創(chuàng)建時(shí)，而它的作用域鏈初始化為當(dāng)前運(yùn)行函數(shù)的[[Scope]]所包含的對(duì)象。
這些值按照它們出現(xiàn)在函數(shù)中的順序被復(fù)制到運(yùn)行期上下文的作用域鏈中。它們共同組成了一個(gè)新的對(duì)象，叫“活動(dòng)對(duì)象(activation object)”，該對(duì)象包含了函數(shù)的所有局部變量、命名參數(shù)、參數(shù)集合以及this，然后此對(duì)象會(huì)被推入作用域鏈的前端，當(dāng)運(yùn)行期上下文被銷毀，活動(dòng)對(duì)象也隨之銷毀。新的作用域鏈如下圖所示：
在函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中，沒(méi)遇到一個(gè)變量，都會(huì)經(jīng)歷一次標(biāo)識(shí)符解析過(guò)程以決定從哪里獲取和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。該過(guò)程從作用域鏈頭部，也就是從活動(dòng)對(duì)象開(kāi)始搜索，查找同名的標(biāo)識(shí)符，如果找到了就使用這個(gè)標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)的變量，如果沒(méi)找到繼續(xù)搜索作用域鏈中的下一個(gè)對(duì)象，如果搜索完所有對(duì)象都未找到，則認(rèn)為該標(biāo)識(shí)符未定義。函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中，每個(gè)標(biāo)識(shí)符都要經(jīng)歷這樣的搜索過(guò)程。
作用域鏈和代碼優(yōu)化
從作用域鏈的結(jié)構(gòu)可以看出，在運(yùn)行期上下文的作用域鏈中，標(biāo)識(shí)符所在的位置越深，讀寫速度就會(huì)越慢。如上圖所示，因?yàn)槿肿兞靠偸谴嬖谟谶\(yùn)行期上下文作用域鏈的最末端，因此在標(biāo)識(shí)符解析的時(shí)候，查找全局變量是最慢的。所以，在編寫代碼的時(shí)候應(yīng)盡量少使用全局變量，盡可能使用局部變量。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是：如果一個(gè)跨作用域的對(duì)象被引用了一次以上，則先把它存儲(chǔ)到局部變量里再使用。例如下面的代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:
function changeColor(){
document.getElementById("btnChange").onclick=function(){
document.getElementById("targetCanvas").style.backgroundColor="red";
};
}
這個(gè)函數(shù)引用了兩次全局變量document，查找該變量必須遍歷整個(gè)作用域鏈，直到最后在全局對(duì)象中才能找到。這段代碼可以重寫如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
function changeColor(){
var doc=document;
doc.getElementById("btnChange").onclick=function(){
doc.getElementById("targetCanvas").style.backgroundColor="red";
};
}
這段代碼比較簡(jiǎn)單，重寫后不會(huì)顯示出巨大的性能提升，但是如果程序中有大量的全局變量被從反復(fù)訪問(wèn)，那么重寫后的代碼性能會(huì)有顯著改善。
改變作用域鏈
函數(shù)每次執(zhí)行時(shí)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行期上下文都是獨(dú)一無(wú)二的，所以多次調(diào)用同一個(gè)函數(shù)就會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)建多個(gè)運(yùn)行期上下文，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢，執(zhí)行上下文會(huì)被銷毀。每一個(gè)運(yùn)行期上下文都和一個(gè)作用域鏈關(guān)聯(lián)。一般情況下，在運(yùn)行期上下文運(yùn)行的過(guò)程中，其作用域鏈只會(huì)被 with 語(yǔ)句和 catch 語(yǔ)句影響。
with語(yǔ)句是對(duì)象的快捷應(yīng)用方式，用來(lái)避免書(shū)寫重復(fù)代碼。例如：
復(fù)制代碼 代碼如下:
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();
};
}
}
這里使用width語(yǔ)句來(lái)避免多次書(shū)寫document，看上去更高效，實(shí)際上產(chǎn)生了性能問(wèn)題。
當(dāng)代碼運(yùn)行到with語(yǔ)句時(shí)，運(yùn)行期上下文的作用域鏈臨時(shí)被改變了。一個(gè)新的可變對(duì)象被創(chuàng)建，它包含了參數(shù)指定的對(duì)象的所有屬性。這個(gè)對(duì)象將被推入作用域鏈的頭部，這意味著函數(shù)的所有局部變量現(xiàn)在處于第二個(gè)作用域鏈對(duì)象中，因此訪問(wèn)代價(jià)更高了。如下圖所示：
因此在程序中應(yīng)避免使用with語(yǔ)句，在這個(gè)例子中，只要簡(jiǎn)單的把document存儲(chǔ)在一個(gè)局部變量中就可以提升性能。
另外一個(gè)會(huì)改變作用域鏈的是try-catch語(yǔ)句中的catch語(yǔ)句。當(dāng)try代碼塊中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，執(zhí)行過(guò)程會(huì)跳轉(zhuǎn)到catch語(yǔ)句，然后把異常對(duì)象推入一個(gè)可變對(duì)象并置于作用域的頭部。在catch代碼塊內(nèi)部，函數(shù)的所有局部變量將會(huì)被放在第二個(gè)作用域鏈對(duì)象中。示例代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:
try{
doSomething();
}catch(ex){
alert(ex.message); //作用域鏈在此處改變
}
請(qǐng)注意，一旦catch語(yǔ)句執(zhí)行完畢，作用域鏈機(jī)會(huì)返回到之前的狀態(tài)。try-catch語(yǔ)句在代碼調(diào)試和異常處理中非常有用，因此不建議完全避免。你可以通過(guò)優(yōu)化代碼來(lái)減少catch語(yǔ)句對(duì)性能的影響。一個(gè)很好的模式是將錯(cuò)誤委托給一個(gè)函數(shù)處理，例如：
復(fù)制代碼 代碼如下:
try{
doSomething();
}catch(ex){
handleError(ex); //委托給處理器方法
}
優(yōu)化后的代碼，handleError方法是catch子句中唯一執(zhí)行的代碼。該函數(shù)接收異常對(duì)象作為參數(shù)，這樣你可以更加靈活和統(tǒng)一的處理錯(cuò)誤。由于只執(zhí)行一條語(yǔ)句，且沒(méi)有局部變量的訪問(wèn)，作用域鏈的臨時(shí)改變就不會(huì)影響代碼性能了。
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