深入理解JS作用域和作用域鏈
前言
JavaScript 中有一個(gè)被稱為作用域(Scope)的特性。雖然對(duì)于許多新手開發(fā)者來說，作用域的概念并不是很容易理解，本文我會(huì)盡我所能用最簡(jiǎn)單的方式來解釋作用域和作用域鏈，希望大家有所收獲！
作用域(Scope)
1.什么是作用域
作用域是在運(yùn)行時(shí)代碼中的某些特定部分中變量，函數(shù)和對(duì)象的可訪問性。換句話說，作用域決定了代碼區(qū)塊中變量和其他資源的可見性。可能這兩句話并不好理解，我們先來看個(gè)例子：
- 1function outFun2() {
- 2 var inVariable = "內(nèi)層變量2";
- 3}
- 4outFun2();//要先執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，否則根本不知道里面是啥
- 5console.log(inVariable); // Uncaught ReferenceError: inVariable is not defined
從上面的例子可以體會(huì)到作用域的概念，變量inVariable在全局作用域沒有聲明，所以在全局作用域下取值會(huì)報(bào)錯(cuò)。我們可以這樣理解：作用域就是一個(gè)獨(dú)立的地盤，讓變量不會(huì)外泄、暴露出去。也就是說作用域最大的用處就是隔離變量，不同作用域下同名變量不會(huì)有沖突。
ES6 之前 JavaScript 沒有塊級(jí)作用域,只有全局作用域和函數(shù)作用域。ES6的到來，為我們提供了‘塊級(jí)作用域’,可通過新增命令let和const來體現(xiàn)。
2.全局作用域和函數(shù)作用域
在代碼中任何地方都能訪問到的對(duì)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(shù) 和在最外層函數(shù)外面定義的變量擁有全局作用域
- 1var outVariable = "我是最外層變量"; //最外層變量
- 2function outFun() { //最外層函數(shù)
- 3 var inVariable = "內(nèi)層變量";
- 4 function innerFun() { //內(nèi)層函數(shù)
- 5 console.log(inVariable);
- 6 }
- 7 innerFun();
- 8}
- 9console.log(outVariable); //我是最外層變量
- 10outFun(); //內(nèi)層變量
- 11console.log(inVariable); //inVariable is not defined
- 12innerFun(); //innerFun is not defined
- 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
- 1function outFun2() {
- 2 variable = "未定義直接賦值的變量";
- 3 var inVariable2 = "內(nèi)層變量2";
- 4}
- 5outFun2();//要先執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，否則根本不知道里面是啥
- 6console.log(variable); //未定義直接賦值的變量
- 7console.log(inVariable2); //inVariable2 is not defined
- 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)置屬性都擁有全局作用域，例如window.name、window.location、window.top等等。
全局作用域有個(gè)弊端：如果我們寫了很多行 JS 代碼，變量定義都沒有用函數(shù)包括，那么它們就全部都在全局作用域中。這樣就會(huì) 污染全局命名空間, 容易引起命名沖突。
- 1// 張三寫的代碼中
- 2var data = {a: 100}
- 3
- 4// 李四寫的代碼中
- 5var data = {x: true}
這就是為何 jQuery、Zepto 等庫(kù)的源碼，所有的代碼都會(huì)放在(function(){....})()中。因?yàn)榉旁诶锩娴乃凶兞浚疾粫?huì)被外泄和暴露，不會(huì)污染到外面，不會(huì)對(duì)其他的庫(kù)或者 JS 腳本造成影響。這是函數(shù)作用域的一個(gè)體現(xiàn)。
函數(shù)作用域,是指聲明在函數(shù)內(nèi)部的變量，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)可訪問到，最常見的例如函數(shù)內(nèi)部。
- 1function doSomething(){
- 2 var blogName="浪里行舟";
- 3 function innerSay(){
- 4 alert(blogName);
- 5 }
- 6 innerSay();
- 7}
- 8alert(blogName); //腳本錯(cuò)誤
- 9innerSay(); //腳本錯(cuò)誤
作用域是分層的，內(nèi)層作用域可以訪問外層作用域的變量，反之則不行。我們看個(gè)例子，用泡泡來比喻作用域可能好理解一點(diǎn)：
最后輸出的結(jié)果為 2, 4, 12
- 泡泡1是全局作用域，有標(biāo)識(shí)符foo；
- 泡泡2是作用域foo，有標(biāo)識(shí)符a,bar,b；
- 泡泡3是作用域bar，僅有標(biāo)識(shí)符c。
值得注意的是：塊語句（大括號(hào)“｛｝”中間的語句），如 if 和 switch 條件語句或 for 和 while 循環(huán)語句，不像函數(shù)，它們不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的作用域。在塊語句中定義的變量將保留在它們已經(jīng)存在的作用域中。
- 1if (true) {
- 2 // 'if' 條件語句塊不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的作用域
- 3 var name = 'Hammad'; // name 依然在全局作用域中
- 4}
- 5console.log(name); // logs 'Hammad'
JS 的初學(xué)者經(jīng)常需要花點(diǎn)時(shí)間才能習(xí)慣變量提升，而如果不理解這種特有行為，就可能導(dǎo)致 bug 。正因?yàn)槿绱耍?ES6 引入了塊級(jí)作用域，讓變量的生命周期更加可控。
3.塊級(jí)作用域
塊級(jí)作用域可通過新增命令let和const聲明，所聲明的變量在指定塊的作用域外無法被訪問。塊級(jí)作用域在如下情況被創(chuàng)建：
- 在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部
- 在一個(gè)代碼塊（由一對(duì)花括號(hào)包裹）內(nèi)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(jìn)行變量聲明，但會(huì)將變量的作用域限制在當(dāng)前代碼塊中。塊級(jí)作用域有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
- 聲明變量不會(huì)提升到代碼塊頂部
let/const 聲明并不會(huì)被提升到當(dāng)前代碼塊的頂部，因此你需要手動(dòng)將 let/const 聲明放置到頂部，以便讓變量在整個(gè)代碼塊內(nèi)部可用。
- 1function getValue(condition) {
- 2if (condition) {
- 3let value = "blue";
- 4return value;
- 5} else {
- 6// value 在此處不可用
- 7return null;
- 8}
- 9// value 在此處不可用
- 0}
- 禁止重復(fù)聲明
如果一個(gè)標(biāo)識(shí)符已經(jīng)在代碼塊內(nèi)部被定義，那么在此代碼塊內(nèi)使用同一個(gè)標(biāo)識(shí)符進(jìn)行 let 聲明就會(huì)導(dǎo)致拋出錯(cuò)誤。例如：
- 1var count = 30;
- 2let count = 40; // Uncaught SyntaxError: Identifier 'count' has already been declared
在本例中， count 變量被聲明了兩次：一次使用 var ，另一次使用 let 。因?yàn)?let 不能在同一作用域內(nèi)重復(fù)聲明一個(gè)已有標(biāo)識(shí)符，此處的 let 聲明就會(huì)拋出錯(cuò)誤。但如果在嵌套的作用域內(nèi)使用 let 聲明一個(gè)同名的新變量，則不會(huì)拋出錯(cuò)誤。
- 1var count = 30;
- 2// 不會(huì)拋出錯(cuò)誤
- 3if (condition) {
- 4let count = 40;
- 5// 其他代碼
- 6}
- 循環(huán)中的綁定塊作用域的妙用
開發(fā)者可能最希望實(shí)現(xiàn)for循環(huán)的塊級(jí)作用域了，因?yàn)榭梢园崖暶鞯挠?jì)數(shù)器變量限制在循環(huán)內(nèi)，例如，以下代碼在 JS 經(jīng)常見到：
- 1<button>測(cè)試1</button>
- 2<button>測(cè)試2</button>
- 3<button>測(cè)試3</button>
- 4<script type="text/javascript">
- 5 var btns = document.getElementsByTagName('button')
- 6 for (var i = 0; i < btns.length; i++) {
- 7 btns[i].onclick = function () {
- 8 console.log('第' + (i + 1) + '個(gè)')
- 9 }
- 10 }
- 11</script>
我們要實(shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)需求: 點(diǎn)擊某個(gè)按鈕, 提示"點(diǎn)擊的是第n個(gè)按鈕",此處我們先不考慮事件代理,萬萬沒想到，點(diǎn)擊任意一個(gè)按鈕，后臺(tái)都是彈出“第四個(gè)”,這是因?yàn)閕是全局變量,執(zhí)行到點(diǎn)擊事件時(shí)，此時(shí)i的值為3。那該如何修改，最簡(jiǎn)單的是用let聲明i
- 1 for (let i = 0; i < btns.length; i++) {
- 2 btns[i].onclick = function () {
- 3 console.log('第' + (i + 1) + '個(gè)')
- 4 }
- 5 }
作用域鏈
1.什么是自由變量
首先認(rèn)識(shí)一下什么叫做 自由變量 。如下代碼中，console.log(a)要得到a變量，但是在當(dāng)前的作用域中沒有定義a（可對(duì)比一下b）。當(dāng)前作用域沒有定義的變量，這成為 自由變量 。自由變量的值如何得到 —— 向父級(jí)作用域?qū)ふ遥ㄗ⒁猓哼@種說法并不嚴(yán)謹(jǐn)，下文會(huì)重點(diǎn)解釋）。
- 1var a = 100
- 2function fn() {
- 3 var b = 200
- 4 console.log(a) // 這里的a在這里就是一個(gè)自由變量
- 5 console.log(b)
- 6}
- 7fn()
2.什么是作用域鏈
如果父級(jí)也沒呢？再一層一層向上尋找，直到找到全局作用域還是沒找到，就宣布放棄。這種一層一層的關(guān)系，就是 作用域鏈 。
- 1var a = 100
- 2function F1() {
- 3 var b = 200
- 4 function F2() {
- 5 var c = 300
- 6 console.log(a) // 自由變量，順作用域鏈向父作用域找
- 7 console.log(b) // 自由變量，順作用域鏈向父作用域找
- 8 console.log(c) // 本作用域的變量
- 9 }
- 10 F2()
- 11}
- 12F1()
3.關(guān)于自由變量的取值
關(guān)于自由變量的值，上文提到要到父作用域中取，其實(shí)有時(shí)候這種解釋會(huì)產(chǎn)生歧義。
- 1var x = 10
- 2function fn() {
- 3 console.log(x)
- 4}
- 5function show(f) {
- 6 var x = 20
- 7 (function() {
- 8 f() //10，而不是20
- 9 })()
- 10}
- 11show(fn)
在fn函數(shù)中，取自由變量x的值時(shí)，要到哪個(gè)作用域中取？——要到創(chuàng)建fn函數(shù)的那個(gè)作用域中取，無論fn函數(shù)將在哪里調(diào)用。
所以，不要在用以上說法了。相比而言，用這句話描述會(huì)更加貼切:要到創(chuàng)建這個(gè)函數(shù)的那個(gè)域”。 作用域中取值,這里強(qiáng)調(diào)的是“創(chuàng)建”，而不是“調(diào)用”，切記切記——其實(shí)這就是所謂的"靜態(tài)作用域"
- 1var a = 10
- 2function fn() {
- 3 var b = 20
- 4 function bar() {
- 5 console.log(a + b) //30
- 6 }
- 7 return bar
- 8}
- 9var x = fn(),
- 10 b = 200
- 11x() //bar()
fn()返回的是bar函數(shù)，賦值給x。執(zhí)行x()，即執(zhí)行bar函數(shù)代碼。取b的值時(shí)，直接在fn作用域取出。取a的值時(shí)，試圖在fn作用域取，但是取不到，只能轉(zhuǎn)向創(chuàng)建fn的那個(gè)作用域中去查找，結(jié)果找到了,所以最后的結(jié)果是30
作用域與執(zhí)行上下文
許多開發(fā)人員經(jīng)常混淆作用域和執(zhí)行上下文的概念，誤認(rèn)為它們是相同的概念，但事實(shí)并非如此。
我們知道JavaScript屬于解釋型語言，JavaScript的執(zhí)行分為：解釋和執(zhí)行兩個(gè)階段,這兩個(gè)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(shù)代碼
- 垃圾回收
JavaScript解釋階段便會(huì)確定作用域規(guī)則，因此作用域在函數(shù)定義時(shí)就已經(jīng)確定了，而不是在函數(shù)調(diào)用時(shí)確定，但是執(zhí)行上下文是函數(shù)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(shí)確定的。而作用域訪問的變量是編寫代碼的結(jié)構(gòu)確定的。
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(yùn)行時(shí)確定，隨時(shí)可能改變；作用域在定義時(shí)就確定，并且不會(huì)改變。
一個(gè)作用域下可能包含若干個(gè)上下文環(huán)境。有可能從來沒有過上下文環(huán)境（函數(shù)從來就沒有被調(diào)用過）；有可能有過，現(xiàn)在函數(shù)被調(diào)用完畢后，上下文環(huán)境被銷毀了；有可能同時(shí)存在一個(gè)或多個(gè)（閉包）。同一個(gè)作用域下，不同的調(diào)用會(huì)產(chǎn)生不同的執(zhí)行上下文環(huán)境，繼而產(chǎn)生不同的變量的值。
